Меню

Анодная характеристика анодного тока от напряжения

Анодная (вольт — амперная) характеристика диода

Эта характеристика представляет собой зависимость

где Uн – напряжение накала, которое обеспечивает постоянство температуры катода и, следовательно, постоянство тока эмиссии. При UА=0 анодный ток практически отсутствует и только некоторые электроны, имеющие достаточно большую энергию, могут развить скорость, необходимую для преодоления тормозящего поля пространственного заряда, и достичь анода. При подаче положительного анодного напряжения для электронов создаётся ускоряющее поле, которое позволяет им преодолеть тормозящее поле пространственного заряда и достигнуть анода. По мере возрастания анодного напряжения UА происходит постепенное рассасывание пространственного заряда, и анодный ток IА увеличивается. При каком-то значении +Uа пространственный заряд полностью рассасывается. Режим, при котором полностью рассасывается пространственный заряд электронов в диоде, называется режимом насыщения. В этом режиме все электроны, вылетевшие с катода, достигают анода. В режиме насыщения ток эмиссии

IА = IА нас. Таким образом, при работе диода наблюдается два режима: режим пространственного заряда и режим насыщения.

IА

режим простр. режим UА

Основным режимом является режим пространственного заряда, т.к. в этом режиме проявляется управляющее действие поля анода, и анодный ток IА меняется пропорционально напряжению UА. Эта пропорциональность нарушается в режиме насыщения, где изменение UА не вызывает соответствующего изменения IА.

В действительности, и в режиме насыщения также происходит некоторое увеличение тока IА при увеличении UА. Оно особенно резко выражено у ламп с оксидными катодами, что связано с увеличением тока эмиссии под действием поля анода.

Статические параметры диода

Крутизна характеристики отражает управляющее воздействие изменения UА на изменение IА в режиме пространственного заряда:

S=ΔIА/ ΔUА , мА/В при Uн = const.

Крутизна характеристики в различных её точках разная, т.к. сама характеристика нелинейная. Очевидно, чем ближе к катоду расположен анод, тем управляющее воздействие поля анода на пространственный заряд больше и S соответственно больше. Ламповые диоды имеют S=2…6 мА/В.

Внутреннее сопротивление характеризует сопротивление диода изменяющемуся току, т.е. переменному току:

Внутреннее сопротивление диода Ri составляет 50…1000 Ом.

Источник

Анодная характеристика анодного тока от напряжения

Анодная характеристика

Анодная характеристика диода выражает зависимость анодного тока от анодного напряжения при постоянном напряжении накала. Действительная характеристика (рис. 16.5) отличается от характеристики по закону степени трех вторых, которая изображена штрихами на рисунке. Это различие объясняется тем, что закон степени трех вторых является приближенным, так как при его выводе сделан ряд упрощающих предположений. Начальным током I часто пренебрегают и изображают характеристику выходящей из нулевой точки.

Рис. 16.6. Определение крутизны диода методом двух точек

С увеличением напряжения накала точка А сдвигается влево, так как начальная скорость электронов увеличивается. Средний участок (БВ) характеристики приближенно считают линейным. Участок ВГ соответствует плавному переходу от режима объемного заряда к режиму насыщения. В области насыщения (участок ГД) при повышении анодного напряжения анодный ток растет. Это объясняется эффектом Шоттки и дополнительным нагревом катода от анодного тока. У оксидных катодов эффект Шоттки выражен сильно и дополнительный нагрев от анодного тока значителен, так как сопротивление оксидного слоя большое и анодный ток соизмерим с током накала. Рост анодного тока в режиме насыщения у оксидного катода настолько велик, что переход от режима объемного заряда к режиму насыщения по характеристике обычно установить нельзя.

Источник

Анодная характеристика

Анодная характеристика диода выражает зависимость анодного тока от анодного напряжения при постоянном напряжении накала. Действительная характеристика (рис. 16.5) отличается от характеристики по закону степени трех вторых, которая изображена штрихами на рисунке. Это различие объясняется тем, что закон степени трех вторых является приближенным, так как при его выводе сделан ряд упрощающих предположений. Начальным током I часто пренебрегают и изображают характеристику выходящей из нулевой точки.

