На головну

Двохелектродні лампи (діоди)

  1. Газорозрядні лампи високого тиску
  2. І знову лампи
  3. Деякі лампи НВЧ діапазону.
  4. Трьохелектродні електронні лампи (тріоди)
  5. Трубчасті люмінесцентні лампи
  6. Пристрій і принцип роботи лампи біжучої хвилі.

Зображення на електричних схемах двохелектродна електронних ламп наведені на малюнку 5, де а - діод прямого напруження, б - діод непрямого напруження, в - двуханодний діод непрямого напруження г - спрощене зображення без підігрівача. Залежно від призначення і області застосування розрізняють наступні типи вакуумних діодів: діоди для випрямлення змінної напруги з метою використання в системах електроживлення (кенотрони) і високочастотні випрямні діоди. Основні параметри вакуумних діодів: напруга напруження номінальне, найбільше та найменше допустимі; струм напруження; максимально допустимий зворотна напруга (плюсом на катоді, мінусом на аноді); максимально допустимий випрямлений або імпульсний струм; падіння напруги в прямому напрямку при певному струмі; максимально  допустима температура балона лампи. Для високочастотних діодів найважливіший параметр - гаряча (тобто, при наявності напруження) ємність анод - катод. Для діодів непрямого напруження має значення максимально допустима напруга катод - підігрівач, а також опір між цими електродами у гарячій лампи.

Вакуумні діоди, як і інші електронні лампи, виготовляють в циліндричних балонах зі спеціального електровакуумного скла. Для електричного зв'язку електродів лампи з зовнішніми ланцюгами є металеві висновки, впаяні в торці балона. Цими висновками лампа вставляється в спеціальну панельку. Розміри балонів, кількість і розміри висновків електровакуумних приладів стандартизовані.

Статичні вольт-амперні характеристики відхиляються від теоретичних, які описуються законом трьох других. Відмінності наступні:

1) висхідні ділянки характеристик, зняті при різних розжарився катода, йдуть віялоподібним розходяться пучком, в той час як теоретичні характеристики все збігаються;

2) дійсні характеристики йдуть більш полого, ніж це слід за законом трьох других;

3) перехід до режиму насичення в дійсних характеристиках відбувається поступово, криві плавно загинаються замість різкого переходу до насичення;

4) струм в області насичення не залишається постійним, але з ростом анодного напруги більш-менш збільшується.

Розглянемо більш докладно окремі ділянки реальних характеристик діода.

На початковій ділянці характеристики при нульовій напрузі між анодом і катодом в замкнутому ланцюзі анод - катод протікає початковий струм, обумовлений ненульовими початковими швидкостями вилітають з катода електронів. Для того, щоб струм припинився, потрібно до анода докласти деякий негативний потенціал (зазвичай не більше 1,5 - 2 В).

Зрушення початкового ділянки характеристики щодо осі ординат залежить від контактної різниці матеріалів катода і анода. Якщо робота виходу у матеріалу анода більше, ніж у матеріалу катода, то між катодом і анодом виникає гальмівне поле навіть в тих випадках, коли зовнішнього поля немає, внаслідок чого характеристика зміщується праворуч. У лампах з активованими катодами в процесі експлуатації анод поступово покривається розпорошувати матеріалом катода, і робота виходу анода зменшується, через це початкова ділянка характеристики поступово дрейфує вліво.

На початкова ділянка характеристики впливає також магнітне поле струму розжарення. Під дією цього поля траєкторії руху електронів від катода до анода викривляються в сторону позитивного кінця катода аж до потрапляння на цей кінець катода. Це явище називається магнетронним ефектом. Для ослаблення магнетронного ефекту застосовують такі конструкції ниток напруження ламп, в яких магнітні поля різних частин підігрівача взаємно компенсуються.

На висхідному ділянці характеристики, де лампа працює в режимі об'ємного заряду, розміри активної частини катода залежать від інтенсивності напруження. При слабкому напруженні катод має великі охолоджені кінці і його робоча довжина і, отже, діє поверхню менше геометричних розмірів. Тому характеристика йде більш полого, ніж при нормальному напруженні або Перекалля. Нерівномірність розподілу температури по катода є також причиною плавного переходу від режиму об'ємного заряду до режиму насичення.

Струм розжарення, що проходить по катода прямого розжарення, створює падіння потенціалу по його довжині, внаслідок чого потенціал різних точок катода неоднаковий і поступово зростає при переході від негативного кінця катода до позитивного. Через це потенціал різних ділянок катода щодо анода різний, тому характеристика йде нижче, ніж теоретична (за умови, що з мінусом джерела анодної напруги з'єднаний плюс джерела напруження). У лампі з катодом непрямого розжарення катод має еквіпотенціальною поверхнею.

Відхилення характеристики в області насичення від теоретичної викликані ефектом Шотткі і виражаються в тому, що напруга анод - катод на ділянці насичення не постійно, а зростає з більшою або меншою швидкістю. У вольфрамового катода це зростання напруги мало, у торійованого помітно більше, а у оксидного взагалі при допустимих токах катода ділянку насичення не досягається.

Лінійні розміри електродів і відстані між ними витримуються в процесі виробництва ламп з кінцевою точністю, тому і параметри ламп мають розкид.

