2.2.1 Термоэлектронная эмиссия

Если подключить проводник к источнику электрической энер­гии— батарее накала БН (рис. 2.8), то по проводнику будет про­текать электрический ток, нагревающий проводник. При нагре­вании проводника скорость электронов будет увеличиваться. При высокой температуре скорость возрастает настолько, что некото­рые электроны, преодолевая отталкивающее действие ранее вы­летевших электронов и притяжение положительных ионов в ме­талле (атомов, потерявших электроны), будут вылетать за пре­делы проводника, образуя вокруг последнего электронное об­лачко отрицательного заряда.

Явление выделения нагретым проводником свободных элек­тронов называется термоэлектронной эмиссией (вылетом элек­тронов за счет теплоты). Работа, совершаемая электроном при отделении от проводника, называется работой выхода.

Термоэлектронная эмиссия не является единственным видом электронной эмиссии. Существу­ют и другие виды эмиссий, на­пример фотоэлектронная эмиссия, которая происходит тогда, когда на поверхность определенных ме­таллов падает пучок света, вы­рывающий из нее электроны; вто­ричная электронная эмиссия, ко­торая состоит в том, что поток первичных электронов или ионов, падая на поверхность проводни­ка, выбивает из нее вторичные электроны; автоэлектронная эмис­сия, которая заключается в вырывании электронов из поверх­ности металла сильным внешним электрическим полем.

2.2.2 Устройство электронной лампы

Основными частями электронной лампы являются электроды (катод, анод и сетки), баллон и цоколь.

Общий вид и устройство, электронной лампы представлены на рис. 2.9.

Катод. Катодом называется металлический электрод, из которого вырываются электроны. Он является одним из основных электродов, лампы.

По своему устройству катоды бывают из чистого металла и активированные. По способу нагрева катоды подразделяют на катоды прямого накала и подогревные (косвенного накала).

Основным материалом катодов из чистого металла является вольфрам, обладающий высокой температурой плавления. Досто­инством вольфрамового катода является постоянство эмиссии в течение длительного времени. Но эти катоды неэкономичны. Так, для получения необходимой эмиссии его приходится разогревать до высокой температуры, затрачивая большую энергию. Поэтому чисто вольфрамовые катоды применяются только в мощных ге­нераторных лампах. Более экономичны активированные катоды.

Активированные катоды изготовляются из вольфрама или дру­гого металла, но на поверхность его наносят тончайший слой ак­тивных металлов, обладающих способностью хорошо испускать электроны при невысоких температурах. Наиболее распростра­ненными активированными катодами являются карбидированный и оксидный.

Карбидированный катод представляет собой вольфрамовую проволоку с примесями тория и углерода. Применяются они в генераторных лампах средней мощности и могут работать при анодных напряжениях не свыше 1500 В. Недостатками этих ка­тодов являются хрупкость нити и малый срок службы.

Оксидные катоды изготовляются из никелевой проволоки или ленты, поверхность которой покрывается оксидным слоем (смесь углекислых солей щелочноземельных металлов: бария, строн­ция, кальция). Эмиссия оксидного катода значительно больше, чем у карбидированного, но он не может длительное время рабо­тать при высоких анодных напряжениях и боится недокала. При­меняются оксидные катоды в лампах небольшой и средней мощ­ности, а также в мощных электронных приборах, работающих в импульсном режиме. ..

Катоды прямого накала — это такие катоды, которые нагре­ваются за счет тока, проходящего по самому катоду. Формы ка­тодов бывают различные, некоторые из них показаны на рис. 2.10, а, б, в. Чем больше активная поверхность, тем больше эмиссия катода.

Катоды прямого накала сравнительно экономичны и почти не обладают тепловой инерцией, но в большинстве случаев их нельзя питать переменным током, так как эмиссия, а значит, и ток будут пульсировать с удвоенной частотой переменного тока. Этот недостаток устраняется в подогревных катодах.

Катоды косвенного накала (подогревные) — это такие катоды, у которых эмиссирующая (испускающая электроны) поверхность нагревается за счет специальной нити накала, по которой прохо­дит ток (рис. 2.10, г).

