Общие сведения об электровакуумных приборах

Электровакуумными приборами называют приборы, в которых рабочее пространство изолированно газонепроницаемой оболочкой, имеет высокую степень разряжения или заполнено специальной средой, и действие которых основано на использовании электрических явлений в вакууме или газе.

Электровакуумные приборы делятся на электронные, в которых протекает чисто электронный ток в вакууме, и ионные, для которых характерен электрический разряд в газе.

Особую группу электровакуумных приборов составляют электронные лампы, предназначенные для различных преобразований электрических величин.

В основе устройства и принципа работы электронных ламп лежит явление термоэлектронной эмиссии, т.е. процесс выхода электронов из твердых тел в вакуум или газ, обусловленный нагревом тела. Во всех электровакуумных приборах электронный поток можно регулировать, воздействуя на него электрическим или магнитным полем.

Электронные лампы, имеющие два электрода – катод и анод, называются диодами (рис. 3.1). Главным назначением диодов является выпрямление переменного тока.

Электроды диода устанавливают в вакуумированный стеклянный, металлический или керамический баллон. Одним электродом является накаленный катод, служащий для эмиссии электронов. Другим – анод, служащий для улавливания электронов, испускаемых катодом. Анод притягивает электроны, если он имеет положительный, относительно катода, потенциал. В пространстве между катодом и анодом образуется электрическое поле, которое при положительном потенциале анода является ускоряющим для электронов, испускаемых катодом. Электроны, вылетающие из катода, под действием поля движутся к аноду и образуют ток эмиссии.

В пространстве между анодом и катодом электроны образуют отрицательный заряд, называемый объемным или пространственным, препятствующий движению электронов к аноду. При недостаточном положительном потенциале анода не все электроны могут преодолеть действие объемного заряда, и часть их возвращается на катод. Электроны, ушедшие с катода безвозвратно, определяют катодный ток. Чем выше потенциал анода, тем больше электронов преодолевает объемный заряд и уходит к аноду, т.е. тем больше катодный ток.

Поток электронов, летящих внутри лампы от катода к аноду и попадающих на анод, называют анодным током. Он протекает в анодной цепи. В диоде катодный и анодный токи всегда равны друг другу. Анодный ток является одной из важных характеристик электронной лампы. Электроны этого тока движутся внутри лампы от катода к аноду, а вне лампы – от анода к плюсу анодного источника, затем внутри него и от минуса источника к катоду лампы.

При изменении положительного потенциала анода изменяется катодный ток и равный ему анодный ток. В этом заключается электростатический принцип управления анодным током.

Если потенциал анода отрицателен относительно катода, то поле между анодом и катодом тормозит электроны, вылетающие из катода, и возвращает их на катод. В этом случае катодный и анодный токи равны нулю.

Анодный ток существует при выполнении двух условий: при накале катода, достаточном для электронной эмиссии, и при положительном потенциале анода относительно катода.

Разность потенциалов между анодом и катодом называют анодным напряжением и обозначают . Положительное анодное напряжение создает ускоряющее электрическое поле, под действием которого электроны движутся от катода к аноду.