Рис. 16.6. Определение крутизны диода методом двух точек

С увеличением напряжения накала точка А сдвигается влево, так как начальная скорость электронов увеличивается. Средний участок (БВ) характеристики приближенно считают линейным. Участок ВГ соответствует плавному переходу от режима объемного заряда к режиму насыщения. В области насыщения (участок ГД) при повышении анодного напряжения анодный ток растет. Это объясняется эффектом Шоттки и дополнительным нагревом катода от анодного тока. У оксидных катодов эффект Шоттки выражен сильно и дополнительный нагрев от анодного тока значителен, так как сопротивление оксидного слоя большое и анодный ток соизмерим с током накала. Рост анодного тока в режиме насыщения у оксидного катода настолько велик, что переход от режима объемного заряда к режиму насыщения по характеристике обычно установить нельзя.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Зависимость — анодный ток

Зависимость анодного тока от анодного напряжения при постоянном напряжении накала называют анодной или воль т-а мперной характеристикой диода. Связь между током и напряжением анодной цепи лампы не подчиняется закону Ома. [2]

Зависимость анодного тока от сеточного напряжения / при постоянном анодном напряжении называется анодно-сеточной характеристикой. Для снятия этой характеристики на сетку лампы подают такой отрицательный потенциал, при котором лампа заперта. Затем изменяют отрицательное сеточное напряжение через 1 — 2 в до нуля. [3]

Зависимость анодного тока от анодного напряжения при постоянном сеточном напряжении называется анодной характеристикой триода. Для снятия анодной характеристики поддерживают постоянным сеточное напряжение и изменяют анодное напряжение от нуля через 10 — 20 в до наибольшего допустимого для данной лампы. Показания приборов записывают в таблицу. По полученным данным строят характеристику. Таким же образом снимают характеристики при других значениях сеточного напряжения и получают семейство анодных характеристик. [4]

Зависимость анодного тока от анодного напряжения можно представить графически прямой, называемой н а-грузочной прямой. [6]

Зависимость анодного тока от анодного напряжения la ( Ua), называемая вольт-амперной характеристикой диода, показана на рис. 3.3. Ток эмиссии, а следовательно, и анодный ток можно увеличить, увеличив ток накала и тем самым повысив температуру катода. [8]

Зависимость анодного тока от приложенного анодного напряжения называется вольт-амперной характеристикой ( ВАХ) диода. [9]

Зависимость анодного тока от величины анодного напряжения, выраженная графически, называется характеристикой диода. По характеристике определяют параметры диода ( фиг. [11]

Зависимость анодного тока ( ia) от напряжения на управляющей сетке ( УС) является важнейшей характеристикой лампы. На рис. 121 в качестве примера приведена анодно-сеточная. [12]

Зависимость анодного тока от напряжения накала практического интереса не представляет, так как лампы обычно работают при постоянном, нормальном для каждого типа напряжения накале. [14]

Источник

Анодная характеристика анодного тока от напряжения

Работа электронной лампы основана на движении электронов в вакууме — под действием электрического поля в пространстве между электродами.

Каким же образом получаются в электронной лампе свободные электроны и под действием каких сил они движутся?

Источником свободных электронов в лампе является один из ее электродов, называемый катодом; в простейшем случае катод представляет собой тонкую металлическую проволоку. В металле имеется много слабо связанных с атомами электронов, которые находятся в постоянном хаотическом движении. Однако при обычных температурах скорость электронов, а значит и их кинетическая энергия, недостаточны для преодоления сил, препятствующих их вылету из металла во внешнее пространство.

Читайте также:  А расслабить мышцы напряжения глаз

При нагревании металла скорость хаотического движения электронов увеличивается и при известной температуре, вполне определенной для каждого металла, она становится достаточной для преодоления силы притяжения положительно заряженного ядра и электроны получают возможность покидать поверхность металла. Поскольку не все электроны имеют одинаковые скорости, при каждой температуре только некоторая часть электронов разгоняется до скорости, достаточной для вылета. Чем выше температура металла, тем большее количество электронов способно покинуть его поверхность. Чтобы начался вылет электронов в заметных количествах, чистые металлы необходимо нагревать примерно до 2000° К (рис. 1)

Явление испускания электронов раскаленными металлами называется термоэлектронной эмиссией. Величина ее характеризуется током эмиссии Ie, который зависит от числа электронов, вылетающих с поверхности катода в течение одной секунды. Это явление используется в работе электронных ламп, ионных приборов (газотроны и тиратроны) и электронно-лучевых трубок.

Электроны могут уйти с поверхности катода, только если они обладают необходимой для этого энергией. Если электрон не обладает такой энергией, то он не может уйти от поверхности катода и снова падает на катод. Таким образом вокруг катода образуется электронное облако, снижающее его потенциал. Электронам, вылетающим из поверхности катода, приходится двигаться в тормозящем поле и на это затрачивается определенная энергия. Кроме того, каждый электрон, покинувший катод, вызывает появление положительного заряда на поверхности катода. То есть в непосредственной близости от поверхности катода образуется электростатическое поле, которое удерживает вылетевший электрон, стремится вернуть его в начальное положение. Обе силы являются сугубо поверхностными и действуют лишь в непосредственной близости от поверхности катода (первая на расстоянии 3*10 -8 см, а вторая — 10 -7 см). Чтобы преодолеть их действие и покинуть поверхность катода электрон должен совершить работу вылета, равную для большинства металлов 2-5 э. В. (электрон — вольт).

Катоды.

Качество любого катода определяется следующими его параметрами: эффективностью, удельной эмиссией и долговечностью.

Эффективностью катода Н называется отношение полного тока эмиссии Ie к мощности, расходуемой на накал катода Рн:

Удельной эмиссией катода называется электронная эмиссия с 1 см2 поверхности. Измеряется она в A/см2 и мА/см2.

Долговечность (срок службы) катода t определяется временем его работы, в течение которого эмиссионный ток обеспечивает нормальное действие лампы. Гарантированный заводом срок службы различных приборов колеблется в пределах от 500-2000 до нескольких десятков тысяч часов.

Все перечисленные параметры катода имеют резкую зависимость от температуры его поверхности. Зависимость эффективности и долговечности катода (вольфрамового) от температуры показана на рис. 2.

Применяющиеся в настоящее время катоды можно разделить на три группы.

К первой группе относятся чистометаллические катоды. Чаще всего для большинства чистометаллических катодов применяют вольфрам, реже тантал и ниобий. Учитывая зависимость H и t от температуры (рис. 2) рабочую температуру вольфрамового катода из тонкой проволоки выбирают равной 2400° К, а из проволоки большого диаметра (1-2 мм) -2600″ К. При таком режиме работы эффективность вольфрамовых катодов колеблется от 2 до 10 мА/Вт при долговечности свыше 1000 час. Основным недостатком вольфрамовых катодов является их низкая экономичность.

Ко второй группе относятся активированные металлические катоды (торированные, карбидированные). Торированные катоды работают при меньшей температуре (1700-1900°К) и обладают значительно большей эффективностью (25-40 мА/Вт) чем вольфрамовые.

Более современным, чем торированный является карбидированный катод. Рабочая температура карбидированных катодов 1950-2000° К, а эффективность их достигает 50-70 мА/Вт.

Наиболее совершенными в настоящее время считаются катоды третьей группы, в которую входят оксидные и бариевые катоды.

В большинстве электровакуумных приборов применяются оксидные катоды. Рабочая температура оксидного катода равна 1000-1200° К, а эффективность его — 60-100 мА/Вт.

Высокой эффективностью (70-120 мА/Вт), обладает и бариевый катод, причем рабочая температура его не превышает 750-900° К. Однако, он очень чувствителен к ионной бомбардировке, и поэтому не может работать в лампах с высоким анодным напряжением.

Конструкции катодов.

Катоды, у которых нить накала является источником тока эмиссии, называются катодами прямого накала. Конструктивное выполнение таких катодов показано на рис. 3

Оксидные катоды прямого накала бывают проволочные (рис. 4) :

Недостатком катодов прямого накала является то, что их нельзя питать переменным током, так как это приводит к появлению фона. Дело в том, что при питании катода прямого накала переменным током разность потенциалов между катодом и анодом изменяется с частотой сети, что приводит к пульсации тока эмиссии, то есть к появлению фона. Кроме того, при прохождении по катоду переменного тока вследствие его малой тепловой инерции, температура катода будет меняться с частотой в два раза большей частоты тока, что также приведет к пульсации тока эмиссии.

