Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Приборы, действие которых основано на использовании потока электронов или ионов в ограниченном пространстве, в котором подддерживается высокий вакуум или находится разреженный газ, называются электровакуумными приборами.

Для получения свободных электронов в электровакуумных прибо­рах используется, главным образом, явление термоэлектронной эмиссии— излучение электронов раскаленным телом. Помимо термо­электронной эмиссии, свободные электроны могут быть получены также путем:

- фотоэлектронной эмиссии, т. е. излучения электронов с метал­лической поверхности под действием световой энергии;

- вторичной электронной эмиссии, т. е. излучения электронов с металлической поверхности в результате бомбардировки ее потоком электронов или ионов;

- электростатической эмиссии, т. е. излу­чения электронов с металлической поверхности под действием силь­ного электрического поля.

Простейшая электронная лампа — диод (рис. 1) состоит из стеклянного, керамического или металлического баллона (1), из ко­торого выкачан воздух (давление не должно превышать 10-4—10 Па), и двух металлических электродов: катода (2)в виде металлической нити, по которой протекает нагревающий ее ток, и анода (3)в форме цилиндра или параллелепипеда.

 

Электрон, выходящий из раскален­ного катода, должен выполнить опре­деленную работу для преодоления втягивающих сил электрического поляатомов, составляющих кристал­лическую решетку. Эту работу назы­вают работой выхода. Величина плотности тока термоэлектронной эмиссии [А/см2] описывается уравнением

,

где А – постоянная, зависящая от свойств поверхности; Т – абсолютная температура катода, [К]; eUo – работа выхода электрона из металла, [Дж]; k – постоянная Больцмана.

Чтобы увели­чить число электронов, выходящих из металла, необходимо увеличить их кинетическую энергию, что достигается нагревом катода. Работа выхода зависит от материала, из которого изготовлен катод. Чем меньше работа выхода,тем больше излучается (эмиттируется) электронов при данной темпе­ратуре катода.

Наименьшей работой выхода обладает цезий, затем – барий, торий, тантал и вольфрам. Из названных материалов во­льфрам является наиболее термостойким: он свободно переносит нагрев до темпе­ратуры 2300 К, в то время как другие материалы (в особенности цезий) менее термостойки.

 

По конструкции катоды бывают пря­мого и косвенного накалов (рис. 2).

Катод прямогонакала (рис. 2,а) пред­ставляет собой прямую нить, питаемую накаливающим ее током. Катоды прямого накала непригодны для питания их пере­менным током: при изменениях тока температура нити успевает измениться и поток излучаемых электронов пульсирует с частотой питающего тока.

Катод косвенногонакала (рис. 2,б) состоит из никелевого ци­линдра, на который нанесен активный слой (т. е. слой из металлов, обладающих малой работой выхода), и накаливающей его нити из тугоплавкого металла (обычно вольфрама). Температура цилиндра не успевает изменяться при мгновенных изменениях направления питающего нить тока, и поток электронов остается неизменным. Нить накала электрически изолирована от катода.

Аноды электронных ламп должны быть изготовлены из материала, который, с одной стороны, был бы достаточно тугоплавким, а с дру­гой,— обладал бы большой способностью рассеивать теплоту. Этим требованиям удовлетворяют такие материалы, как никель, молибден и тантал. Рабочая температура анода не должна превышать 700 - 900 К; при этом на поверхности анода рас­сеивается вполне определенная мощность, которую называют макси­мально допустимойAmax). Если фактически рассеиваемая на аноде мощность превышает допустимую, то лампа перегревается и может выйти из строя. Значение максимально допустимой мощности, рассеи­ваемой на аноде, указывается в паспорте лампы

Баллоны ламп изготовляются из стекла, металла или керамики. Металлические лампы дешевле, допускают более высокую рабочую температуру и не требуют дополнительной экранировки. Однако они не позволяют осуществлять высокочастотный прогрев деталей лампы при изготовлении, что необходимо для получения высокого вакуума. |Поэтому наибольшее распространение получили стеклянные баллоны. Керамические баллоны применяются главным образом в лампах, предназначенных для работы в диапазоне СВЧ.

С внешней стороны к баллону прикрепляется цоколь – пустотелый цилиндр с дном-вкладышем (рис. 3, а,б), в котором закреплены контактные штырьки.

В ряде конструкций ламп (пальчиковой серии — рис. 3,в и в миниатюрных лампах стержневого типа — рис. 3,г) цоколь отсутствует. В лампах пальчиковой серии выводы от электродов являются контактными штырьками, а в лампах стержневого типа выводы электродов, выполненные в виде гибких проводников, припаиваютсянепосредственно к деталям схемы.

 
 

 


Рис. 3 - Электронные лампы с октальным (а), четырехштырьковым (б), семиштырьковым (в) цоколями и без цоколя (г)

 

2 ДВУХЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА – ДИОД

Схема включения лампового диода поясняет принцип работы.

Накальная батарея GBК, создавая ток в цепи нити накала, обеспечивает эмиссию электронов.

Если анодная батарея GBА отключена (переключа-тель SA разомкнут), то вылетающие из катода электроны не достигают анода и ток в анодной цепи отсутствует.

Электроны, вылетевшие из катода, образуют вокруг пространственный заряд(электронное облако), который находится в состоянии динамического рав­новесия. Часть электронов, потеряв ско­рость, возвращается к катоду, в то время как из него вырываются новые электроны. Общее число электронов в пространствен­ном заряде тем больше, чем сильнее нагре­та нить накала.

 

Эффективность катода определяют как , где Iе – ток эмиссии, А; Рн – мощность, затраченная на нагревание катода, Вт.

При замыкании переключателя SA между анодом и катодом лампы возникает электрическое поле, благодаря которому электроны движутся к положительно заря­женному аноду и в цепи анодная батарея — лампа протекает электрический ток IA.

Чем больше напряжение анодной бата­реи, тем большая часть электронов из пространственного заряда достигает анода, тем больше анодный ток IA.

При определенном напряжении анодной батареи все излучаемые ка­тодом электроны достигают анода и дальнейшее увеличение анодного тока при увеличении напряжения анодной батареи не происходит.

 

График, выражающий зависимость анодного тока диода от напряжения анодной батареи при неизменном напряжении накала, называется анодной характе­ристикой диода (рис. 4). Максимальный ток, который может быть получен в цепи диода при данном напряжении его накала (IК), называют током насы­щения.

 

Анодная характеристика диода и схема для ее получения

 

 
 


 

 

Если полярность анодной батареи изменить на обратную, т. е. подключить ее «–» к аноду и «+» к нити накала лампы, то электроны не будут притягиваться анодом и ток через лампу про­ходить не будет, т. е. при всех UA<0 анодный ток IA = 0.

Рассматривая анодную характеристику диода, нетрудно заметить, что при увеличении положительного напряжения на аноде ток через лампу почти пропорционально возрастает. При отрицательных напря­жениях на аноде ток через лампу не проходит, т. е. сопротивление лампы становится бесконечным.

 

Таким образом, диод представляет собой элемент, обладающий односторонней, или, как говорят, вентильной проводимостью.

Эле­менты электрических цепей, сопротивление которых зависит от значе­ния или направления приложенного к ним напряжения, называются нелинейными, поскольку у них зависимость тока от напряжения (ВАХ) отличается от прямолинейного за­кона (закона прямой пропорциональности).

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:343

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.