Електронна лампа – діод. Вольт-амперна характеристика діода
Одностороння провідність використовується в електронних приладах з двома електродами – вакуумних діодах.
Сучасний вакуумний діод являє собою балон зі скла або металокераміки, з якого відкачано повітря до тиску 10-6 – 10-7 мм рт. ст. Усередині нього розміщені два електроди (рис. 1). Один з них – катод – має вигляд вертикального металевого циліндра, що покривається зазвичай шаром оксиду лужноземельних металів – барію, стронцію, кальцію. Такий катод називають оксидним. При нагріванні поверхню оксидного катода випускає набагато більше електронів, ніж поверхня катода з чистого металу. Усередині катода розташований ізольований провідник, що нагрівається постійним або змінним струмом. Нагрітий катод випускає електрони, що досягають анода. Анод лампи являє собою круглий або овальний циліндр, що має спільну вісь з катодом. Схематичне зображення діода показано на малюнку 2 (зображений діод з катодом прямого напруження).
Найважливішою характеристикою діода є його вольт-амперна характеристика – залежність сили струму від напруги між електродами Ia = f (Ua) при постійній напрузі розжарення Un = const. Для отримання вольт-амперної характеристики анода можна скористатися електричним колом, наведеною на малюнку 3, де застосовується діод з катодом непрямого розжарення.
Вольт-амперна характеристика діода з металевим катодом (рис. 4) є нелінійної на відміну від вольт-амперної характеристики металевого провідника. При напрузі між катодом і анодом, що дорівнює нулю, що вилетіли з катода електрони утворюють навколо нього електронне хмара (просторовий негативний заряд), відразливе вилітають з катода електрони. Більшість електронів повертається на катод, і лише незначна їх кількість досягає анода. Зі збільшенням Ua число електронів, що досягають анода, збільшується і електронне хмара поступово зменшується. Коли ж все термоелектрони, що вилітають з катода, потрапляють на анод, сила анодного струму досягає насичення Iнас (на графіку малюнка 4 – горизонтальний ділянка). В області 1 графіка, тобто при збільшенні анодної напруги від 0 до Uнас струм через діод зростає, але не пропорційно напрузі, а за законом
Цей вираз називають формулою Богуславського-Ленгмюра або законом “трьох других”. В області 2 даного графіка, тобто при, струм через діод не залежить від напруги. Такий струм називають струмом насичення. Сила струму насичення визначається формулою Iнас = en, де n – число електронів, що вилітають в одиницю часу з поверхні катода; е – заряд електрона. При постійній температурі катода сила струму в міжелектродному проміжку залежить від анодної напруги.
Для збільшення струму насичення потрібно підвищити температуру катода, збільшивши силу струму розжарення.
Діод пропускає струм тільки в одному напрямку. Це його властивість використовується для випрямлення змінного струму. Діод, діючий в якості випрямляча, називають кенотроном. На малюнку 5, а показані схеми однополупериодного, а на малюнку 5, б – двухполуперіодного випрямлення змінного струму.
На малюнку 6, а, б показані відповідні графіки залежності сили випрямленого струму, що проходить через опір R, від часу.
На відміну від діода трьохелектродна електронна лампа – тріод – містить, крім катода і анода, ще й третій електрод – сітку. Звичайно сітка являє собою спіральну дротик, навколишнє прямолінійний катод, а вісь циліндричного анода збігається з віссю катода і сітки (рис. 7, а); умовне зображення тріода наведено на рис. 7, б.
Схема включення тріода в ланцюг для посилення анодного струму наведена на рис. 8. Тут А – анод лампи; К – її катод; С – сітка; Ба – анодная батарея; Бв – сіткова батарея, що створює напругу між сіткою і катодом; R – споживач струму.
Сітка розташована ближче до катода, ніж анод, і на шляху катод – сітка на електрони діє сумарне поле, створюване між анодом і катодом (A – K) і між сіткою і катодом (C – K). Під час роботи лампи лише частина електронів потрапляє на сітку і рухається до катода по зовнішньому ланцюзі, утворюючи сітковий струм Ic.
Якщо потенціал сітки вище потенціалу катода, то рух електронів від катода до анода прискорюється, сила анодного струму зростає. Якщо ж потенціал сітки менше потенціалу катода, то рух електронів до анода сповільнюється, і сила анодного струму зменшується. При досить великому за абсолютним значенням негативному потенціалі сітки анодний струм повністю припиняється – в цьому випадку говорять, що “лампа замкнена”.
Для управління струмом всередину електронної лампи вводять додаткові сітки. Лампу з двома сітками називають тетродом, тобто чотириелектродної, з трьома – пентодом (п’ятиелектродної).
Поява електронних ламп і різноманітних пристроїв, заснованих на їх застосуванні, зіграло величезну роль у розвитку радіо.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)