Многоэлементные и комбинированные лампы

Введение (28.05.2020)

Электроника – это наука, изучающая принципы построения, работы и применения различных электронных приборов. Именно применение электронных приборов позволяет построить устройства, обладающие полезными для практических целей функциями – усиление электрических сигналов, передачу и прием информации (звук, текст, изображение), измерение параметров, и т.д.

 

Первый электронный прибор был создан в Англии в 1904 г. Это был электровакуумный диод, лампа с односторонней проводимостью тока. Очень быстро (за 30 лет) было разработано много типов электровакуумных приборов. Обладая достаточно высокими качественными показателями, они имели существенные недостатки: большие габариты, большую потребляемую мощность и малый срок работы. Эти недостатки серьезно мешали изготовлению сложных многофункциональных устройств.

В тридцатых годах началась интенсивная исследовательская работа по созданию полупроводниковых электронных приборов. За относительно короткий промежуток времени было создано такое многообразие полупроводниковых приборов, которое качественно позволило выполнить все функции электровакуумных приборов. А так как полупроводниковые приборы имеют малую потребляемую мощность, высокую надежность, малую массу и размеры, то уже к началу 70-х годов они практически полностью вытеснили электровакуумные электронные приборы. Большой вклад в развитие полупроводниковых электронных приборов внесли советские ученые Лосев, Френкель, Курчатов, Давыдов, Туркевич и многие другие.

 

Электро-вакуумные приборы (29.05.2020)

 Электронные лампы входят в группу приборов, которые называются электро-вакуумными.

Электро-вакуумные приборы – это приборы, в которых проводимость осуществляется посредством электронов или ионов, движущихся между электродами через вакуум или газ. Их делят на электронные и ионные. В электронных приборах (электронные лампы) прохождение электрического тока осуществляется за счет движения электронов, а в ионных – как за счет электронов, так и ионов. Электронные лампы применяются в выпрямительных, усилительных и генераторных устройствах. Однако при больших частотах и мощностях электронные лампы находят применение. Во всех электронных лампах источником свободных электронов является катод. Катод испускает электроны за счет электронной эмиссии.

Электронная эмиссия

Металлы характеризуются наличием большого числа электронов, которые беспорядочно перемещаются. При обычных условиях только отдельные электроны выходят из металла. В результате на поверхности металла формируется двойной электронный слой:

Металл

Этот слой образует электрическое поле, препятствующее дальнейшему выходу электронов из металла.

Разность потенциалов в этом поле между слоями называется потенциальным барьером. Для его преодоления электроны должны получать дополнительную энергию, равную работе, которую нужно затратить, чтобы преодолеть потенциальный барьер. Отношение работы выхода к заряду электрона называется потенциалом выхода: .

Существует два вида электронной эмиссии.

1) Термоэлектронная. Это явление испускание электронов нагретым металлом (катодом).

При нагревании катода скорость электронов увеличивается и их больше выходит из металла. Эти электроны скапливаются у катода, за счет притягивающего действия положительных ионов металла. Образовывается электронное облако. Плотность облака (объемного заряда) зависит от температуры катода.

2) Вторичная эмиссия. Явление выхода электронов из холодного металла при действии бомбардировки его первичными электронами. Первичные электроны, обладающие большей скоростью встречая на своем пути поверхность металла тормозятся и отдают свою энергию электронам. Электроны анода получив дополнительную энергию, выходят за его пределы, образуя ток вторичной эмиссии.

Катоды электронных ламп

Катод – это источник электронной эмиссии. В зависимости от способа подогрева катода различают катоды косвенного и прямого накала. Нагревание катода прямого накаливания происходит за счет тока, проходящего по самому катоду. Его изготавливают из вольфрама, тантала. Недостаток – очень малая тепловая энергия.

Катоды косвенного накала состоят из ионного цилиндра, изготовленного тугоплавкого материала. Нагрев его осуществляется нитью накала внутри катода, изолированного от него.

Они имеют малую тепловую инерцию. Их можно питать от цепи переменного тока. Для повышения экономичности и уменьшения рабочей температуры применяются активированные катоды.

