книги / Элементы промышленной электроники

Рабочими участками анодных характеристик пентода являются пологие участки, на которых анодный ток 1а очень мало зависит от анодного напряжения Ua и значительно зависит от напряжения на управляющей и экранирующей сетках. Введение защитной сетки еще больше улучшает экранирование управляющей сетки (входной цепи лампы) от анода (выходной цепи), в результате чего пентоды имеют более высокий коэффициент усиления ц и большее внут­ реннее сопротивление Rh чем тетроды.

Применяемые в современных электронных схемах пентоды могут иметь очень высокие коэффициенты усиления //, дости­ гающие нескольких тысяч, и внутренние сопротивления порядка нескольких сотен тысяч ом при крутизне S, равной крутизне триода. Благодаря дополнительному экранированию, которое создается защитной сеткой, проходная емкость пентода Сас становится меньшей, чем соответствующая емкость тетрода. Поэтому пентоды широко используются в усилительных схемах всех диапазонов частот.

Пентоды можно использовать как универсальную лампу.

В современных электронных устройствах широкое применение находят лампы, имеющие в одном баллоне несколько однотип­ ных или разнотипных систем электродов. Такие лампы называют­ ся комбинированными. Некоторые из простейших комбинирован­ ных ламп представлены на рис. 1— 16.

Применение комбинированных ламп позволяет значительно упростить монтаж и уменьшить размеры электронных устройств в целом. Электронные лампы, согласно ГОСТ 5461-59, имеют соответствующую маркировку.

21

Рис. 1-16. Условное обозначение комбинированных вакуумных ламп.

Маркировка электронной лампы осуществляется четырьмя элементами. Первый элемент обозначает величину напряжения накала, округленную до целых единиц; второй элемент (буква) характеризует тип лампы; третий элемент (число) обозначает модель лампы; и четвертый элемент (буква) указывает на конст­

§ 2. ИОННЫЕ ПРИБОРЫ

Наряду с электронными приборами в радиоэлектронике также широко применяются приборы, работа которых основана на протекании электрического, тока в разреженных газах. Носи­ телями электрических зарядов в этих приборах являются не только электроны, но и положительные ионы.

Явление протекания тока через разреженные газы называется электрическим разрядом в газах, а приборы, в которых исполь­ зовано это явление,— газоразрядными или ионными приборами. Газоразрядные приборы в зависимости от назначения и их типа наполняют инертными газами (криптоном, ксеноном и их сме­ сями), водородом или парами ртути. По виду происходящего в приборе разряда различают приборы с несамостоятельным дуговым разрядом (газотроны и тиратроны с накаливаемыми катодами), приборы с самостоятельным дуговым разрядом (ртут­ ные вентили, игнитроны и экситроны), приборы с тлеющим раз­ рядом (стабилитроны и тиратроны с холодным катодом) и при­ боры с темным разрядом (газонаполненные фотоэлементы).

22

1. Стабилитрон тлеющего разряда

Стабилитрон тлеющего разряда представляет собой двух­ электродный ионный электровакуумный прибор, имеющий анод,, выполненный в виде стержня и молибденовый (или активирован­ ный никелевый) катод, выполненный в виде коаксиального ци­ линдра, которые помещенны в стеклянном баллоне, заполненном неоном с примесью аргона при давлении 20—30 мм pm. cm. Условное обозначение стабилитрона показано на рис. 2— 1.

При подаче на анод стабилитрона положительного напря­ жения не меньшего напряжения зажигания в приборе возникает нормальный тлеющий разряд. Для уменьшения этого напряже­ ния расстояние между анодом и катодом выполняется неболь­ шим.

Вольтамперная характеристика стабилитрона представлена на рис. 2—2. Из этой характеристики видно, что на ней имеется участок, на котором падение напряжения остается приблизительно постоянным и независящим от анодного тока.

Для увеличения диапазона нагрузок, соответствующих нор­ мальному тлеющему разряду, т. е. для расширения рабочего участка характеристики с неизменным напряжением, поверх­ ность катода стабилитрона выполняется возможно большей.

2. Газотрон

Газотрон представляет собой ионный двухэлектродный при­ бор с накаливаемым катодом, обладающий односторонней про-

23

пряжение зажигания тиратрона оказывается несколько большим, чем напряжение горения (рис. 2—4).

Точка с вольтамперной характеристики соответствует пре­ дельному значению тока, обусловленного собственной термо­ электронной эмиссией катода. Дальнейшее возрастание тока на участке сд происходит в результате возрастания эмиссии, вызы­ ваемой возрастанием анодного напряжения. Работа газотрона на участке сд недопустима, так как при этом может произойти разрушение катода. Поэтому одним из важнейших пара­ метров газотрона является наибольшая амплитуда анодного тока.

