Гусев - Электроника (944138), страница 33

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 33)

3.2,а. Из нее видно, что г5в изй в,. и,н „з гр и гр-й 5) 5) г5 йр 55 .г, мА дг на расстоянии 1 мм при токе порядка 25 мА лампочка создает освещенность порядка 10 лк. Этого вполне достаточно для нормальной работы практически всех фотоприемников. В газоразрядных источниках излучени.я используется явление свечения, наблюдаемое при протекании электрического тока через ионизированный газ. Причины его появления поясним на примере рассмотрения газоразрядного промежутка между двумя электродами, находяцщмися в среде инертного газа (обычно неона Ме или ксенона Не) либо их смесей (рис.

3.2,6). Если к электродам приложить малое напряжение СЯ( сг'„), то в цепи будет протекать малый ток, обусловленный наличием в газе небольшото числа ионов, возникших вследствие воздействия теплоты, падающего света и космического излучения, а также вызванный эмиссией (излучением) электронов из электрода, находящегося под отрицательным потенциалом (катода). Это так называемый темновой разряд, при котором нет видимого свечения газа. С повышением напряжения электроны, эмиттируемые катодом, приобретают большие скорости и начинают ионизировать газ. В результате появляются дополнительные электроны и ионы, но до точки А их недостаточно для возникновения самостоятельного разряда. За точкой А начинается самостоятельный разряд.

Напряжение в точке А называется напряжением зажигания. На участке АС происходит уменьшение напряжения при увеличении тока. За точкой С начинается тлеюгций разряд (область СЕ). В нем представляют интерес области 2 нормального и 3 аномального разрядов, В области 2 увеличение тока приводит к увеличению площади катода, занятого разрядом. При этом плотность тока и падение напряжения между электродами (,г,„р остаются постоянными. Когда весь катод оказывается «зайятымзз разрядом, то при )5) Рис. 3,2. Ампер-яркостггня характеристика лампы накаливания ))СМлз на расстоянии 1 мм (е); вольт-амперная характеристика газоразрядного промежутка между двумя электродами (6); включение лампы тлеюкнего разряда в цепь (и): Г - гомнмй рязр л, 3- нормюьомй глоюшнй рюрял.

3 ааомзльньй оююнй рмрял. 4 -лт ооон Гезрнл дальнейшем увеличении тока наблюдается повышение падения напряжения и тлеющий разряд становится аномальным. Физические процессы; происходящие в области за точкой А, можно упрощенно представить следующим образом. Электроны, испускаемые катодом под воздействием света, внешних излучений и бомбардировки катода ионами, приобретают в электрическом поле такую скорость, что начинается лавинная ионизация газа.

Положительно заряженные ионы под действием электрического поля движутся к катоду и, бомбардируя его. вызывают появление дополнительных электронов, необходимых для поддержания самостоятельного разряда. Часть ионизированных и тем самым возбужденных атомов газа переходит в нормальное невозбужленное состояние путем «присоединения» электрона к положительно заряженному иону.

При этом излучается квант света. Другая часть положительно заряженных ионов накапливается вблизи катода, образуя положиьчельаый пространственный заряд. Основная часть напряжения, приложенного к электродам„падает на этом небольшом прикатодном участке. Пространственные заряды положительно заряженных ионов и электронов, находящихся в газоразрядном промежутке, в значительной степени уравновешивают друг друга.

Поэтому в ~азонаполненном приборе удается получить большие токи при сравнительно небольшом напряжении, приложенном к электродам. Яркость свечения тлеющего разряда при прочих равных условиях пропорциональна току, причем излучает не весь газоразрядпый промежуток, а только узкие области вблизи катода и анода.

Видимое излучение тлеющего разряда зависит от типа газа, заполняющего объем. Так, неон дает оранжевое, а гелий и ар~он желтое и фиолетовое излучения, которые сосредоточены в основном около катода. Кроме того, имеются очень интенсивное инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Это позволяет получать свечение разного цвета с помощью различных люминофоров, которые начинают светиться под влиянием ультрафиолетового облучения или электронной бомбардировки. Так как разные люминофоры, например ЕпО; Хп; Хизб|0~ и т.

