Принцип работы электровакуумных приборов (электронных ламп) состоит в создании электронного потока в вакууме и управлении этим потоком.
Процесс получения электронов называется электронной эмиссией. В электронных лампах используется термоэлектронная эмиссия, происходящая под действием нагрева катода.
Катод - электрод, предназначенный для испускания электронов.
По способу подогрева различают катоды прямого и косвенного накала. В катодах косвенного накала можно использовать как постоянный, так и переменный ток, но его экономичность ниже, чем у катода прямого накала.
По типу эмитирующей поверхности катоды подразделяются на простые (из чистых металлов) и сложные (покрытые пленкой, оксидные). Оксидные катоды применяются для уменьшения работы выхода. В импульсном режиме такие катоды резко увеличивают ток эмиссии. Обычно используются в маломощных лампах. В мощных лампах используются вольфрамовые катоды, покрытые торием (тарированные катоды).
Диод - простейшая электронная лампа, имеющая два электрода - анод и катод (рис. 1).
На анод подается положительное напряжение Ua ≈ (100...300) В; на катод отрицательное относительно анода UК ≈ 0. Анод создает ускоряющее поле и притягивает электроны. На рис. 2 приведена ВАХ диода Iа = f(Ua) | UH = const. Диод используется для выпрямления высоковольтных напряжений большой мощности.
Рис. 1 Рис. 2
Основными параметрами диода являются:
Крутизна S: показывает управляющее действие анода в режиме пространственного заряда:
| UH = const:мА/В;
внутреннее сопротивление переменному току Ri: характеризует сопротивление диода изменяющемуся току:
| UH = const,Ом.
Предельные параметры диода: допустимая мощность на аноде Ра max и допустимое анодное напряжение Uа max
Триод содержит 3 электрода: анод, катод и сетку, (рис. 3).
Устройство и схема включения триода
Рис. 3
Сетка - управляющий электрод, на нее подается небольшое отрицательное напряжение Uс = - (1...100) В. Сетка создает тормозящее поле. Изменяя в небольших пределах Uс можно получить значительное изменение Ia; т.е. триод является усилительным элементом
На рис. 4 приведены анодные Iа = f(Ua)при Uс = const и анодно-сеточные Iа = f(Uc)при Ua = const характеристики триода.
Рис. 4
Статическими параметрами триода являются:
Крутизна S: показывает управляющее действие сетки:
| UH = const:мА/В; S ≈ (2...30)mА/В;
внутреннее сопротивление R, характеризует влияние анода на Iа
| UH = const,кОм; R1 ≈ (1…50) кОм;
статический коэффициент усиления: показывает, во сколько раз сильнее на Iа влияет поле сетки, чем поле анода, т.е. характеризует усилительные свойства триода
| Ia = const; µ ≈(5... 2000).
Внутреннее уравнение лампы связывает параметры триода
µ = S*R1
К предельным параметрам триода относятся: допустимая мощность, рассеиваемая анодом Ра max, допустимое анодное напряжение Ua max, допустимый анодный ток Iа max
Триод обладает межэлектродными емкостями, которые оказывают действие на работу триода.
Входная емкость СCК шунтирует источник сигнала; выходная емкость САК шунтирует нагрузку; проходная емкость САС оказывает самое отрицательное воздействие - через нее возникает паразитная частотно зависимая обратная связь и нарушается режим работы триода
САC ≈ (1...15)пФ.
Недостатками триода являются низкий µ и большая величина САK.
Используется триод для усиления сигналов низких частот, для детектирования. Более широкое применение получили двойные триоды.
Тетрод - электронная лампа, имеющая четыре электрода: катод, анод, управляющую и экранирующую сетки (рис. 5).
Рис. 5
Наличие экранирующей сетки (С2) уменьшает САC1 увеличивает µ. САC1 тетрода ~ (0,01..0,07) пФ, на С2 подается положительное напряжение UС2 ~ (0,7...0,9) UA.
На рис. 6 приведены статические анодные (IA = f(UA) при UC1, UC2 = const и анодно-сеточные (IA = f (UC1) при UА,UC2= const характеристики.
Анодно-сеточные характеристики Анодные характеристики
тетрода тетрода
Рис. 6
На графике анодных характеристик показана также зависимость сеточного тока IC2 от анодного напряжения UA. В тетроде возникает вторичная электронная эмиссия, приводящая к динатронному эффекту (уменьшение IА и увеличение IC2 на участке ВС анодной характеристики). К статическим параметрам тетрода относятся:
Крутизна S, показывает управляющее действие сетки I
| UA, UC2 = const, мА/ В; S ≈ (2...30) мА/В;
внутреннее сопротивление Ri; показывает действие поля анода на IA
| UC1, UC2 = const, кОм; Ri ~ десятки; кОм;
статический коэффициент усиления µпоказывает усилительные способности тетрода:
.
Тетрод применяется в качестве приемно-усилительных ламп, для генерации.
Недостатком тетрода является наличие динатронного эффекта. Для устранения динатронною эффекта используются лучевые тетроды, в которых формируются пучки электронов, создающие тормозящее поле, практически устраняющее вторичную эмиссию. При этом несколько увеличивается проходная емкость и уменьшается коэффициент усиления. Используется в мощных усилителях НЧ
Пентод - электронная лампа, имеющая пять электродов: катод, анод, управляющую (С1), экранирующую (С2) и антидинатронную (СЗ) сетки (рис. 7).
Антидинатронная сетка создает тормозящее поле между анодом и экранирующей сеткой; на С3 подается нулевой потенциал. На рис. 8 (а, б) приведены анодные (IA = f (UА) при UC1, UC2, UC3 = const) и анодно-сеточные (IA = f (UC1) при UA, UC2, UC3 = const) характеристики пентода,
К статическим параметрам пентода относятся:
Крутизна S, показывает управляющее действие сетки 1
| UA, UC2, UC3 = const, мА/ В; S ≈ (5...30) мА/В;
внутреннее сопротивление Ri показывает действие поля анода на IA
| U1, UC2, UC3 = const, кОм; R, ≈ (50...2000) кОм;
статический коэффициент усиления µ, характеризует усилительные свойства пентода:
. ~ сотни... тысячи
Достоинствами пентода является: высокий коэффициент усиления, малая проходная емкость, отсутствие динатронного эффекта. Используется для усиления сигналов НЧ и ВЧ.
Схема включения пентода Анодно-сеточные характеристики пентода
| Рис. 7 | Рис. 8 (а) |
Анодные характеристики пентода
Рис. 8 (б)