На статичній характеристиці діода визначають крутизну характеристики

S = dI a/ dUa  , А / В,

і зворотне крутизні внутрішній опір

Ri = 1 / S = dUa / dIa  , Ом,

а також опір лампи постійним струмом

R0 = Ua / Ia , Ом.

При роботі в електричному ланцюзі електронна лампа перетворює потужність електричного струму в теплову потужність і розсіює її в навколишньому просторі. Електрон, що вилітає з катода, рухається до анода в його електричному полі, при цьому він прискорюється і набуває кінетичну енергію 0,5mv2 =eUa . При попаданні на анод ця енергія перетворюється в теплову. Якщо за одну секунду на анод потрапляє n електронів, то їх енергія дорівнює neUa . Так як ne = Ia , То енергія, що виділяється на аноді у вигляді тепла за одну секунду, тобто, теплова потужність

Pa = Ia Ua .

На відміну від металевого провідника, теплова потужність в якому описується тим же співвідношенням, в електронній лампі потужність виділяється на аноді. Ця потужність повинна бути розсіяна в навколишньому просторі. У приймально-підсилювальних ламп анод знаходиться в вакуумному балоні, тому теплообмін з середовищем відбувається майже виключно шляхом випромінювання відповідно до закону Стефана-Больцмана. Випромінювана одиницею поверхні теплова потужність

Paq = S T4 , Вт / м2,

де  - Коефіцієнт випромінювання,  - Постійна Больцмана, Т абсолютна температура.

Цей закон справедливий для абсолютно чорного тіла і досить точно дотримується для реальних об'єктів. Значення коефіцієнта випромінювання різна для різних матеріалів і різних видів обробки їх поверхонь. Наприклад, у абсолютно чорного тіла  = 1, залізо оксидоване має  = 0,95, у того ж заліза з білою поверхнею  = 0,35, а у полірованого заліза коефіцієнт випромінювання знижується до 0,25.

У сталому режимі виділяється на аноді теплова потужність повністю розсіюється в навколишньому середовищі, і температура анода визначається його випромінювальної здатністю. Очевидно, при незмінній потужності, що розсіюється температура перегріву анода буде тим вище, чим менше його випромінююча поверхню. Допустима температура нагріву анода залежить від властивостей матеріалу анода. З підвищенням температури з анода починається термоелектронна емісія, що спотворює характеристики приладу, посилюється виділення розчинених в металі газів, можливі деформація анода і руйнування контактують з ним ізоляційних деталей. У лампах з активованими, зокрема, з оксидними катодами допустима температура анода визначається не властивостями матеріалу анода, а умовами нормальної роботи катода. Анод, нагрітий до високої температури, внаслідок випромінювання підігріває катод, який перегрівається і може втратити емісію. Тому для нормальної роботи катода температура анода повинна бути значно нижче температури катода. При температурі оксидного катода 100 - 1100 К нагрів анода не повинен перевищувати 600 К. Для ефективного охолодження анода при таких температурах особливе значення має коефіцієнт випромінювання. Основні теплові параметри деяких матеріалів, що застосовуються для виготовлення деталей електровакуумних приладів з природним охолодженням, наведені в таблиці 3.

Таблиця 3

 матеріал Тмакс, До Руд макс. Вт / см2
 нікель білий  0,20 ... 0,22  970..1050  1 ... 1,5
 молібден білий  0,24 ... 0,29  +1350 ... 1400  4 ... 6
 тантал білий  0,20 ... 0,28  1550 ... 1600  8 ... 9
 нікель чорнений  0,52 ... 0,60  950 ... 1050  2,8 ... 4,2
 графіт  0,68 ... 0,80  950 ... 1050  4 ... 6

На малюнку 6 зображена принципова схема двухполуперіодного випрямляча змінної напруги за допомогою двоханодного кенотрона. Трансформатор TV перетворює змінну напругу мережі живлення у вторинні напруги. Верхня за схемою вторинна обмотка трансформатора має відвід від середньої точки і подає підлягає випрямляння напруга на аноди кенотрона. Випрямлена напруга знімається з загального катода кенотрона і подається на конденсаторний фільтр Зф і на опір навантаження Rн. Напруга для підігріву катода кенотрона підводиться до його підігрівнику від низьковольтної накальной  обмотки трансформатора.

Слід вказати недоліки пристрою по рис. 6 в порівнянні з випрямлячем на напівпровідникових діодах. Ламповий випрямляч програє в масі і габаритах, в коефіцієнті корисної дії, має більший внутрішній опір і внаслідок цього більший рівень пульсацій випрямленої напруги в такій же схемі фільтра, лампі потрібен джерело потужності розжарення. Тому в даний час випрямлячі на кенотрона не застосовуються.

У таблиці 4 наведені параметри деяких вакуумних діодів малої потужності.

Таблиця 4

 Тип діода  число анодів Uн, В Iн, А Iа макс, мА Uобр макс, кВ Iвипрямися макс, мА
 1Ц11П  1,2  0.2  0,3
 5Ц3С  1,7
 5Ц4С  1,35
 6Ц4П  6,3  0,6  1.0

 



Попередня   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   Наступна

А. С. тусовий | Вступ | Електрони в твердому тілі | термоелектронна емісія | термоелектронні катоди | Класифікація та система позначення електронних ламп | Електровакуумні прилади надвисоких частот | Електронно-променеві трубки | Основи фізики процесів в іонних приладах | Несамостійний розряд в газі |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати