Тетроды и пентоды

Тетроды – это четырехэлектродные лампы, имеющие вторую сетку, которая называется экранирующей и расположена между управляющей сеткой (УС) и анодом (рисунок 8). Экранирующая сетка (ЭС) предназначена для повышения коэффициента усиления µ и внутреннего сопротивления R_i. К экранирующей сетке примем индекс C₂, а к управляющей сетке – C₁.

Е

Рисунок 8 – Конструкция тетрода

+

–

сли экранирующая сетка соединена с катодом (К), то она экранирует катод и управляющую сетку от действия анода (А). Экранирующая сетка перехватывает большую часть электрического поля анода, и сквозь экранирующую сетку проникает только небольшая часть силовых линий от анода. При ослаблении поля анода экранирующей сеткой учитывается проницаемость этой сетки D₂. Электрическое поле, проникающее через ЭС, далее перехватывается управляющей сеткой с проницаемостью D₁. Проницаемость тетрода есть произведение проницаемостей УС и ЭС:

D = D₁D₂.

Значение D показывает, какую долю воздействия напряжения управляющей сетки на катодный ток составляет воздействие напряжения анода. Например, если D = 0,01, то анодное напряжение в 1 В влияет на катодный ток так же, как 0,01 B напряжения УС. Так как коэффициент усиления то при = 0,01 В µ = 100, т. е. с помощью двух сеток достигается высокий коэффициент усиления µ и высокое внутреннее сопротивление R_i (так как µ = SR_i, то ).

При этом если на экранирующую сетку подано значительное напряжение, то анодно-сеточные характеристики тетрода получаются «левыми», т. е. тетрод может работать в области отрицательных сеточных напряжений.

Недостатком тетрода является так называемый динатронный эффект. Электроны, ударяя в анод, выбивают из него вторичные электроны. Вторичная эмиссия анода существует во всех лампах, но в диодах и триодах она не вызывает последствий. В этих лампах вторичные электроны, вылетевшие из анода, возвращаются на него, так как анод имеет наибольший положительный потенциал и не возникает тока вторичных электронов.

В тетроде вторичная эмиссия анода не проявляет себя, если напряжение ЭС меньше напряжения анода, если же тетрод работает с нагрузкой, то при увеличении анодного тока напряжение анода может стать меньше напряжения на ЭС. Тогда вторичные электроны, вылетевшие с A, притягиваются к ЭС. Возникает ток вторичных электронов i_a2, направленный противоположно току первичных электронов i_a1. Общий анодный ток уменьшается, а ток ЭС увеличивается. Это и есть динатронный эффект анода.

Динатронный эффект в тетроде вреден, так как возникает резкая нелинейность анодных и анодно-сеточных характеристик, что создает нелинейные искажения при усилении.

Пентодами называют пятиэлектродные лампы. В них еще сильнее выражены положительные свойства тетродов и устранен динатронный эффект.

В

–

+

–

пентоде имеется еще одна сетка, расположенная между анодом и экранирующей сеткой. Ее называют защитной сеткой (ЗС), так как она защищает лампу от динатронного эффекта. Защитная сетка обычно соединяется с катодом, т. е. имеет нулевой потенциал относительно катода и отрицательный относительно анода (рисунок 9).

Действие защитной сетки состоит в том, что между ней и анодом создается электрическое поле, которое тормозит, останавливает и возвращает на анод вторичные электроды, выбитые из анода. Они не проникают на экранирующую сетку, и динатронный эффект полностью устраняется.

Пентоды отличаются от тетродов более высоким коэффициентом усиления µ, достигающим иногда нескольких тысяч. Это объясняется тем, что защитная сетка выполняет роль дополнительной экранирующей сетки. Возрастает и внутреннее сопротивление R_i. Крутизна S такая же, как у триодов и тетродов, т. е. в пределах 1 – 50 мA/B. Параметры тетродов и пентодов определяются аналогично параметрам триодов. Анодно-сеточные характеристики у пентодов такие же, как у тетрода, т. е. «левые» или расположенные в области отрицательных напряжений. Рассмотрим более подробно эти характеристики (рисунок 10).

i_a2, i_c2

U_a2

U_a1

U_a2

U_a2

U_a2

U_a1

U_a1

U_a1

U_c1

Рисунок 10 – Анодно-сеточные характеристики пентода

На графике изображены анодно-сеточные характеристики пентода или тетрода при двух различных значениях напряжения на аноде, причем U_a2 > U_a1. Каждая пара характеристик, расположенных близко одна от другой, соответствует определенному напряжению характеризующей сетки, где . Из графика видно, что наибольшее изменение анодного тока наблюдается при изменении напряжения на экранирующей сетке, нежели при изменении U_a.

Характеристики для тока экранирующей сетки, показанные штриховыми линиями, идут ниже, так как ток экранирующей сетки i_c2 меньше анодного. Начальные точки характеристик совпадают, т. е. лампа запирается одновременно и по анодному току i_a , и по току экранирующей сетки i_c2.

Рассмотрим семейство анодных характеристик пентода (или тетрода) при U_c2 = const и при U_c3 = const (рисунок 11).

i_a

U_a

U_c1 = +2 В

U_c1 = 0

U_c1 = – 2 В

U_c1 = – 4 В

U_c1 = – 6 В

Рисунок 11 – Анодные характеристики пентода (или тетрода)

Из графика видно, что чем больше отрицательное напряжение на управляющей сетке, тем меньше i_a и тем ниже проходят характеристики.

Кроме пентодов были разработаны так называемые лучевые тетроды.

В них динатронный эффект устранен путем создания для вторичных электронов потенциального барьера, расположенного между экранирующей сеткой и анодом (рисунок 12).

В

Рисунок 12 – Движение электронов в пентоде

(или тетроде)

лучевом тетроде, по сравнению с обычным, увеличено расстояние между экранирующей сеткой и анодом, а управляющая и экранирующая сетки имеют одинаковое число витков, причем витки их расположены точно друг напротив друга. Тогда электроны летят от K к A более плотными пучками или «лучами», т. е. возрастает плотность объемного заряда, что вызывает понижение потенциального барьера в пространстве между анодом и экранирующей сеткой. А если U_a ниже, чем U_c2, то в этом пространстве образуется потенциальный барьер для вторичных электронов.

Тетроды используются в качестве приемно-усилительных ламп, мощных модуляторных ламп для импульсной работы (т. е. ламп, осуществляющих управление колебательным процессом по амплитуде, частоте, фазе) в генераторах и передатчиках.