Вакуумные тетроды и пентоды

Основным недостатком вакуумного триода является большая величина емкости между сеткой и анодом. Для устранения этого недостатка в тетроде между уп­равляющей сеткой и анодом имеется вторая сетка (экранирующая). На эту сет­ку подается положительное напряжение, снижающее потенциальный барьер | φ_т |, а управление потоком электронов осуществляется путем изменения напряжения на первой (управляющей) сетке. Электроны, преодолевшие потенциальный барь­ер | φ_т |, через просветы между проволоками второй сетки попадают на анод. В тет­роде анод и вторая сетка находятся под высокими положительными потенциала­ми. Электроны попадают на эти электроды с высокими скоростями и выбивают из них вторичные электроны. Если и_с2 > и_а, то вторичные электроны, выбитые из анода, перемещаются на вторую сетку. Если и_а > и_с2, то вторичные электроны, вы­битые из проволок экранирующей сетки, перемещаются на анод. Это явление на­зывается динатронным эффектом. Для его устранения между второй сеткой и анодом должно быть создано тормозящее поле для вторичных электронов. Это поле можно создать двумя способами. Первый состоит в увеличении плотности объем­ного отрицательного заряда в пространстве,между экранирующей сеткой и ано­дом, что достигается намоткой первой и второй сеток с одинаковым шагом и рас­положением проволок сеток друг за другом. Такие тетроды называются лучевыми. Второй способ заключается во введении третьей сетки, называемой антидинатронной. Эта сетка обычно соединяется с катодом и имеет нулевой потенциал, что и обусловливает снижение потенциала в пространстве между экранирую­щей сеткой и анодом, то есть возникновение потенциального барьера, который легко преодолевают электроны, летящие с большой скоростью к аноду, и не спо­собны преодолеть вторичные электроны, выбитые из анода, скорость которых невелика. Этот способ реализован в пентоде, имеющем пять электродов.

В тетродах и пентодах величина катодного тока определяется действующим на­пряжением, учитывающим влияние всех сеток и анода. Для пентода оно равно

(10.23)

Обычно проницаемость сеток много меньше единицы. Поэтому можно считать, что

(10.24)

То есть действующее напряжение определяется первой и второй сетками, а тре­тья сетка и анод не влияют на околокатодный процесс. Лишь в режиме возврата, когда некоторая часть электронов возвращается в околокатодную область, сказы­вается влияние напряжения и_а на катодный ток. Величина катодного тока определяется законом степени трех вторых

(10.25)

Токи экранирующей сетки и анода определяются коэффициентом передачи тока катода:

(10.26)

(10.27)

Токи первой и третьей сеток практически отсутствуют, так как на первую сетку подается отрицательное напряжение, а третья сетка имеет нулевой потенциал.

Типичное семейство управляющих характеристик пентода (и тетрода) показано на рис. 10.9, а. Оно похоже на семейство характеристик триода, но в отличие от последнего напряжение запирания зависит не от анодного напряжения, а от на­пряжения на экранирующей сетке, то есть

(10.28)

Типичное семейство выходных характеристик пентода показано на рис. 10.9, б. На этом же рисунке показана зависимость токов i_к и i_с от u_а при u_с1 = 0. Б области малых напряжений u_а существует режим возврата, в котором значение тока i_к меньше значения тока, рассчитанного по закону степени трех вторых из-за возвра­та электронов в околокатодную область и повышения потенциального барьера | φ_т |. При и_а = 0 ток i_к = i_c2, а ток i_a = 0. По мере роста u_а уменьшается число электронов, возвращающихся в околокатодную область, поэтому увеличивается ток i_к и резко возрастает ток i_a, одновременно резко уменьшается ток i_c2. В области режима пе­рехвата ток i_к постоянен, ток i_a несколько возрастает за счет роста коэффициента ά, а ток i_c2 незначительно уменьшается. В тетродах за счет динатронного эффекта в области режима перехвата на выходных характеристиках появляются впадины, а на характеристиках тока i_с2 — горбы. В лучевых тетродах горбы и впадины на выходных характеристиках отсутствуют, и переход от режима возврата к режиму перехвата наступает при более низком напряжении u_а, чем в пентоде.