Триоды и тетроды свч

2.1. Полный ток в промежутке между электродами и во внешней цепи электровакуумных приборов

Как известно, в электронных лампах используется электро­статическое управление электронным потоком, заключающееся в том, что изменение напряженности электрического поля в рабо­чем объеме лампы вызывает изменение числа электронов, уча­ствующих в создании тока. Ток лампы можно считать безинерционной функцией напряжения, если время пролёта электронов в меж­электродном промежутке лампы много меньше периода пере­менного напряжения . Такой режим работы получил название ква­зистатиче­ского. Однако с увеличением частоты время пролёта может оказаться сравнимым с периодом переменного напряжения и связь мгновенных значений токов и напряжений уже не будет соответствовать квазистатическому режиму. Для учёта влияния времени пролёта электронов на токи электродов применяется по­нятие наведённого тока.

Р

Рис. 2.1

Рис. 2.1

ассмотрим два плоских электрода с равными потенциала­ми (рис. 2.1). Предположим, что от электрода 1 к электроду 2 движет­ся тонкий электронный слой с об­щим зарядом -q. Вследствие элек­тростатической индукции этот слой наводит на электродах поверхнос­тные заряды, так что

(2.1)

Напряженности электрического поля у поверхностей электродов определяется как:

(2.2)

где – площадь электродов.

Очевидно, что

(2.3)

где - расстояние между электродами, - координата слоя.

Из (2.2) и (2.3) следует

(2.4)

Из (2.1) и (2.4):

(2.5)

Вследствие движения слоя его координата является функцией времени, что означает изменение во времени зарядов и и наличие в цепи наведённого тока:

(2.6)

Используя (2.5) и (2.6), получим

(2.7)

где – скорость движения слоя.

Наведённый ток возникает, как только электронный слой появляется в промежутке между электроламп, и исчезает, когда электронный слой достигает второго электрода. Длительность импульса тока равна времени пролёта электронов.

Используем (2.7) для нахождения наведённого тока во внешней цепи плоских электродов, если в пространстве между ними существует произвольное распределение плотности заряда . Наведённый ток, создаваемый по (2.7) элементарным слоем толщины ,

(2.8)

Наведенный ток, создаваемый в промежутке всеми элементарными слоями, найдем интегрированием (2.8) по всему промежутку

(2.9)

Подынтегральное выражение есть значение электронного тока в сечении в момент времени . Назовем его конвекционным током.

(2.10)

Таким образом,

(2.11)

Если к электродам (Рис. 1.2) приложить переменное напряже­ние , во внешней цепи, кроме наведённого тока, появится емко­стной ток

(2.12)

где – емкость конденсатора, образованного электродами 1 и 2.

Полный ток цепи:

(2.13)

В (2.13) полный ток представлен суммой наведенного и емкостного токов во внешней цепи в отличие от обычного его представления суммой конвекционного тока и тока смещения.

В квазистационарном случае, когда время пролёта электронов много меньше периода переменного напряжения на электродах, можно считать, что конвекционный ток не зависит от координаты z и по (2.11) совпадает с наведенным током, то есть пользоваться понятием наведенного тока нецелесообразно. В лампах СВЧ это условие не выполняется, и целесообразно пользоваться представлением (2.13).