По этим причинам наибольшее распространение в электровакуумной технике получили катоды косвенного накала или подогревные. Такие катоды можно питать переменным током. Так как по подогревному катоду непосредственно не проходит ток, то его потенциал относительно анода будет постоянен. Кроме того, вследствие большого (1-2 мм) диаметра тепловая инерция катода велика, а поэтому и температура катода также будет постоянна. К достоинствам подогревного катода относится значительная эмиссия при небольшой длине и большая жесткость. Однако в сравнении с катодами прямого накала, подогревные катоды из того же материала менее эффективны и из-за значительной тепловой инерции таких катодов лампа начинает работать через 1-2 мин. после включения.

Подогревные катоды могут быть выполнены в виде тонкой трубочки 1, внутри которой проходит нить накала 2. Сверху на трубочку надет никелевый цилиндр 3, поверхность его покрыта слоем оксида 4 (рис. 6)

Распространена и другая конструкция подогревного катода, в которой нить накала 1 навита на изоляционный стержень 2 в виде спирали (рис. 7) :

Аноды.

Другим электродом, имеющимся в лампе любого назначения и типа, является анод. Анод находится под положительным (относительно катода) потенциалом, благодаря чему в лампе создается электрическое поле, под действием которого электроны, испускаемые катодом, попадают на анод. В работающей лампе анод разогревается до красного, а при неправильном режиме и до белого каления. Поэтому аноды изготавливают из таких тугоплавких металлов, как никель, молибден, тантал. Для этой же цели в некоторых типах ламп используют черненые аноды, так как они лучше рассеивают тепло.

Двухэлектродная лампа (диод).

Двухэлектродная лампа или диод является простейшей по своему устройству. Она представляет собой стеклянный или металлический баллон, в котором находятся два электрода:катод и анод.

Источником электронной эмиссии является- накаленный катод, размещенный внутри цилиндрического или плоского анода (рис. 8 )

Условные обозначения диодов с катодом прямого и косвенного накала показаны на рис. 9

Принцип действия диода основан на законе движения зарядов в электрическом поле, согласно которому электрон движется против направления линий электрического поля (к положительно заряженному электроду). Если на анод диода подать положительное (по отношению к катоду) напряжение, то внутри лампы возникнет электрическое поле, под действием которого электроны, вылетевшие с поверхности катода, будут двигаться к аноду. В цепи анода появится ток, называемый анодным током Ia. Анодный ток в двухэлектродной лампе зависит от количества электронов, излучаемых катодом в единицу времени, и от разности потенциалов между анодом и катодом.

Читайте также:  Ток утечки при испытании кабеля повышенным напряжением

Рассмотрим распределение потенциала в пространстве между анодом и катодом. Для упрощения будем считать, что оба электрода представляют собой две параллельные бесконечные плоскости, расположенные на расстоянии ra друг от друга. Потенциал всех точек пространства между электродами определяется относительно катода, потенциал которого принимается равным нулю. Далее предположим, что на аноде имеется некоторое положительное напряжение Uа (рис. 10, а)

Если в междуэлектродном пространстве нет электронов (эмиссия катода отсутствует), то потенциал равномерно повышается от катода к аноду (кривая 1). Когда между электродами движется поток электронов в пространстве между катодом и анодом возникает пространственный (объемный) заряд, который уменьшает потенциал на всем расстоянии между электродами. Если при этом потенциал во всех точках пространства остается положительным (кривая 2), то ток, проходящий через лампу, называется током насыщения, а соответствующее ему напряжение Uа, напряжением насыщения.

Электрическое поле между катодом и анодом для этого случая показано на рис. 10, б. В таком случае все испускаемые катодом электроны попадают на анод.

Если анодное напряжение меньше напряжения насыщения, то не все электроны смогут преодолеть отталкивающее действие сил самого электронного потока, и часть электронов падает на катод. В результате около катода образуется отрицательный пространственный заряд большой плотности. На некотором расстоянии гу от катода плотность заряда наибольшая (рис. 11, а)

Такое распределение потенциала приводит к образованию на участке г^ тормозящего электрического поля (рис. 11, б). На анод попадают только/те электроны, которые могут преодолеть тормозящее действие этого поля.

Если, не изменяя величину анодного напряжения, увеличить напряжение накала (UH2 > UH1) скорость и количество электронов, вылетающих из катода, возрастут, и минимум потенциала переместится в направлении к аноду (рис. 12)

а величина анодного тока уменьшится.

Если же увеличить анодное напряжение Ua2 > Ua1 оставив напряжение накала неизменным, то минимум потенциала переместится ближе к поверхности катода (рис. 13)

Приведенные кривые распределения потенциала поясняют .зависимость анодного тока от напряжения накала и от анодного напряжения.