При снижении анодного напряжения до значений, меньших напряжения, необходимого для поддержания горения дуги, дуга гаснет и наступает деионизация столба газа. Однако про­ цесс деионизации, строго говоря, наступает не мгновенно. Поэто­ му при питании переменным током часть электронов и ионов, не успевшая деионизировать при изменении знака электрического поля в результате изменения направления анодного напряжения, будет перемещаться к электродам лампы, вызывая появление так называемого обратного тока. При этом электроны будут перемещаться к катоду, а положительные ионы — к аноду, пока не закончится процесс деионизации. Величина этого обратного тока обычно не велика и составляет порядка 10- — 105 часть мак­ симального значения тока в прямом направлении.

Процесс увеличения отрицательного (обратного) анодного напряжения способствует росту энергии положительных ионов, бомбардирующих анод, что может создать условия, необходи­ мые для электронной эмиссии с анода. Это может вызвать появ­ ление тлеющего разряда с последующим переходом в дуговой разряд (что наиболее вероятно при загрязненной поверхности анода). Возникаемое при этом так называемое обратное зажига­ ние может вывести газотрон из строя.

В соответствии с вышеизложенным, каждый газотрон харак­ теризуется максимальным допустимым значением обратного напряжения Umобр.. при котором еще сохраняется его вентильные свойства.

Газотроны находят применение главным образом для вы­ прямления переменного тока.

Вследствие относительно небольшого значения анодного на­ пряжения, т. е. падения напряжения в анодной цепи, рассеивае­ мая на аноде газотрона мощность в сравнении с кенотроном оказывается меньшей, что приводит к увеличению к. п. д выпря­ мительного устройства в целом. Наибольшее применение полу­ чили газотроны в мощных высоковольтных выпрямителях, где к. п. д. имеет важное значение.

25

дом и катодом тиратрона появляется анодный ток, величина которого вначале будет ничтожно мала. Положительно заря­ женные ионы, возникаемые при движении электронов в газовом пространстве, будут притягиваться отрицательно заряженной сеткой и частично нейтрализовать ее заряд. В результате этого, значительно большее количество электронов пройдет через от­ верстия в сетке и получит ускорение, достаточное для ионизации газа в промежутке между анодом и катодом. Процесс иониза­ ции развивается лавинообразно. При этом возникает дуговой разряд между анодом и катодом, который сопровождается про­ теканием анодного тока.

Положительные ионы, возникающие в процессе ионизации, при этом будут притягиваться отрицательно заряженной сеткой, в результате чего вокруг сетки С возникает ионная оболочка, экранирующая сетку и нейтрализующая ее действие на элек­ троны, перемещающиеся от катода К к аноду А (рис. 2—6).

Рис. 2-6. Пояснение к потере управляющего действия сетки тиратрона при его работе.

При возрастании отрицательного напряжения на сетке по­ ложительные ионы, окружающие сетку, компенсируют возросший отрицательный потенциал ее. Непрерывный приток положитель­ ных ионов к сетке приводит к появлению сеточного тока. В ре­ зультате изменение сеточного напряжения приводит к изменению сеточного тока, а не анодного тока.

Таким образом, после возникновения газового разряда сетка тиратрона перестает управлять током в лампе и не может пре­ кратить возникающий в лампе разряд, т. е. сетка способна управ­ лять только моментом зажигания тиратрона. После зажигания тиратрона величина. анодного тока не меняется при изменении сеточного потенциала и при данном анодном напряжении опре­ деляется величиной внешнего нагрузочного сопротивления.

При работе тиратрона в цепи его сетки могут возникнуть не­ допустимые значения тока, способные привести к выходу лампы из строя. Поэтому в цепь сетки тиратрона включают специальное ограничивающее сопротивление, величина которого для каждого типа тиратрона указывается в паспорте. Величина ограничиваю­

27

шего значения (участок 3—4 на рис. 2—8), ограничиваемого со­ противлением внешней цепи. Напряжение !/„ в точке 3 соот­ ветствует моменту начала лавинообразного процесса ионизации и возникновения дугового разряда. После окончания процесса зажигания анодный ток тиратрона остается неизменным при изменениях потенциала сетки в достаточно широких пределах, поскольку после возникновения дугового разряда сетка тират­ рона теряет свои управляющие свойства (при очень больших отрицательных напряжениях на сетке, не применяемых обычно на практике, возможно создание условий, прекращающих дуговой разряд в тиратроне). При этом плавное изменение анодного тока тиратрона путем изменения отрицательного сеточного напряже­ ния, как это наблюдается в вакуумном триоде* оказывается невозможным (рис. 2—9).

Погасание тиратрона происходит при уменьшении анодного напряжения практически до нуля или при разрыве цепи анодного тока.

Характеристика зажигания, или так называемая пусковая ха­ рактеристика тиратрона, показывающая какое минимальное отрицательное напряжение на сетке соответствует данному анод­ ному напряжению, при котором происходит зажигание тира­ трона, представлена на рис. 2— 10. Из характеристики рис. 2— 10 следует, что чем выше напряжение на аноде, тем при большем отрицательном потенциале на сетке возможно зажигание тира­ трона. При потенциале на сетке равном нулю тиратрон прак­ тически переходит в режим газотрона со свойственными для него особенностями.

Для тиратронов, наполненных парами ртути, напряжение зажигания в значительной мере зависит от температуры окружаю-

29