Материал: 2072

При обратном напряжении Uак ток через диод протекать не может, так как анод не подвергнут нагреву и отсутствует электронное облако вблизи его поверхности. В этом одно из преимуществ электровакуумного диода перед полупроводниковыми.

10.4. Вакуумный триод: устройство и принцип действия, параметры и характеристики

Триодом называют трехэлектродную лампу, имеющую катод, анод и управляющую сетку. В триодах применяют в основном катоды косвенного накала (оксидные катоды). Анод может иметь цилиндрическую или плоскую форму. Анод изготавливается из никеля и имеет в некоторых случаях ребра для лучшей теплоотдачи. С этой же целью аноды делают черненными, покрывая слоем графита. Катод размещают внутри анода (рис. 10.4, а).

Сетку выполняют в виде проволочной спирали и помещают между катодом и анодом как можно ближе к катоду, чтобы усилить управляющее действие сетки на ток анода.

Анод, катод и сетка приварены к проводникам, которые впаяны в стеклянную ножку. Всю конструкцию помещают в стеклянный, керамический или металлический баллон с пластмассовым цоколем, который имеет штырьки, служащие внешними выводами. Из баллона выкачивают воздух, доводя давление до 0,01 – 0,1 Па. Условное графическое и позиционное обозначение триода в схемах приведено на рис. 10.4, б.

б

Выводы

a

Рис. 10.4. Конструкция триода (а) и условное графическое и позиционное обозначение триода и двойного триода в схемах (б)

122

Схема включения триода в режиме усиления сигнала содержит цепи накала, анода и сетки (рис. 10.5). Обычно для питания цепи накала применяют переменный ток. Действующее значение напряжения накала Uн чаще всего равно 6,3 В, а в малых лампах (пальчиковой серии) – до 1 В. В схемах прецизионных усилителей постоянного тока цепь накала питают постоянным током.

+

Рис. 10.5. Схема включения триода в режиме усиления сигнала uвх

В цепь анода включают источник постоянной ЭДС Еа и нагрузку с сопротивлением Rн. В цепи сетки последовательно включены источники входного сигнала uвх (t) и ЭДС смещения Есм .

Управление током анода ia осуществляется путем изменения напряжения между сеткой и катодом Uск .

1. Предположим, что сетка и анод имеют нулевой потенциал относительно катода: Uск =Uак = 0, а нить накала подключена к источнику напряжения Uн . В этом случае вблизи поверхности катода в вакууме так же, как и в диоде, возникает электронное облако с отрицательным зарядом, которое вызывает тормозящее действие на электроны, покидающие катод. Поэтому в цепи анода ток не протекает.

2. При подключении в цепь анода источника ЭДС Еа и заземленной сетке (Uск = 0) в цепи анода будет протекать ток. Этому способствует ускоряющее электрическое поле, возникающее между анодом и катодом.

С ростом напряжения Uак ток анода Ia будет расти до тех пор, пока не достигнет величины тока насыщения Is, как в обычном диоде. При этом заряд электронного облака рассасывается, т.е. становится равным нулю.

3. Если Uак > 0 и напряжение на сетке Uск > 0, то между сеткой и катодом создается дополнительное ускоряющее электрическое поле. Это спо-

123

собствует дополнительному увеличению Ia, если Ia<Is, и вызывает появление тока сетки Ic.

4. Если же Uак > 0, а напряжение на сетке Uск < 0, то результирующее ускоряющее электрическое поле в промежутке между сеткой и катодом ослабляется. Это приводит к уменьшению тока анода. При определенном значении напряжения на сетке Uск = Uскз ток анода станет равным нулю, т.е. произойдет запирание лампы в связи с тем, что результирующее поле в промежутке «сетка – катод» станет не ускоряющим, а тормозящим для электронов, выходящих с катода. Можно условно считать, что результирующее поле в промежутке «сетка – катод» создается одним электродом, размещенным на месте сетки, напряжение которого

где D – коэффициент, называемый проницаемостью лампы и характеризующий степень влияния анодного напряжения на ток анода. Тогда зависимость анодного тока от напряжения Up будет такая же, как и в обычном

диоде. А для диода при Up 0 ток анода равен нулю. Из (10.1) видно, что при Up = 0, Uск < 0 и Uак > 0 величина D определяется выражением

D Uск Uак при Ia= 0.

Следовательно, для определения D при заданном значении Uак необходимо увеличить Uск до тех пор, пока Ia не станет равным нулю. Отношение сеточного напряжения запирания Uскз к напряжению Uак есть ве-

личина D. Обычно D 1. Влияние напряжения Uск на ток анода велико в связи с тем, что сетка расположена очень близко от катода.

Изменяя в небольших пределах Uск , можно в довольно больших пределах изменить ток анода и падение напряжения на сопротивлении нагрузки Rн анодной цепи, т.е. усиливать по напряжению электрический сигнал, поданный в цепь сетки (см. рис. 10.5). Обычно триоды работают при некотором начальном отрицательном напряжении смещения Есм . Положительное напряжение сетки относительно катода не допускается, чтобы исключить возможность появления сеточного тока. Поэтому обычно Ic≈ 0, и триоды обладают очень большим входным сопротивлением.

Статические характеристики электровакуумного триода

Как следует из вышеизложенного, анодный ток зависит от напряжений Uак и Uск . Кроме того, ток анода зависит от температуры катода или от

124