Глава 3.

ЭЛЕКТРОННО-ВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ С ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМИ ПОЛЯМИ.

Все электронно-вакуумные приборы, с электростатическими полями, независимо от их назначения имеют металлический, стеклянный, либо керамический корпус (баллон), внутри которого укреплены электроды. По принципу работы катода (вида электронной эмиссии) электронно-вакуумные приборы подразделяют на: а) термоэлектронные, б) фотоэлектронные, в) автоэмиссионные и др. В баллоне создаётся вакуум, который необходим для увеличения длины свободного пробега электронов при их движении, в электростатическом поле, создаваемом между катодом и анодом.

Вакуум в электронике — это состояние газа, заключенного в герметичный сосуд, при давлениях ниже атмосферного. Различают высокий, средний и низкий вакуум. При высоком вакууме средняя длина свободного пробега частиц (молекул газа) между очередными столкновениями значительно превышает любой линейный размер сосуда. Очевидно, в этом случае процессами столкновения молекул между собой, а также процессами столкновения движущихся электронов с молекулами газа можно пренебречь. При среднем вакууме длина свободного пробега молекул и размеры сосуда соизмеримы, а при низком вакууме длина свободного пробега молекул (и движущихся электронов) меньше размеров сосуда. На практике глубину вакуума в электроно-вакуумных приборах характеризуют остаточным давлением газа. Единица давления в системе СИ-паскаль: 1Па=1Н/м²=7,5 ×10^-3мм рт ст. При реальных размерах электровакуумных приборов высокий вакуум соответствует давлениям: р=10^-3-10^-4Па (10^-5-10^-6мм рт. ст.).

По способу установления вакуума электронно – вакуумные приборы подразделяют на две группы а) отпаянные – когда вакуум в рабочем объеме создается, непосредственно при изготовлении прибора; и б) приборы, в рабочем объёме которых вакуум в процессе работы поддерживается непрерывно функционирующими насосами.

Группа отпаянных электронных приборов - электронные лампы для аппаратуры малой мощности (радиоприемников, телевизоров, и др.). Они имеют сравнительно небольшие размеры (пальчиковые лампы). Существуют сверхминиатюрные лампы, диаметр которых не превышает диаметра карандаша (рис. 1.3). Однако полную противоположность представляют лампы, применяемые в мощных усилителях радиоузлов или радиопередатчиках. Эти электронные лампы могут генерировать высокочастотные колебания мощностью в сотни киловатт и достигать значительных размеров.

Двухэлектродные лампы (кенотроны) применяются для выпрямления переменного тока, то есть, для его преобразования в постоянный ток. Триоды, тетроды и пентоды - универсальные электронные лампы. В современной радиотехнической аппаратуре их используют для усиления напряжения, переменного

Рис.1.3. Внешний вид отпаянных электронных ламп.

и постоянного токов, для работы в качестве детекторов и генераторов электрических колебаний. Широко применяются и комбинированные лампы, в баллонах которых имеется по две или даже три электронные лампы. Это, например, диод – пентод, двойной триод, триод-пентод, и др. условное схематическое изображение которых представлено на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Условное графическое изображение электронных ламп: а – диод с катодом прямого накала; б – диод с катодом косвенного накала; остальное комбинированные электронные лампы – название по количеству электродов в каждой половине.

Применение комбинированных ламп позволяет уменьшить габариты прибора и уменьшить мощность питания цепи накала. В одном баллоне целесообразно объединять лампы, работающие в одной схеме. Подогреватель катода комбинированных ламп является общим, сам катод может быть как общим, так и раздельным. Во многих комбинированных лампах, особенно предназначенных для высоких частот, ставят электростатические экраны, устраняющие паразитную емкостную связь между отдельными системами электродов.

Вопросы о способах питания электронных ламп, их использования в различных схемах: выпрямления, усиления напряжения и мощности, усиления и формирования сложных электрических сигналов, в качестве нелинейных элементов (смесителей), выходят за рамки рассматриваемого курса, и составляют основу курса промышленной электроники.