Вольфрам

Атомы бария

На поверхность катода наносят слой активного металла (Ва). Он создает ускоряющего поля и потенциал выхода уменьшается

 

Вакуумные диоды (03.06.2020)

К

К

А

А

Это электронные лампы, имеющие два электрода: катод и анод. Диод, применяемый для выпрямления переменного тока называется кенотроном.

Конструктивный диод представляет собой стеклянный или металлический баллон.

1 – диод прямого накала;

2 – косвенного накала.

Катод изготавливается из никеля, молибдена или тантала.

 

IA

Ua

RH

-   +

mA

V

 

С потенциометра на участок Анод-Катод подается напряжение U_A, которое называется анодным. Если это напряжение положительно, то между Анод и Катод создается ускоряющее поле. Под его действием электроны с Катода устремляются на Анод, замыкая цепь анодного тока I_A. Если анодное напряжение отрицательно, то электрическое поле между Анодом и Катодом становится тормозящим, цепь анодного тока разомкнута, I_A =0 и вакуумный диод обладает односторонней проводимостью.

ВАХ вакуумного диода

Ia

Iнас

a

b

Uнас

Uа

При отсутствии анодного напряжения ток анода равен нулю, но на катоде есть электронное облако. С увеличением анодного тока I_A увеличивается анодное напряжении U_A. Точка а соответствует тому состоянию, когда анодный ток I_A равен. Электронное облако рассосалось эмиссионному току. Иногда эмиссионный ток называется током насыщения. Для изменения тока насыщения I _нас необходимо изменять температуру катода. Активированные катоды не имеют ярко-выраженного участка насыщения (a-b).

 

 

Параметры вакуумного диода:

1) Внутреннее сопротивление:

2) Допустимая мощность, рассеянная на аноде – Р_{а доп.}

3) Максимальный анодный ток?

4) Максимальное обратное напряжение U _{обр max}

Обозначения диодов

1. число, указывающее напряжение накала лампы, в вольтах;
2. буква, обозначающая тип лампы (Д – диод);
3. число, указывающее на номер разработки;
4. буква, определяющая тип баллона

К – керамическая;

П – пальчиковая лампа со стеклянным баллоном;

Б – сверхминиатюрная лампа со стеклянным баллоном.

Если нет 4-го элемента, значит, баллон – металлический.

Например, 6Х6С – 6 – 6В – напряжение накала, Х – двойной диод, 6С – стеклянный.

Триод

Это электронная лампа, у которой в пространстве между катодом (К) и анодом (А) помещен третий электрод – управляющая сетка (С).

А

К

С

Триоды служат для усиления и генерирования переменных токов и напряжений, а также для усиления медленно меняющихся напряжений (например, усилитель постоянного тока).

Управляющая сетка (С) выполнена в виде спирали из тонкой тугоплавкой пленки и служит для управления плотностью тока и потоком электронов, летящих от катода (К) к аноду (А).

 

 

Принцип работы триода:

RHA EA

IA

RHC

EC

V2

mA

V1

UA

 

С потенциометра R_НА на Анод – Катод подается положительно анодное напряжение, а потенциометра R_HC на участок Сетка – Катод может меняться. Таким образом на электроны катода действует результирующее электрическое поле анода и сетки. Поле сетки гораздо сильнее, так как расстояние между Сеткой и Катодом меньше, чем между Анодом и Катодом. Следовательно, при изменение напряжения сетки U_C в небольших пределах количество электронов, попадающих на анод, изменяется, следовательно, изменяется анодный ток I_A.

Характеристики триодов

UC

IA

1) анодно-сеточная. (зависимость тока анода I_A от напряжения сетки U_C при постоянном анодном напряжении U_A = const)

 

 

UA

IA

2) анодная (зависимость тока анода I_A от напряжения анода U_A при постоянном напряжении сетки U_C)

 

 

Параметры триода

1) Крутизна анодно-сеточной характеристики S, определяется на линейном участке. Показывает на сколько мА изменился анодный ток I_A при изменении напряжения сетки U_C на 1 В при постоянном напряжении анода U_A = const. . Крутизна зависит от эмиссионной способности Катода, от плотности витков сетки и от расстояния между Сеткой и Катодом.

