Вакуумная электроника / Лаба1

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра РТЭ

отчет

по лабораторной работе №1

по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТБОРА КАТОДНОГО ТОКА В ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМПАХ

Студенты гр. 4209		Хабибулин А.Р. Строганов К.А.
Преподаватель		Тупицын А.Д.

Санкт-Петербург

2016

Цель работы.

Экспериментальное изучение основных законов отбора катодного тока в электронных лампах (диодах и триодах с термокатодами).

Основные теоретические положения.

Катодным током в вакуумных электронных приборах называется ток электронов, эмитированных катодом и преодолевших минимум потенциала вблизи него. Он протекает по выводу катода и может быть измерен с помощью измерителя тока (например, миллиамперметра), включенного в цепь катода. Катодный ток обычно меньше тока эмиссии и в крайнем случае равен ему. В диоде, где электронный поток распространяется от катода к аноду без потерь электронов, катодный ток численно равен анодному, поэтому закономерности отбора катодного тока можно изучать, анализируя изменения анодного тока.

а б

Рис. 1

Если измерить зависимость анодного тока от анодного напряжения при некотором напряжении накала катода , то ее графическое изображение будет иметь вид кривой, представленной на рис. 1,1, a. Главной особенностью этой кривой, обычно называемой статической анодной характеристикой, является наличие двух участков с различной крутизной нарастания анодного тока. Первый из них (крутой) соответствует интервалу изменения анодного напряжения и тока , второй (пологий)  неравенству и изменению тока от до . При более высоком напряжении накала анодная характеристика диода имеет аналогичный вид, но отличается более высоким уровнем анодного тока на пологом участке.

Если измерить зависимость от при двух значениях (например, и ), то получим кривые, приведенные на рис. 1.1, б, которые называются эмиссионными характеристиками диода.

Схемы измерений.

• Схема измерения характеристик диода

• Схема измерения характеристик триода

1. Характеристики диода.

Экспериментальные результаты.

1. ВАХ диода при различных напряжениях накала

При U_{н ном} = 6.3 В:

Uа, В	0,5	1	2	5	10	15
Iа, мА	0,7	2	5	10	33	50

При Uн.ном= 5 В:

Uа, В	0,6	1	2	5	10	12	14	16	18	20
Iа, мА	1	1,8	3,9	8	30	40	50	59	67	70

При Uн.ном= 2,4 В:

Uа, В	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	6	8	10	12	14	16	18	20
Iа, мА	0,4	1	1,6	2,2	2,3	2,35	2,4	2,6	2,8	3	3,2	3,3	3,4	3,5	3,6	3,7	3,8

2. Начальные токи

Uн. ном, В	6,3	5	3,8	2,4
Iнач., мА	0,45	0,17	0,025	0,01

Справочные данные диода 6Ц5С:

Анодный ток	70 мА
Ток эмиссии	140 мА
Максимальный анодный ток	300 мА
Максимальное Обратное Напряжение	-400 В
Прямое напряжение	18-24 В
Допустимая мощность	4 Вт
Напряжение накала	6,3 В

Обработка результатов эксперимента.

1. По полученным результатам составим таблицу анодной характеристики диода:

Рис. 2 Анодная характеристика экспериментальных значений.

2. Запишем эмиссионные характеристики диода:

• Для U_a=10B

UH, B	2.4	5	6,3
Ia, mA	3,3	30	33

• Для U_a=2B

UH, B	2,4	5	6,3
Ia, mA	2,2	3,9	5

Рис. 3 Эмиссионные характеристики диода (экспериментальные)

3. Изобразим на рисунке полученные в ходе эксперимента начальные токи:

Рис. 4 Начальные токи диода

4. Используя измеренную анодную характеристику диода, рассчитаем зависимость первеанса от анодного напряжения:

• Uн= 6,3 В

Uа, В	0,5	1	2	5	10	15
Iа, мА	0,7	2	5	10	33	50
P, мА/В^(3/2)	1,98	2	1,77	0,89	1,04	0,86

• Uн= 5 В

  Uа, В	0,6	1	2	5	10	12	14	16	18	20
  Iа, мА	1	1,8	3,9	8	30	40	50	59	67	70
  P, мА/В^(3/2)	2,15	1,8	1,38	0,72	0,95	0,96	0,96	0,92	0,88	0,78

  Uа, В	0,5		1		1,5		2		2,5		3		3,5		4		4,5		6
  Iа, мА	0,4	1		1,6		2,2		2,3		2,35		2,4		2,6		2,8		3
  P, мА/В^(3/2)	1,13	1,00		0,87		0,78		0,58		0,45		0,37		0,33		0,29		0,20

• Uн= 2,4 В

Uа, В	8	10	12	14	16	18	20
Iа, мА	3,2	3,3	3,4	3,5	3,6	3,7	3,8
P, мА/В^(3/2)	0,14	0,10	0,08	0,07	0,06	0,05	0,04

Пример расчета:

Найдем первеанс диода, положив P=G:

Рис. 5 Первеанс для разных напряжений накала и теор. первеанс

2. Характеристики триода

Экспериментальные результаты.

Приведены ниже в пункте обработки результатов.

Справочные данные триода 6Н3П:

Номинальное напряжение на аноде	150 В
Допустимая мощность	1,8 Вт
Предельный анодный ток	18 мА
Потенциал сетки	-2 В
Анодный ток	4-8 мА

Обработка результатов эксперимента.

1. Анодные характеристики:

При Uc=0 В
Iа, мА	1	1,5	2,5	3	5	7	8,8	10,5	12,2
Uа, В	10	20	30	40	60	80	100	120	140
Ri, кОм		20	10	20	10	10	11,11	11,76	11,76

При Uc=-1 В
Iа, мА	0,1	0,25	0,5	1,5	3	4,9	6,5	8,2
Uа, В	20	30	40	60	80	100	120	140
Ri, кОм		66,67	40	20	13,33	10,53	12,5	11,76

При Uc=-2 В
Iа, мА	0,05	0,125	0,25	0,5	0,9	1,5	2	3,2	4,8
Uа, В	40	50	60	70	80	90	100	120	140
Ri, кОм		133,33	80	40	25	16,67	20	16,67	12,5

Пример расчета:

Рис.6 Анодные характеристики триода

2. Сеточно-анодные характеристики:

При Uа=150 В
Iа, мА	12	10	8	6,5	5	4	3,5	2	1	0,8	0,4
Uс, В	0	-0,5	-1	-1,5	-2	-2,5	-3	-3,5	-4	-4,5	-5
Sk, мА/В		4	4	3	3	2	1	3	2	0,4	0,8

При Uа=100 В
Iа, мА	8	6,1	4,9	3,8	2,4	1,2	0,8	0,3	0,11	0,05	0,002
Uс, В	0	-0,5	-1	-1,5	-2	-2,5	-3	-3,5	-4	-4,5	-5
Sk, мА/В		3,8	2,4	2,2	2,8	2,4	0,8	1	0,38	0,12	0,096