Подогревный катод состоит из, никелевой трубочки 2 с оксид­ным слоем 1. Внутри трубочки помещается нить накала 3, покры­тая слоем теплостойкой изоляции 4 алунда (окиси алюминия).

Подогревный катод может иметь большую активную поверх­ность, что дает возможность получить большую эмиссию. Но в результате длительной эксплуатации или перенакала катода ак­тивный слой часто испаряется и происходит потеря эмиссии, лампа требует замены.

Анод. Анод служит для того, чтобы притягивать к себе элек­троны, выделяемые катодом, и таким образом создавать внутри лампы поток свободных электронов.

Изготовляется анод из тугоплавких металлов. Форма анода бывает различная: цилиндрическая, плоская, коробчатая, полу­круглая, и согласуется с формой катода так, чтобы поток элек­тронов с катода на анод по возможности был во все стороны оди­наковым. Для лучшей теплоотдачи большинство анодов делаются ребристыми и чернятся.

Баллон. Баллон представляет собой стеклянную или металлическую колбу, внутри которой в высоком вакууме смонтиро­ваны электроды лампы. Последние монтируются на специальной стеклянной ножке, которая после монтажа электродов сваривается с баллоном. Вакуум в лампе при ее производстве создается откачкой специальными насосами.

Металлические баллоны по сравнению со стеклянными имеют большую прочность и создают лучшую экранировку электродов от влияния внешних электрических и магнитных полей, но имеют худшую теплоотдачу (сильно разогреваются) и хуже сохраняют вакуум. Поэтому в настоящее время большинства баллонов де­лают стеклянными.

Цоколь. Цоколь служит для включения лампы в схему с помощью имеющихся на нем контактных штырьков. Цоколи бывают четырех- пяти- и восьмиштырьковые.

Значительная часть современных стеклянных усилительных ламп и все металлические имеют восьмиштырьковый цоколь. Кон­тактные штырьки располагаются на цоколе по окружности (рис. 2.9, г).

Для правильного включения лампы в схему в центральной части цоколя имеется «ключ» в виде цилиндрической ножки с про­дольным выступом. В ламповой панельке делается соответству­ющее круглое отверстие с прямоугольным вырезом.

Штырьки на цоколе нумеруются, начиная слева (первый) от выступа на ключе по направлению вращения часовой стрелки, если смотреть на цоколь.

Некоторые лампы наверху баллона имеют колпачок, на который у усилительных ламп выводится управляющая сетка, а у ге­нераторных ламп и высоковольтных кенотронов — анод.

У ламп, работающих в диапазоне УКВ, цоколь отсутствует, а контактные штырьки выводятся непосредственно через дно сте­клянного баллона.

Маркировка радиоламп

В целях сокращенного наименования все электронные лампы имеют соответствующую маркировку, например 6П1П, 6Н8С, 2Ж27С и т. д.

В соответствии с государственным общесоюзным стандартом маркировка приемно-усилительных ламп составляется следующим образом:

первая цифра означает напряжение накала в вольтах (приб­лиженно); например, цифра 6 указывает, что напряжение накала 6,3’ В, цифра 2—2 В и т. д.; для генераторных ламп первым эле­ментом в обозначении является буква Г;

буква, стоящая на втором месте, указывает тип лампы: X — двойной диод детекторный, Ц — двойной диод выпрямительный (кенотрон), С-—триод, Н — двойной триод, П — лучевой тетрод или низкочастотный пентод и т. д.;

цифра, стоящая на третьем месте, обозначает номер заводской разработки; ,

буква, стоящая на четвертом месте, указывает на конструк­цию лампы (баллона): С — стеклянный баллон, П — пальчико­вой серии, Ж — желудевой конструкции, отсутствие буквы — ме­таллический баллон.

Так, маркировка 6П1П означает: 6 — напряжение накала лам­пы 6,3 В, Г1— лучевой тетрод, 1 —номер заводской разработки, П — баллон пальчиковый.