9 Электронные лампы

К электронным лампам относятся диоды, триоды, тетроды, пентоды. Главное их назначение – выпрямление переменного тока, усиление, генерация, преобразование частоты и т.д.

9.1 Диод

Диод имеет два электрода в стеклянном, металлическом или керамическом баллоне с вакуумом:

• катод – служит для эмиссии (испускания) электронов;

• анод – принимает электроны, испускаемые катодом.

Если на анод подать положительный потенциал относительно катода, то возникшее электрическое поле будет ускоряющим для электронов, и они, вылетев из катода, движутся к аноду.

Большое распространение получил катод косвенного накала (подогревный). Это металлический цилиндр, поверхность которого покрыта активным слоем, испускающим электроны. Внутри цилиндра находится подогреватель в виде проволочки, накаливаемой током. Анод имеет также форму цилиндра.

Электроны, ушедшие с катода, образуют катодный ток . Электроны, достигшие анода, образуют анодный ток . В диоде эти токи равны, т.е. .

Если потенциал анода отрицательный по отношению к катоду, то возникшее электрическое поле будет тормозящим для электронов, следовательно, .

Таким образом, основное свойство диодов – проводить ток в одном направлении (обладать односторонней проводимостью).

9.2 Триод

Триоды имеют третий электрод – управляющую сетку, расположенную между анодом и катодом.

Если изменять потенциал сетки, то изменяется электрическое поле, следовательно, изменяется катодный ток лампы. В общем случае:

Катод и анод у триодов такие же, как и у диодов. Сетка обычно выполняется из проволоки.

Катодный ток триода определяется следующим образом:

, где

– коэффициент, зависящий от размеров и формы электродов;

– сеточное напряжение;

– анодное напряжение;

- статический коэффициент усиления ( при ).

Выражение (13) носит название “закон степени трех вторых”. С помощью этого закона, зная напряжение , можно найти запирающее напряжение сетки . Если лампа заперта, то , т.е. . Отсюда получаем:

ВАХ триода

Анодные (выходные) характеристики триода

при

Iа

Uс=+4В

Uс=+2В

Uс=0

Uс=-2В

Uс=-4В

о Uа

Uао

а)

При этом сеточный ток равен нулю (), поэтому можно считать , т.е. анодный ток можно вычислить по закону степени трех вторых:

,т.к.

Из этого выражения вытекает:

• характеристика идет из начала координат (при );

• с ростом анодного напряжения ток анода растет по закону степени трех вторых.

б)

Сеточный ток по-прежнему равен нулю. В этом случае сетка создает тормозящее поле, поэтому анодный ток появится при условии, что ускоряющее поле в лампе превысит тормозящее поле, вызванное сеткой, т.е. если , где . Это выражение получено из закона степени трех вторых при условии, что .

Чем больше отрицательное сеточное напряжение, тем необходимо большее анодное напряжение для появления анодного тока, т.е. тем сильнее сдвигается вправо характеристика.

в)

В этом случае появляется сеточный ток. Анодные характеристики при этом имеют два ярко выраженных участка – один крутой, другой – пологий.

• При малых анодных напряжениях () между анодом и сеткой возникает тормозящее поле, в результате чего часть электронов, двигающихся от сетки к аноду, возвращается к сетке. Имеем режим возврата электронов. В этом режиме сеточный ток имеет две составляющие: первая образована электронами, непосредственно попавшими на сетку, вторая образована вернувшимися к сетке электронами. Увеличивая анодное напряжение в этом режиме, мы тем самым уменьшаем обе составляющие сеточного тока, поэтому ток сетки резко уменьшается, а ток анода резко возрастает - имеем крутой участок.

• При больших анодных напряжениях () тормозящее поле между анодом и сеткой исчезает. Имеем режим перехвата электронов. В этом режиме сеточный ток имеет только одну составляющую, следовательно, рост анодного напряжения приводит к более медленному спаду сеточного тока, а, следовательно, к более медленному росту анодного тока – имеем пологий участок.