Электровакуумные электронные лампы и индикаторы

Диод по своему устройству - простейшая из электронных ламп. Его основные части (рис. 11.1): стеклянный (или металлический) баллон, откачанный до высокого вакуума, и два электрода — анод и катод, помещенные внутри баллона. Катод (Кат) прямого накала у электронных ламп представляют собой металлическую нить (про­волоку), форма которой зависит от конструкции данного прибора. Она' закрепляется держателями или натягивается одной или несколь­кими пружинами. Никелевый или молибденовый анод (А) имеет цилиндрическую или коробчатую форму и охватывает катод.

Катод прямого канала обычно нагревается постоянным током от источника низкого напряжения (2—30 В). Использование для этой цели переменного тока промышленной частоты 50 Гц может вызвать изменение температуры катода, а следовательно, и тока в диоде с удво­енной частотой [1, рис. 2.29, a], что в некоторых случаях недопу­стимо. От этого недостатка свободны подогревные катоды, в которых нить подогревателя отделена от катода изолирующим нагревостойким материалом.

Чтобы направить эмитированные катодом электроны к аноду, не­обходимо создать между катодом и анодом электрическое поле, на­правленное от анода к катоду. В простейшем случае для этой цели может служить аккумуляторная батарея напряжением 20—100 В. Отри­цательный полюс батареи должен быть соединен с катодом, положи­тельный полюс - с анодом. Под действием сил электрического поля эмитируемые катодом электроны движутся к аноду, образуя ток в вакуумном промежутке.

На рис. 11.2 показаны вольт-амперные характеристики диода - зависимость анодного тока I_A от напряжения U_A. между анодом и ка­тодом при разных токах накала I_нак.

Основными параметрами электровакуумных диодов, так же как и полупроводниковых диодов [1, § 10.3], служат допустимые пря­мое напряжение U_пр и прямой ток I_пр обратное напряжение U_обр и обратный ток I_обр.

Основным назначением электровакуумных диодов является вы­прямление переменного тока. В зависимости от назначения электро­вакуумные диоды делятся на две группы: кенотроны - электро­вакуумные диоды большой мощности, предназначены для работы в выпрямителях источников питания; детекторные диоды — электро­вакуумные приборы малой мощности, предназначены для работы в выпрямителях переменного тока высокой частоты, в том числе при детектировании радиосигналов.

Трехзпектродная лампа - триод — отличается от диода тем, что между катодом и анодом находится промежуточный электрод — управляющая сетка С. Название объясняется тем, что в первых электровакуумных триодах и в настоящее время в триодах большой мощности этот электрод выполняется в виде металлической сет­ки. В современных лампах сетка выполняется в виде проволочной спирали. Посредством малого изменения напряжения между управ­ляющей сеткой и катодом можно получить значительное изменение потока электронов между катодом и анодом, т. е. анодного тока. Усилительное действие управляющей сетки объясняется тем, что она расположена значительно ближе к катоду, чем анод, и частично экранирует катод от действия электрического поля анода.

Электровакуумный триод может быть включен по схеме с общим катодом, с общим анодом и с общей сеткой аналогично трем схемам полупроводникового транзистора. Однако наибольшее практическое распространение имеет схема включения электровакуумного триода с общим катодом (рис, 11.3), подобная схеме включения транзистора с ОЭ [1, рис. 10.62].

К основным достоинствам электровакуумного триода, так же как и других электровакуумных приборов, относится большая стабиль­ность их параметров к внешним воздействиям (в первую очередь тем­пературе), чем у функционально аналогичных полупроводниковых приборов.

Для уменьшения связи между цепями управления и нагрузки через емкость между анодом и управляющей сеткой и ослабления действия других нежелательных явлений применяются тетроды и пентоды.