Характеристики диодов. Работа диода определяется двумя основными характеристиками: 1 — зависимостью анодного тока от напряжения накала при постоянном значении анодного напряжения, 2 — зависимостью анодного тока от анодного напряжения при постоянном напряжении накала.

Характеристики диода имеют большое практическое значение. По ним можно судить о качестве лампы, о пригодности ее для работы в различных режимах, сравнивать различные типы ламп и выбирать отвечающую определенным требованиям лампу.

Обе характеристики можно получить экспериментальным путем с помощью схемы, приведенной на рис. 14

Изменяя потенциометром и, величину напряжения накала Uн снимают зависимость, которая имеет вид, показанный на рис. 15 .

При небольшом напряжении накала результирующее поле у поверхности катода ускоряющее, поэтому электроны, вылетевшие из катода, будут попадать на анод, то есть анодный ток в этом случае равен току эмиссии катода. Такой режим называется режимом насыщения. В этом режиме с ростом напряжения накала растет величина анодного тока (рис. 15).

Однако при некотором значении напряжения накала Uн=Uн1 сила анодного поля у поверхности катода становится меньше силы пространственного заряда, созданного электронами, вылетающими из катода. В этом случае поле у катода становится тормозящим и часть электронов возвращается на катод. С ростом напряжения накала усиливается тормозящее поле у катода и все большее число электронов возвращается на катод. Рост анодного тока прекращается. Этот режим называется режимом пространственного заряда.

Но, если увеличить анодное напряжение, то переход в режим пространственного заряда произойдет при большем напряжении накала и чем больше напряжение анода, тем позже произойдет этот переход (рис. 15).

Рассмотренные эмиссионные характеристики показывают, что при изменении напряжения накала, анодный ток возрастает до определенной предельной величины для данного анодного напряжения и дальнейшее увеличение напряжения накала почти не влияет на анодный ток.

Двухэлектродные лампы эксплуатируются при постоянном напряжении накала, поэтому на практике приходится пользоваться анодными характеристиками (рис. 16) :

Так как температура катода постоянна, то постоянно и число электронов, вылетающих из катода, а они определяют величину пространственного заряда. При небольшом значении анодного напряжения Ua ток Ia незначителен, так как у поверхности катода поле тормозящее и из катода будут вылетать только наиболее быстрые электроны. С ростом анодного напряжения тормозящее действие поля у катода уменьшается, а анодный ток возрастает. Этот режим называется режимом пространственного заряда (рис. 16).

При некотором значении анодного напряжения Ua действие анодного поля становится равным, а затем и преобладает над полем пространственного заряда. В результате дальнейший рост анодного тока прекращается, так как все электроны, испускаемые катодом, идут к аноду, и наступает режим насыщения.

При увеличении напряжения накала переход в область насыщения происходит при большем анодном напряжении Ua (рис. 16)

Имея семейство эмиссионных характеристик, можно построить семейство анодных характеристик и наоборот. Прием перестройки характеристик поясняется рис. 17.

Зависимость анодного тока от анодого напряжения может быть определена по приближенной теоретической формуле

Эта формула носит название “закона трех вторых”. Как видно из формулы, пространственный заряд при увеличении анодного напряжения уменьшается, обеспечивая рост анодного тока по “закону трех вторых”’. Коэффициент k зависит от конструкции лампы.

Из-за действия некоторых факторов реальные характеристики диодов не подчиняются строго “закону трех вторых”, в своей средней восходящей части они приближаются к прямым линиям, а в верхней части имеют плавный загиб (рис. 18)

Анодная характеристика диодов с оксидными катодами не имеет участка насыщения. Это объясняется явлением электростатической электронной эмиссии и дополнительным прогревом катода током эмиссии, проходящим через его толщу (анодный ток и разогрев за счет теплоотдачи раскаленного анода).

Параметры диода. Параметрами лампы называются величины, характеризующие ее свойства и определяющие возможность ее применения в различных устройствах. Параметры определяют соотношения между токами и напряжениями в различных цепях лампы. Диод характеризуется следующими параметрами: статическим сопротивлением Rо, крутизной характеристики S, дифференциальным (сопротивление переменному току) сопротивлением Ri, мощностью, рассеиваемой анодом Рa. Диод можно рассматривать как активное сопротивление, равное отношению постоянного напряжения Ua, действующего между анодом и катодом, к постоянному анодному току Ia. Это сопротивление называется статическим сопротивлением разрядного промежутка Ro, оно равно

Ro = Ua/Ia (Ом).

