2.2.3 Двухэлектродная лампа — диод

Диодом называется электронная лампа, у которой имеются два электрода: катод и анод (рис. 2.11).

Чтобы через диод проходил ток, к нему необходимо подключить источники питания. У диода имеются две цепи питания: цепь накала и цепь анода. Источник напряжения накала Б_н и нить накала (катод), образуют цепь накала. Источник анодного напряжения (постоянного тока) Б_а, анод, междуэлектродное про­странство лампы и катод составляют анодную цепь.

Работает диод так. Если нагреть катод, пропуская ток от ба­тареи накала, то вокруг катода образуется электронное облачко (пространственный заряд). При включении источника анодного

напряжения положительным потенциалом к аноду лампы, а от­рицательным к ее катоду электроны будут притягиваться к аноду. В анодной цепи лампы образуется анодный ток. Направление тока внутри лампы условно принимается от анода к катоду (про­тивоположно движению электрона).

Если увеличить напряжение на аноде, то анодный ток за счет рассасывания электронного облачка будет до известного предела увеличиваться. Максимальный анодный ток, при котором все электроны, вылетающие с катода, попадают на анод, называется током насыщения Is.

Кривая, показывающая зависимость анодного тока от измене­ния напряжения на аноде при постоянном напряжении накала, называется анодной характеристикой (рис. 2.11, в).

Если изменить полярность напряжения на аноде, т. е. к аноду подключить отрицательный потенциал, а к катоду — положитель­ный, то электроны к аноду притягиваться не будут. Анодный ток в лампе прекратится (на графике левее точки 0). Следовательно, диод обладает односторонней проводимостью.

В радиотехнике применяются различные диоды. Отличаются они друг от друга параметрами — постоянными величинами, ха­рактеризующими электрические свойства, присущие данному типу лампы.

Из анодной характеристики диода можно определить два ос­новных его параметра: крутизну характеристики S и внутреннее сопротивление R_i

Крутизной характеристики называется величина, показываю­щая, на сколько миллиампер изменится анодный ток, если анод­ное напряжение изменить на один вольт (при неизменном напря­жении накала).

Математически крутизна характеристики S (мА/В) опреде­ляется как отношение прироста анодного тока ΔI_а к вызвавшему его приросту анодного напряжения ΔU_а:

У диодов различных типов крутизна характеристики колеб­лется в пределах 0,25—7,0 мА/В.

Внутреннее сопротивление переменному току R_i (Ом) пред­ставляет собой отношение приращения анодного напряжения

Внутреннее сопротивление диода является величиной, обрат­ной крутизне характеристики.

Чтобы получить R_i в омах, необходимо приращение анод­ного тока ΔI_а брать в амперах.

Чем меньше внутреннее сопротивление, тем лучше диод рабо­тает в качестве выпрямителя.

Двухэлектродные лампы в радиолокационных станциях и ап­паратуре АСУ применяются в схемах выпрямителей переменного тока (5ЦЗС, 5Ц4С).

Кроме крутизны характеристики и внутреннего сопротивления диоды, применяемые в выпрямителях, характеризуются еще сле­дующими параметрами: максимальным обратным напряжением, а также, как и всякая другая лампа, мощностью, рассеиваемой анодом.

Максимальное обратное напряжение U_обр — это такое наи­большее отрицательное относительно анода и положительное от­носительно катода напряжение, которое диод выдерживает без пробоя.

Мощность, рассеиваемая анодом:

выделяется вследствие бомбардировки анода электронами. При выделении мощности, превышающей допустимую, анод нагрева­ется докрасна и может расплавиться. Сильный разогрев анода сопровождается выделением из него газа, который в результате столкновения его нейтральных молекул с электронами ионизи­руется, и внутренний объем лампы начинает светиться. Положи­тельные ионы бомбардируют катод, вызывая его перегрев, а иногда и механическое разрушение. Срок службы лампы резко сокращается.