Федосеева - Основы электроники и микроэлектроники (989598), страница 24
Текст из файла (страница 24)
2.1.4. Движение электрона в электрическом поле В электронных лампах электроны, вылетавшие из катода, попадают в электрическое поле между электродами. На электрон в этом поле действует постоянная сила, направленная в сторону положительного электрода. Под действием этой силы электрон движется равноускоренно. Если начальная скорость электрона равна нулю, то его скорость и энергия в любой точке поля определяется только величиной пройденной разности потенциалов; скорость может быть определена по формуле: в = 600уЪ км/с.
В электронных приборах скорости электронов очень велики; например, при напряжении между электродами, равном 100 В, скорость электрона при падении его на анод равна 6.10~ м/с. Поэтому электронные процессы в электровакуумных приборах можно считать безынерционными. юв Оисидный слой 'а Контрольные вопросы 110 Если начальная скорость электрона направлена навстречу силе электрического поля (в сторону отрицательного электрода), то электрон движется равнозамедленно, так как поле для него является тормозящим. Ускоряющие н тормозящие электрические поля используются в электронных лампах для управления потоком электронов, вылетающих из катода. Если начальная скорость направлена перпендикулярно силе электрического поля, то электрон движется по параболе в сторону более высокого потенциала.
В общем случае — при начальной скорости, направленной под углом к силовым линиям,— траектория электрона также представляет собой параболу. Подбирая определенную конфигурацию электрического поля, можно управлять потоком электронов — фокусировать его и отклонять в нужном направлении. Этим занимается электронная оптика. В электровакуумных приборах электростатическая фокусировка и отклонение электронного пучка осуществляются в электроннолучевых трубках. Электронная лампа, имеющая два электрода — катод и анод, называется электровакуумным диодом и предназначена для выпрямления переменного тока. В современной аппаратуре эти лампы почти полностью вытеснены полупроводниковыми диодами. !.
Что называют электронной эмиссией и при каких условиях она возможна? 2. Какие виды электронной эмиссии бывают и где каждый из них используется? 3. Как устроен термокатод? Гааза за. триод 2.2.!. Устройство и принцип действия триада Триодом называют трехэлектродную лампу, имеющую катод, анод и управляющую сетку. В электронных лампах используют в основном оксидный термокатод косвенного накала. Анод может быть цилиндрической или плоской формы, изготовляется обычно из никеля и имеет ребра для лучшей теплоотдачи. С этой же целью аноды делают чернеиыми, покрывая слоем графита. Катод помещается внутри анода.
Сетка выполняется в виде проволочной спирали и помещается между катодом и анодом (ближе к катоду) (рис. 2.2.). Электроды приварены к держателям, которые впаяны в стеклянную ножку. Все это помещено в стеклянный или металлический баллон с цоколем, который имеет штырьки, служащие внешними выводами электродов. Они электрически соединяются с внутренними выводами подогревателя, катода, сетки и анода.
Из баллона откачивают воздух до давления ! О а — )О ' гПа, т. е. создают вакуум. Рис. 2.2. Триод: а — - схематическое устройство; б, в — конструкции катодои прямого и косвенного накала; г, д — конструкции анода и сетки нн н,нн, — м а б е Рис. 2.3. Условные графические обозначения одинарного (и) и двойного (б) триодов и схема вилючения триода (в) Схема включения триода (рнс. 2.3) содержит три цепи: цепь накала, цепь анода и цепь сетки. В цепи накала протекает ток накала )и, а между выводами подогревателя действует напряжение накала (/„.
Накал подогревателя осуществляется переменным током, напряжение накала при работе лампы остается неизменным. Цепь анода включает источник анодного питания Ею промежуток анод — катод лампы и соединительные провода. Чтобы электроны, вылетающие из катода, попадали на анод, электрическое поле в лампе должно быть для них ускоряющим.
Поэтому на анод подается от источника питания положительное напряже- ние относительно катода. Между анодом и катодом действует напряжение анода //„; в цепи анода протекает ток анода /,— от плюса источника питания Е, через лампу к минусу источника питания. Цепь сетки содержит источник постоянного напряжения Е„ промежуток сетка — катод лампы и соединительные провода. Разность потенциалов между сеткой и катодом называют напряжением сетки //е, а ток в цепи сетки — током сетки /,.
