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
-
Характеристики диода.
Экспериментальные результаты.
-
ВАХ диода при различных напряжениях накала
При Uн 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 |
-
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.
-
По полученным результатам составим таблицу анодной характеристики диода:
Рис. 2 Анодная характеристика экспериментальных значений.
-
Запишем эмиссионные характеристики диода:
-
Для Ua=10B
UH, B |
2.4 |
5 |
6,3 |
Ia, mA |
3,3 |
30 |
33 |
-
Для Ua=2B
UH, B |
2,4 |
5 |
6,3 |
Ia, mA |
2,2 |
3,9 |
5 |
Рис. 3 Эмиссионные характеристики диода (экспериментальные)
-
Изобразим на рисунке полученные в ходе эксперимента начальные токи:
Рис. 4 Начальные токи диода
-
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
-
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.
-
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
-
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 |