Триоды. Устройство и принцип действия (BLACK1)

Посмотреть архив целиком

1. Устройство и принцип действия



Для того чтобы увеличить возможность управления потоком электронов, эмиттированных .катодом, тем самым расширить об­ласть применения электронных ла.мп, были созданы трехэлектрод­ные лампы триоды. В триоде (рис. 1) между анодом А и и катодом К, помещен еще один электрод управляющая сетка УС. Сетка конструктивно представляет собой либо спираль, либо сетку из переплетенных проводов, и выполняется из вольфрамо­вого, никелевого или молибденового провода. Условное изображе­ние триода в схеме дано на рис 2. Как и в диоде, в триоде имеются цепь накала для разогрева ка­тода и цепь анода для получения уско­ряющего поля для электронов. Главное отличие триода от диода в том, что в триоде имеется дополнительная возмож­ность управления анодным током путем изменения напряжения между сеткой и катодом



рис.1 рис.2



2. РОЛЬ УПРАВЛЯЮЩЕЙ СЕТКИ

Рассмотрим влияние поля управляющей сетки на анодный ток в триоде. В отличие от диода в триоде имеются две цепи управ­ления анодным током цепь анода и цепь управляющей сетки. Объектом управления является пространственный заряд электронов, эмиттированных катодом. Степень влияния определяется рас­стоянием соответствующего электрода к катоду. Управляющая сетка расположена ближе к катоду, чем анод, и поэтому влияние электрического поля управляющей сетки на пространственный заряд у катода соответственно больше, чем поля анода. Управ­ляющая сетка является электростатическим экраном между ано­дом и катодом. Это означает, что не все электрические силовые линии поля анода достигают катода, так как часть этих линий замыкается на сетке, что приводит к соответствующему уменьшению воздействия поля анода на пространственный заряд, распо ложенный у поверхности катода.

Подадим постоянное напряжение между анодом и катодом плюсом на анод и будем менять напряжение между управляющей сеткой и катодом Uc по величине и по знаку (рис.3). При подаче отрицательного напряжения на сетку для электронов пространственного заряда создается тормозящее поле, поэтому в каждой точке между сеткой и катодом на электроны действует поле, образовавшееся в результате взаимодействия между ускоряющим полем анода и тормозящим полем сетки. При определенном отри­цательном напряжении Uc анодный ток становится равным нулю, тормозящее поле создается не только у витков сетки, но и в про­межутках между ними, препятствуя пролету электронов от катода к аноду. При этом пространственный заряд у катода имеет наи­большую плотность. Будем уменьшать отрицательное напряжение на сетке, результирующее поле между витками сетки меняется и становится ускоряющим для электронов. Чем меньше отрицатель­ное напряжение на сетке, тем сильнее действует ускоряющее поле и тем больше становится ток Iа. При подаче положительного напряжения + Uc электроны получают ускорение не только за счет поля анода, но также и за счет поля сетки. Анодный ток стано­вится еще больше. Однако часть электронов притягивается непосредственно к виткам сетки и образует ток сетки Iс.


р
ис.3


Таким образом, при положительном напряжении на сетке об­щий катодный ток Iк разветвляется на два тока: анодный Iа и сеточный Iс.

3. ДЕЙСТВУЮЩЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ В ТРИОДЕ

В свое время советский ученый М. А. Бонч-Бруевич предложил заменить триод при анализе его работы эквивалентным диодом. Анодное напряжение эквивалентного диода, при котором катодные токи обеих ламп равны, называется действующим напряжением триода. Вывод формулы действующего напряжения для триода дает следующий результат:

Uд=Uc+DUa


где Uд действующее напряжение, D проницаемость триода.


D=Cак/Ccк

где Сак емкость анодкатод, Сск емкость сеткакатод. Про­ницаемость триода Д<1, так как емкость анодкатод меньше емкости сеткакатод. Это объясняется тем, что электроды анодкатод расположены дальше, чем сеткакатод и, самое главное, сетка экранирует анод от катода, тем самым уменьшая емкость Сас.

Уравнение действующего напряжения учитывает, что по­ле управляющей сетки непосредственно воздействует на простран­ственный заряд, а поле анода ослаблено экраном, которым яв­ляется сетка. Меру ослабления действия поля анода на пространственный заряд у катода за счет экранирующего действия сетки учитывает проницаемость D, которая зависит от шага намотки сетки. Чем гуще намотана сетка, тем больше силовых линий элек­трического поля анода замкнется на сетке и соответственно мень­шее количество попадет на катод. При более густой намотке сет­ки уменьшается емкость Сак и увеличивается емкость Сск, а сле­довательно, D уменьшается. В триодах D меняется в пределах от 0,25 до 0,01.

Пользуясь формулой, можно определить напряжение Uc, при котором анодный ток триода становится равным нулю, и триод, как принято говорить, «запирается». Анодный ток Iа будет равен нулю, если действующее напряжение триода станет равным нулю. Отсюда

0=Uc + DUa, Uc зап = -DUa


Введение понятия об эквивалентном диоде позволяет приме­нить для триода закон степени 3/2

Iа=GU3/2д = G(Uc + DUa)3/2


Следует отметить, что эквивалентность диода и триода имеет мес­то только при равенстве катодных токов обеих ламп. Поэтому данная формула применима лишь тогда, когда Iа=Iк, т. е. когда Iс=0. Но даже в таком случае реальные характеристики триода отличаются от идеальных, построенных на основании этой форму­лы в силу сложности явлений, происходящих в триоде и не учтен­ных при выводе данной формулы.


4. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРИОДА

Итак, анодный ток триода является функцией двух перемен­ных .величин анодного напряжения Uа и сеточного напряжения Uс. Зависимости анодного тока Iа от одного из этих напряжении при постоянном другом напряжении и представляют собой семей­ства статических характеристик триода. Схема для снятия этих характеристик показана на рис.3

Анодные характеристики Ia=f(Ua) при Uc=const (рис.4) являются выходными характеристиками триода. Для снятия анод­ных характеристик постоянное напряжение устанавливают с по­мощью потенциометра RI в цепи сетки, а затем потенциометром R2 в цепи питания анода плавно меняют напряжение Ua, фикси­руя миллиамперметром «мА» значение тока Iа. Анодная характе­ристика, снятая при Uc=0, проходит через начало координат, а снятые при Uc=0 сдвинуты вправо от нулевой характеристики, так как при отрицательном потенциале на сетке анодный ток уменьшается. Для компенсации тормозящего электрического поля, созданного напряжениемUc, требуется подать определенное напряжение +Ua, и только тогда появится ток Iа. При том же значении напряженияUc для появления тока Iа требуется тем большее напряжение +Uа, чем меньше проницаемость D, так как экранирующее действие управляющей сетки становится сильнее и влияние поля анода на ток Iа уменьшается.