Так как анодная характеристика криволинейна, то Ro имеет различные значения для разных ее точек (рис. 19)

Для точки 1 R01 = Ua1 / Ia1, а для точки 2 — R02 = Ua2 / Ia2

Крутизна характеристики S определяется как отношение изменения анодного тока дельта Ia к вызвавшему его изменению анодного напряжения дельта Ua:

S = delta Ia /delta Ua, мА/В.

Численно крутизна показывает на сколько мА изменился анодный ток при изменении анодного напряжения на 1 В. Крутизну можно определить графически (рис. 20)

пользуясь анодной характеристикой. Для точки 1, анодное напряжение равно Ua1 В, а ток Iа1 мА. При увеличении анодного напряжения до Ua2 В анодный ток возрастает до Ia2 мА, следовательно крутизна равна:

S = (Ia2 — Ia1) / (Ua2 — Ua1) = delta Ia / delta Ua = Tg alfa.

В криволинейной части характеристики крутизна в разных ее точках различна и равна тангенсу угла наклона касательной в данной точке (точки 3, 4).

Читайте также:  Рассчитать защитное заземление электроустановки напряжения

Величина, обратная крутизне называется дифференциальным сопротивлением разрядного промежутка и измеряется в Омах

Ri = delta Ua / delta Ia = 1 / S, Ом

Мощность, выделяющаяся в виде тепла на аноде лампы, называется мощностью, рассеиваемой анодом. Она определяется как произведение анодного напряжения на анодный ток

Pa = Ia * Ua, вт

Чем меньше величина Рa, тем большая часть общей мощности может быть использована полезно.

Применение диодов. Диоды применяются для преобразования переменного тока в постоянный (в этом случае они называются кенотронами), а также для детектирования токов высокой частоты в приемниках и измерительной аппаратуре.

В выпрямителях питания радиовещательных приемников, усилителях и других устройствах, где мощность питания не превышает нескольких десятков ватт при токе до 100 мА и выпрямленном напряжении примерно до 500 Вт, применяются обычно кенотроны типа 5Ц4С. Этот кенотрон служит для двухполупериодного выпрямления и поэтому имеет два отдельных друг от друга анода. Внутри анодов находятся подогревные катоды.

В более мощных выпрямителях с выпрямленным током до 225 мА применяется двуханодный кенотрон типа 5Ц3C с оксидным катодом прямого накала.

Для детектирования применяются двойные диоды типа 6Х6С и 6Х2П, у которых в одном баллоне помещаются два одинаковых изолированных друг от друга диода.

В выпрямителях для питания электронно-лучевых трубок применяются кенотроны 1Ц1С и 2Ц2С с оксидными катодами и миниатюрный кенотрон 1Ц11П.

Трехэлектродная лампа (триод).

В триоде между катодом и анодом имеется еще один электрод, получивший название сетки. Схематическое устройство триода показано на рис. 1

а его условное обозначение в радиотехнических схемах на рис. 2

В триоде имеются три цепи (рис. 3.)

цепь накала, состоящая из источника напряжения накала, нити накала и соединительных проводов; цепь сетки образуемая сеткой, источником сеточного напряжения, междуэлектродным промежутком сетка-катод и соединительными проводами; цепь анода, состоящая из анода, источника анодного напряжения, междуэлектродного промежутка анод-катод и соединительных проводов. Для цепей сетки и анода вывод катода или отрицательный конец нити накала (рис. 4) является общей точкой.

Общую точку обычно заземляют или соединяют с корпусом прибора. Потенциал ее считают равным нулю, а потенциал электродов лампы определяют относительно этой общей точки.

Задача триода сводится в основном к управлению величиной анодного тока с помощью напряжения, приложенного между сеткой и катодом. Поэтому сетку триода называют управляющей. Изменение сеточного напряжения вызывает изменение электрического поля у поверхности катода, что в свою очередь приводит к изменению катодного тока.

Если на сетку подается положительный относительно катода потенциал, то он частично компенсирует тормозящие действие пространственного заряда у поверхности катода и в результате анодный ток Iа возрастает. Часть электронов попадает на сетку, образуя сеточный ток триода Iс (рис. 5)

Миллиамперметр, включенный между катодом и общей точкой схемы будет измерять сумму анодного и сеточного токов, которая называется катодным током Iк.