Общая точка цепей анода и сетки у вывода катода условно имеет нулевой потенциал, относительно которого отсчитывают потенциалы других электродов. В триоде используется термоэлектронная эмиссия с катода и движение электронов в результирующем электрическом поле, создаваемом анодом и сеткой. Принцип действия триода обусловлен влиянием электрического поля сетки на поток электронов, идущих от катода к аноду. Рассмотрим влияние сетки при разных напряжениях на ней относительно катода и постоянном положительном напряжении анода. Если сетка не подключена к источнику Е„ т. е. ее цепь разомкнута, то она не создает своего электрического поля и не оказывает влияния на величину тока анода.
Прн накаленном катоде и отсутствии анодного напряжения эмиттируемые электроны заполняют междуэлектродное пространство у катода. Заряд, созданный этими электронамн, называют отрицательным объемным зарядом. Этот заряд создает тормозящее электрическое поле для выходящих из катода электронов. Он тем больше, чем больше количество эмиттнруемых электронов, т.е. чем больше напряжение накала. При подаче положительного анодного напряжения на анод попадают только электроны, обладающие достаточной энергией, чтобы преодолеть тормозящее поле около катода.
Если напряжение сетки положительное, то между ней и катодом создается для электронов ускоряющее электрическое поле, которое складывается с ускоряющим полем анода; результирующее ускоряющее поле для электронов в промежутке сетка— катод увеличивается, и больше электронов уходит из объемного заряда сквозь сетку на анод.
В результате ток анода возрастает тем больше, чем выше положительное напряжение сетки. Однако такой режим работы триода практически не используется, так как часть электронов притягивается к положительно заряженной сетке, создавая в ее цепи ток сетки /„ который вредно сказывается на работе лампы. При отрицательном напри)кении сетки создается тормозящее электрическое поле для эмиттируемых катодом электронов; ток анода уменьшается тем сильнее, чем больше величина отрица- ыз тельного напряжения сетки. Отрицательное напряжение сетки, при котором ток анода становится равным нулю при положительном напряжении анода, называют запирающим напряжением //, „„. При этом лампа оказывается запертой, поскольку ток через нее не проходит. Это объясняется тем, что тормозящее поле сетки полностью компенсирует ускоряющее поле анода.
При дальнейшем увеличении отрицательного напряжения сетки лампа остается запертой. Таким образом, изменяя напряжение сетки, можно изменять величину тока анода, иначе говоря, управлять анодным током. Поэтому сетка в триоде называется управляющей. иа Рис. 2.4. Элекерические поля и триоле Обычно для управления током анода используют изменение отрицательного напряжения сетки, чтобы исключить появление тока сетки. С уменьшением отрицательного напряжения сетки ток анода увеличивается, а с увеличением отрицательного К— уменьшается.
Упрощенная картина электрических полей в триоде при отрицательном напряжении сетки показана на рис. 2.4. Силовые линии выходят из электрода с более высоким потенциалом и входят в электрод с более низким потенциалом; их густота условно характеризует напряженность электрического поля. Потенциалы анода и сетки относительно катода показаны знаками «плюс» и «минус», силовые линии анодного поля — тонкими линиями, а поля сетки — толстыми. Поскольку потенциал сетки ниже потенциала анода, часть силовых линий поля анода заканчивается на сетке, как бы перехватываясь ею, и только часть их доходит сквозь сетку к катоду. Таким образом сетка ослабляет влияние поля анода на электроны у катода и на величину тока анода.
Параметр лампы, показывающий, какая часть силовых линий электрического поля анода проходит сквозь сетку к катоду, называют проницаемосгью //. Проницаемость всегда меньше единицы. Результирующее электрическое поле, действующее на вылетевшие из катода электроны в промежутке сетка — катод, состо- ыз 2.2.2. Характеристики триода Ос Рис. 2.5. Схема включения триода лля усиления электрических колебаний 114 115 ит из поля сетки и части поля анода. Можно условно считать, что оно создается одним электродом, находящимся на месте сетки и имеющим относительно катода напряжение, равное сумме напряжения сетки К и части напряжения анода РЮ„соответственно части силовых линий, доходящих до катода от анода.
Напряжение, создающее результирующее поле, называют действующим напряжением сетки (/, и определяют по формуле: (7, = и, + Р(7,. Из формулы видно, что проницаемость Р показывает также, какая часть анодного напряжения участвует в создании результирующего электрического поля около катода. Из сказанного следует, что благодаря экранирующему действию сетки, ослабляющему влияние анодного поля на анодный ток, а также меньшему расстоянию между сеткой и катодом, чем между анодом и катодом, изменения напряжения сетки гораздо сильнее влияют на гок анода, чем такие же изменения напряжения анода. На этом основаны усилительные свойства триода и использование его для усиления электрических колебаний (рис. 2.5).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