2) Внутреннее сопротивление переменному току – R_i. Показывает на сколько нужно изменить напряжение анода U_A, чтобы ток анода I_A изменился на 1 А: . Оно зависит от электрических и конструктивных параметров лампы, в частности, от плотности управляющей сетки и от расстояния между Анодом и Катодом.

3) Коэффициент усиления лампы. Он показывает насколько изменение напряжения сетки U_C действует на анодный ток I_A сильнее, чем на напряжение анода U_A:  при , увеличение напряжения сетки U_C соответствует снижению напряжения анода U_A, следовательно, пишем «-».

Недостатки:

1) Маленький коэффициент усиления;

2) Большая емкость между Анодом и Сеткой.

 

Тетроды

С1

А

К

С2

Это четрыхэлектродная лампа, имеющая две сетки: управляющую и экранирующую. Экранирующая сетка находится между Анодом и управляющей сеткой С₁, она выполнена в виде спирали.

С₁ – управляющая сетка

С₂ – экранирующая сетка

Экранирующая сетка С₂ служит для увеличения коэффициента усиления и внутреннего сопротивления и для уменьшения проходной емкости.

 

Работа тетрода:

EC1

EA

RH

EC1

UBX

На экранирующую сетку С₂ подается положительное постоянное напряжение, равное примерно 0,5Е_А. По переменному току экранирующая сетка заблокирована емкостью С_БЛ. Переменное электрическое поле анода в основном замыкается на экранирующей сетке. В результате его деуправляющее действие на электронный поток резко снижено и, следовательно, усилительные свойства тетрода значительно выше, чем у триода.

Одновременно с этим уменьшается емкость между Анодом и управляющей сеткой С₁, так как число силовых линий анодного поля, попадающих на управляющей сетке тоже сокращается.

Недостатком тетрода является динатронный эффект. Его суть – при некоторой скорости электронов, летящих на анод из анода выбивается вторичный электрон. При некотором напряжении анода они притягиваются к экранирующей сетке. Это вызывает уменьшение тока анода, то есть на анодной характеристике появляется провал.

Это приводит к искажению формы усиливаемого сигнала, что нежелательно, следовательно, применение тетрода ограничено.

Пентоды

Для устранения динатронного эффекта необходимо создать тормозящее поле в пространстве между анодом и экранирующей сеткой. Это поле обеспечит возвращение вторичных электронов на Анод. Существует два способа создания такого поля:

К

С1

С2

С3

А

1) Между анодом и экранирующей сеткой размещается еще одна сетка, соединенная с катодом и обладающая отрицательным потенциалом относительно анода. Она является защитной или антидинатронной. В пентоде вторичные электроны, летящие от к катоду с малой скоростью, возвращаются тормозящим полем защитной сетки обратно на анод, следовательно, динатронное поле отсутствует.

Наряду с этим, наличие дополнительной сетки приводит к еще большему экранированию от анодного поля электронного потока в пространстве между катодом и управляющей сеткой. Это ведет к увеличению внутреннего сопротивления и коэффициента усиления.

 

 

2) Использование пространственного заряда большей плотности, создаваемой электрическим полем между экранированной сеткой и анодом. Этот поток большей плотности создают за счет особой конструкции ламп.

С2

С1

А

К

А

Э1

Э2

К

С

Во-первых, управляющая и экранирующая сетка имеют одинаковый шаг, причем их витки расположены друг против друга, в результате чего электроны летят от катода к аноду уплотненными лучами.

Во-вторых, в лампе имеются специальные экраны Э1 и Э2, соединенные с катодом. В результате чего электронный поток сжимается в два сектора и его плотность значительно уменьшается. Таким образом, попадание вторичных электронов на экранирующую сетку исключено.

К

А

Э2

Э1

С1

С2

Многоэлементные и комбинированные лампы

Они имеют четыре сетки и более. При этом две сетки управляющие, то есть позволяет осуществлять двойное управление анодным током. Широко применяются комбинированные лампы, они состоят из нескольких ламп, размещенных в одном баллоне. Причем каждая лампа выполняет свою функцию.

 

---

Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 68; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!