Когда сеточное напряжение Uс отрицательно относительно катода, анодный ток уменьшается, а сеточный ток в этом случае отсутствует. Таким образом сеточное напряжение образует между сеткой н катодом электрическое поле, усиливающее или ослабляющее действие электрического поля анода. Картина электрических полей при положительном и отрицательном потенциалах сетки приведена на рис. 6

Для упрощения будем рассматривать электрическое поле между плоскими электродами. На рисунке изображено поперечное сечение электродов. Электрическое поле изображено с помощью эквипотенциальных линий, соединяющих точки равного потенциала. Кривая 2 показывает изменение потенциала электрического поля от анода к катоду в плоскости, проходящей между витками сетки, а кривая 1, в плоскости проходящей через витки сетки.

Потенциал любой точки междуэлектродного пространства определяется потенциалом и местом расположения каждого электрода лампы.

При внесении в междуэлектродное пространство свободной незаряженной сетки поле в лампе не искажается, а сетка принимает потенциал пространства (рис. 6, а). Если же в междуэлектродное пространство внести заряженную сетку, картина поля изменяется, эквипотенциальные линии становятся не параллельны друг другу, траектории электронов искривляются н перестают следовать силовым линиям поля (рис. 6, б, в, г, д, е). Причем наибольшие искажения бывают в области самой сетки, а по мере удаления от нее поле выравнивается и вблизи поверхностей анода и катода оно в большинстве случаев равномерно. Между витками сетки потенциал определяется помимо напряжения сетки Uc, напряжением анода Ua и катода Uк.

При положительном напряжении на сетке (рис. 6, б) поле будет ускоряющим и анодный ток проходит через лампу. Сетка экранирует катод от анода и ослабляет влияние потенциала каждого из этих электродов на поле у другого электрода. Изменение же потенциала сетки влияет на поле у катода и у анода, причем действие сетки сильнее сказывается на поле между катодом и сеткой.

С ростом отрицательного напряжения на сетке картина поля в плоскости сетки будет все больше искажаться (рис. 6, г). Но картина поля зависит не только от потенциала сетки, но и от ее густоты. Если сетка редкая, то ее экранирующее действие невелико и потенциал анода оказывает значительное влияние на поле у поверхности катода (рис. 6, д). Если же сетка густая, то ее экранирующее действие велико, поэтому потенциал анода не влияет на поле у катода (рис. 6,е). В этом случае при том же отрицательном напряжении на сетке, что и при редкой сетке, результирующее поле у поверхности катода будет тормозящим и анодный ток прекратится, чего не наблюдалось при редкой сетке (сравните рис. 6, д и рис. 6, е).

Если в междуэлектродном пространстве находятся электроны, то потенциал любой точки пространства будет определяться также и пространственным зарядом, влияние которого особенно велико у поверхности катода. Сила электрического поля, действующая на электроны, находящиеся в пространстве между двумя электродами, возрастает с увеличением разности потенциалов и уменьшением расстояния между ними. Так как сетка находится ближе к катоду, чем анод, то ее поле сильнее действует на величину анодного тока, чем поле анода. При одном и том же расстоянии от катода, действие сетки тем сильнее, чем она гуще.

Сила электрического поля, действующая на электроны, находящиеся в пространстве между двумя электродами, возрастает с увеличением разности потенциалов и уменьшением расстояния между ними. Так как сетка находится ближе к катоду, чем анод, то ее поле сильнее действует на величину анодного тока, чем поле анода. При одном и том же расстоянии от катода, действие сетки тем сильнее, чем она гуще.

Отсюда следует, что для получения одного и того же изменения анодного тока, сеточное напряжение нужно изменить на значительно меньшую величину, чем анодное. На этом явлении основано усиливающее действие триода. Усиление происходит за счет энергии источника анодного питания Еа. Если включить в анодную цепь сопротивление нагрузки Rа (рис. 7).

то проходящий по нему анодный ток создаст падение напряжения UR. Незначительное изменение сеточного напряжения delta Uc вызывает относительно большое изменение анодного тока delta Ia. Поэтому при достаточно большой величине сопротивления Ra можно получить изменение напряжения delta UR = delta Ia * Ra, значительно превышающее исходное изменение напряжения delta Uс.

Источник

Adblock
detector