д., имеют разные цвета свечения (зеленый, синий, красный), то регулированием режима и условий горения разряда, а также установкой светофильтров можно изменять цвета свечения газоразрядного источника излучения. В источниках излучения обычно используют аномальную зону тлеющего разряда, в которой свечение наблюдает.ся по всей площади катода. Таким образом, лля возникновения самостоятелыюго разряда в газовом промежутке к электродам нужно приложить напряжение, большее или равное 0;„, и уменьшить это напряжение до нужного значения (горения) после его появления.

Послелнее обычно выполняют с помощью балластного рези- стора Л, включаемого последовательно с газонаполненным излучателем света (рис. 3.2,к). Напряжение 1/ берется больше (Г„. (значение С',. зависит от конструкции лампы. типа газа и давления в баллоне, Г„-50--250 В). При возникновении тлеющего разряда зок в цепи увеличивается и соответственно повьппает ся падение напряжения на резисторе )х'. В итоге падение напряжения на газонаполпенной лампе становится равным напряжению (/„,„. которое падает на лампе при данном значении тока разряда.

Наблюдается некоторое запаздывание зажигания разряда, которое носит случайный характер. Это обусловлено тем„что концентрация ионов в газовом промежутке и эмиссия электронов из клода зависят от большого числа нес1абильных факторов. Поэтому время запаздывания может достигать десятков- сотен мкс. Для устранения этой нестабильности в составе сложных излучающих устройств предусматривают ячейки, в которых постоянно горит разряд, обеспечивая этим сравнительно сз абильную концен ~ рацию носителей заряда в газовом промежутке. Время запаздывания зажигания в таких устройствах пе превышает елиниц мкс.

Для прекращения газового разряда и потухания газонаполнепного прибора необходимо уменьшить напряжение на электродах так, чтобы оно стало меньше П,„. В этом случае самостоя1ельпый разряд прекращается и происходит деионизация газового промежутка. Время деионизации — доли мкс несколько мкс. Газонаполненные излучатели, в которых электроды находятся в непосредственном контакте с газом, могут работать как на постоянном, так и на переменном токах. В связи с тем что место свечения и сто конфигурация должны бьыь стабильны и достагочно четко определены, они часто работают при постоянном напряжении и электроды анода и катода четко оговариваются.

Имеется также второй вил газоразрядных источников излучения, в которых электроды электрически изолированы от газа лиэлектричсской пленки. Они работают только при питании от источника напряжения достаточно высокой частоты и поэтому иногда называются газоразрядными источниками излучения переменного тока.

Принцип работы ~яких приборов поясним на примере двухэлектролного прибора (рис. 3.3. и). Пусть к электродам !, изолированным от ~аза диэлектриком 2 и находящимся в баллоне 3, наполненном газом (рис. 3.3, и), приложено высокочастотное прямоугольное напряжение (рис. 3.4). В исходном состоянии емкости С'l и С2 (рис. 3.3, б), образовавшиеся между электродами 1 и газом. разряжены, Все приложенное к электродам напряжение палаег на сопротивление Я„,„„и емкости С'„,„газового промежутка.

Если эцэ напряжснйе меньше (.',„(промежуток г 1, — 1,), то тлеюц(ий разряд не возникает и свечение от--о сутствует. При увеличении приложенного напряжения до 1)„или большего (мор мент времени 1,) возникнез Г! Р„н„гг тлеющий разряд аналогично вышерассмотренному. При этом в (азовом промежутке появится электрический ток проводимости, (т обеспечивающей заряд емкостей С1 и С2 (создавая 6) во внешней цепи токи смещения). Тлеющий разряд Рис. 3.3. упрощенная «онструкиия газо- И СВЕЧЕНИЕ ПрсдпджаЮ(ея разрядно~о источника излучения перемен- дО .(ЕХ ПОр цОКа ВСЛЕдетВИЕ ного гока (и), его эквивалентная схсхга (б); распрелепение !аралов в момент заряда емкостей С1 и С2 окончания лсйстон» напряжения одной напряжЕНИЕ, ПриЛОжЕннОЕ полярности (и) и в момент палачи напра- к (.азовому промежутку, не жанна другой полярности (г).

Характеристики

Список файлов книги