3.3. Анодная характеристика

Анодная характеристика диода выражает зависимость анодного тока от анодного напряжения при постоянном напряжении накала. Действительная характеристика (рис. 16.5) отличается от характеристики по закону степени трех вторых, которая изображена штрихами на рисунке. Это различие объясняется тем, что закон степени трех вторых является приближенным, так как при его выводе сделан ряд упрощающих предположений. Начальным током I₀ часто пренебрегают и изображают характеристику выходящей из нулевой точки.

 

Рис. 16.6. Определение крутизны диода методом двух точек

 

С увеличением напряжения накала точка А сдвигается влево, так как начальная скорость электронов увеличивается. Средний участок (БВ) характеристики приближенно считают линейным. Участок ВГ соответствует плавному переходу от режима объемного заряда к режиму насыщения. В области насыщения (участок ГД) при повышении анодного напряжения анодный ток растет. Это объясняется эффектом Шоттки и дополнительным нагревом катода от анодного тока. У оксидных катодов эффект Шоттки выражен сильно и дополнительный нагрев от анодного тока значителен, так как сопротивление оксидного слоя большое и анодный ток соизмерим с током накала. Рост анодного тока в режиме насыщения у оксидного катода настолько велик, что переход от режима объемного заряда к режиму насыщения по характеристике обычно установить нельзя.

3.4. Параметры

Параметры диодов характеризуют их свойства и возможности применения. Некоторые из этих параметров нам уже известны. Это напряжение накала U_н, ток накала I_н и ток эмиссии катода 1_е. Рассмотрим другие параметры.

Крутизна (S) показывает, как изменяется анодный ток при изменении анодного напряжения на 1 В. Если изменение анодного напряжения Δu_a вызывает изменение анодного тока Δi_a, то крутизна

S = Δi_a / Δu_a. (16.5)

Крутизну выражают в миллиамперах на вольт или амперах на вольт. Если крутизна равна, например, 4 мА/В, это означает, что изменение анодного напряжения на 1 В вызывает изменение анодного тока на 4 мА. По существу, крутизна представляет собой проводимость пространства между анодом и катодом для переменной составляющей анодного тока.

Термин «крутизна» неудачен, так как для более сложных ламп параметр с тем же названием имеет иной физический смысл.

Для определения крутизны из характеристики диода (рис. 16.6) берут приращение анодного напряжения Δu_a на заданном участке АБ и соответствующее ему приращение анодного тока Δi_a (метод двух точек). Крутизна пропорциональна тангенсу угла наклона α касательной в точке Т относительно оси u_a:

S_АБ = k tg α, (16.6)

где k — коэффициент, выражающийся в единицах проводимости и учитывающий масштаб тока и напряжения.

Нельзя писать S = tg α, так как тангенс не есть проводимость.

Если участок АБ нелинейный, то найденная методом двух точек крутизна S_АБ является средней для данного участка. Она приближенно равна крутизне для точки Т посредине участка АБ, т. е. S_АБ ≈ S_T.

При переходе на нижний участок характеристики крутизна уменьшается и приближается к нулю. Принято указывать, для какой точки или для какого участка характеристики приводится крутизна. Например: S = 1,5 мА/В при u_a = 2 В.

Современные диоды имеют крутизну в пределах 1 — 50 мА/В. В маломощных диодах она не превышает единиц миллиампер на вольт. В импульсном режиме крутизна достигает сотен миллиампер на вольт. Крутизна зависит от конструкции электродов лампы.

Внутреннее дифференциальное сопротивление (R_i) диода представляет собой сопротивление пространства между анодом и катодом для переменного тока. Оно является величиной, обратной крутизне:

R_i = Δu_a / Δi_a = 1/S (16.7)

и обычно составляет сотни, а иногда десятки Ом.

Меньшее значение R_i у более мощных ламп. При переходе на нижний участок характеристики значение R₍ возрастает, стремясь к бесконечности в начальной точке характеристики.

Определение R_i из характеристики аналогично определению крутизны. Наиболее удобен метод двух точек.

Не следует смешивать сопротивление R_i с внутренним сопротивлением диода для постоянного тока R_o:

R_o = u_a / i_a (16.8)

Обычно сопротивление R_o несколько больше R_i. Из закона степени трех вторых следует, что R_o = 3/2 R_i но практическое соотношение может быть иным. Значение R_i тем меньше, чем меньше расстояние анод — катод и чем больше действующая площадь анода.