Сетки электронных ламп
Экранированные лампы могут хорошо работать при условии, что к их управляющей сетке подводятся небольшие напряжения.
Основные виды форм сеток, применяемых в электронных лампах, приведены, на рис. 1-1. По форме своего поперечного сечения они делятся на круглые, эллиптические и плоские. Изготовляться они могут либо в виде стержневых сеток, либо путем навивки проволоки по спирали с креплением ее на продольных
|
Рис. 1-1. Основные виды сеток, а – цилиндрические; б – эллиптические; в – плоские. |
проволоках-траверсах, либо, наконец, из проволочной ткани. Крепление проволок на траверсах производится тремя способами: путем точечной электросварки, механически, т. е. путем закатки в нарезаемые специальным ножом насечки, и путем привязки тонкой проволокой (рис. 1-2). Последний способ в настоящее время не применяется в связи с переходом с ручной навивки сеток на автоматную с закаткой витков или применением точечной электросварки.
Выбор конфигурации сетки, расположения траверс и их диаметра определяется рядом соображений. Так, например, роль траверс не ограничивается одним лишь обеспечением механической прочности сетки. |
Рис. 1-2. Способы крепления витков сетки к ее траверсам. |
Траверса служит также и средством отвода тепла, выделяемого на витках сетки за счет нагрева ее сеточным током и за счет излучения с катода и других окружающих ее электродов (анода или экранирующей сетки). Поэтому, например, в мощных выходных лампах со значительной мощностью шакала, малым расстоянием между сеткой и катодом, отсутствием особых требований на межэлектродные емкости траверсы могут быть изготовлены из проволоки большого диаметра или даже в виде массивных стержней прямоугольного сечения и должны быть при этом расположены по возможности ближе к катоду с целью улучшения отвода тепла от средних участков витков сетки к траверсам.
Для обеспечения большей однородности потока электронов с катода на анод траверсы не должны при этом располагаться на пути основного тока электронов. Боковые стороны катода иногда не покрываются оксидным слоем с целью максимального снижения сеточных токов.
Витые сетки с любыми формами поперечного сечения изготовляются в настоящее время на автоматах, и поэтому они применяются в лампах массового производства — приемно-усилительных лампах, а также генераторных лампах малой и средней мощности. Стержневые сетки применяются часто в ультракоротковолновых генераторных лампах с цилиндрическими короткими катодами большого диаметра.
Наконец, сетки из проволочной ткани находят применение в плоских системах триодов дециметрового диапазона (маячковые и металлокерамические лампы) и для экранирующих сеток генераторных ламп.
Особо следует отметить требования, предъявляемые к сеткам многих типов современных приемных ламп и, в частности, ламп для широкополосного усиления. Эти требования, связанные с необходимостью получения чрезвычайно больших значений крутизны характеристики анодного тока и соответственно весьма малых расстояний между сеткой и катодом, а также способы удовлетворения этих требований сводятся к следующему:
1. Конструкция сетки должна давать возможность полнее и однороднее использовать всю поверхность катода, что достигается реализацией одинаковых расстояний любых точек внутренней поверхности витка сетки от поверхности анода.
2. Максимально возможная однородность поля у катода и в плоскости сетки, связанная с необходимостью получения большой крутизны, низкого уровня шумов и большой широкополосности, достигается путем уменьшения диаметра проволоки витков, увеличения их длины и уменьшения расстояния между сеткой и катодом.
3. Конструкция сетки должна обладать хорошей устойчивостью своей формы при нагреве до температуры, достигаемой в процессе откачки лампы.
Для достижения низкого уровня микрофонного эффекта, вызываемого элементами сетки, приходится прибегать к увеличению диаметров проволок витков и траверс и укорочению их длин. К этим же мерам приходится прибегать с целью снижения температуры витков сетки, а следовательно, и ее термоэлектронной эмиссии. Таким образом, при конструировании сеток многих современных ламп приходится удовлетворять взаимно противоречивые требования и находить некоторые оптимальные решения.
Чрезвычайное разнообразие конструкций сеток, применяемых в различных типах электронных ламп, не дает возможности рассмотреть их полностью. Поэтому в следующих параграфах ограничимся рассмотрением лишь свойств основных материалов, применяемых для изготовления сеток, а также основных конструкций сеток и способов снижения их термоэлектронной и вторичной эмиссии.
Сетки генераторных ламп обычно изготовляют из тугоплавких металлов: молибдена или вольфрама. Вольфрам применяется в мощных лампах. Для охлаждения сеток имеет значение толщина траверз: большая толщина траверз позволяет лучше отводить тепло от витков сетки. В маломощных лампах к траверзам для их охлаждения приваривают черненые радиаторы, а в мощных лампах выводы сетки делают с принудительным воздушным или водяным охлаждением.
В результате разогрева сеток генераторных ламп может возникнуть термоэмиссия сеток, имеющая заметную величину. Так как в отрицательные полупериоды переменного напряжения на сетке разность потенциалов между сеткой и катодом может достигать значения порядка нескольких сотен вольт и даже киловольт, то возникает сильная электронная бомбардировка катода, приводящая к разрушению его поверхности. Особенно опасно возникновение термоэмиссии сеток в лампах с оксидными и карбидированными катодами.
Требования, предъявляемые к механическим и тепловым свойствам сеток и к эмиссионным свойствам их поверхности, в значительной степени ограничивают сортамент материалов, применяемых для их изготовления. Переход в современных приемно-усилительных лампах ко все меньшим и меньшим диаметрам проволок для навивки сеток заставляет отказываться от применения обычного технического никеля, обладающего малой механической прочностью, и в настоящее время применяются главным образом марганцовистый никель (около 5% марганца) или молибден и его сплавы с никелем, а в случае наименьших диаметров (ниже 25 мк) —вольфрам. В генераторных лампах иногда для сеток применяется тантал. Молибден и вольфрам обладают значительно большей теплопроводностью по сравнению с никелем и его сплавами, что желательно для лучшего отвода тепла, выделяемого на витках, к траверсам.
Однако, с одной стороны, окислы этих металлов, особенно молибдена, неблагоприятно влияют на эмиссию катода, а с другой — эти металлы легко активируются при напылении на них щелочноземельных металлов и их окислов с оксидного катода, что ведет к появлению весьма нежелательной термоэлектронной эмиссии с сеток. Эти обстоятельства часто заставляют либо отказываться от применения молибдена и вольфрама для навивки сеток и применять взамен них никелевые сплавы, такие, как марганцовистый никель или нихром, либо прибегать к применению специальных покрытий. Последние предохраняют сетки от окисления (никелирование) или подавляют их термоэлектронную эмиссию, возникающую при напылении активных веществ с катода (золочение, платинирование или титанирование).
Одним из материалов для навивки сеток, способным длительно работать без появления заметной термоэлектронной эмиссии, может явиться, титан, пригодный для ламп с катодами, испаряющими в процессе их обработки и дальнейшей работы барий и его окись или торий.