Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Modul1_Otvety

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
30.05.2020
Размер:
1.86 Mб
Скачать

1. Наведіть перелік основних типів електронної емісії за фізикою процесів.

термоелектронна емісія (електрони з катоду виходять у навколишнє середовище під дією температури); холодна (автоелектронна, польова) емісія (емісія електронів під дією зовнішнього електричного поля); зовнішній фотоефект або фотоемісія (емісія електронів при опроміненні емітера світлом); вторинна електронна (електронна-іонна) емісія (емісія електронів при бомбардуванні емітера електронами або іонами);

екзоелектрона емісія (емісія за рахунок виникнення механічних напружень в твердому тілі, використовується для дослідженні властивостей твердого тіла).

газовий розряд (емісія електронів та іонів при різних газових розрядах).

2. Наведіть визначення рівня Ферми.

Енергетичний рівень, який розділяє заповнену та вільну частини зон в металі, називають рівнем Фермі, в напівпровідниках знаходиться в середині забороненої зони.

3. Наведіть визначення роботи виходу електрона та формулу, яка визначає роботу виходу електрона з металу.

Різниця повної енергії потенційного бар’єра Е0 та енергії Фермі ЕФ в металі, називається роботою виходу електрона.

E0 e 2

8 0 r0

4. Наведіть та розшифруйте формулу Річардсона Дешмона. Які значення може приймати стала термоелектронної емісії.

Струм з одиниці поверхні катода – питомий струм термоелектронної емісії визначається вираженням (формулою Ричардсона-Дешмона):

 

A0T 2 DS

 

 

Е

 

jeq

exp

0

 

 

 

 

 

 

 

kT

A

4 emk 2

120

 

 

 

 

 

 

 

де

0

h3

 

А/см2 град – стала термоелектронної емісії або стала Зоммерфельда; DS – коефіцієнт Шотки, що

визначає прозорість потенційного бар’єру для електронів; e, m – заряд та маса електрона, відповідно; h, k – сталі Планка та Больцмана, відповідно.

5. Наведіть визначення ефекту Шоттки. Запишіть та розшифруйте рівняння термоелектронної емісії з врахуванням ефекту Шоттки.

Збільшення струму емісії в результаті впливу зовнішнього прискорювального електростатичного поля називається ефектом Шоттки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

e3

 

 

A 1T

 

exp

 

 

 

E0 2

 

 

 

 

 

 

jeq

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

kT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b 16 0 , – напруженість електричного поля, і 0 – діелектричні проникність середовища та діелектрична стала, відповідно; k-стала Больцмана.

6.Наведіть визначення тунельної емісії. При яких значеннях напруженості електростатичного поля біля поверхні тіла відбувається польова емісія.

це емісія електронів твердими і рідкими тілами під дією зовнішнього електричного поля високої напруженості E.

Обчислення показують, що електростатична емісія з поверхні металів починається при напруженностях зовнішнього електричного поля порядку Ec ~108 B/см.

7.Коротко опишіть механізм виникнення автоелектронної емісії. Наведіть сфери її застосування.Якщо ще збільшувати (порівняно з термоелектронною емісією при зовнішньому електростатичному полі) позитивний потенціал зовнішнього електрода, то горбоподібний потенційний бар'єр почне зменшуватися наближаючись до катоду. У результаті, при великих значеннях напруженості поля E бар'єр стане “прозорим” для електронів і виникне значний струм емісії за рахунок тунельного ефекту. Електрони з поверхні катода будуть вириватися сильним електричним полем. Це явище отримало назву електростатичної електронної емісії, автоелектронної, холодної, тунельної або польової емісії. Електростатична емісія лежить в основі роботи багатьох вакуумних і іонних приладів. З розвитком мікрата нанотехнологій, які дозволяють виготовляти автоелектронні емітери з малим радіусом кривизни, в деяких приладах вона успішно замінює термокатоди. Також необхідно враховувати вплив зовнішнього електричного поля при емісії інших видів в багатьох високовольтних електронних приладах. Автоелектронну емісію може спричинити електричний пробій високого вакууму. На автоелектронній емісії ґрунтується робота електронних проекторів і вакуумних випрямлячів струму з холодним катодом, вона застосовується для розрядки елементів флеш-пам'яті.

8.Надайте коротке пояснення ефекту Ноттінгема.

Відбір струму при низьких температурах приводить до нагрівання емітера, тому що електрони, які емітують, забирають енергію в середньому меншу, ніж енергія Фермі, тоді як електрони, що входять у метал, мають саме цю енергію (ефект Ноттінгема)

9. Надайте коротке пояснення інверсійного ефекту Ноттінгема.

Зі зростанням температури T, нагрівання змінюється охолодженням (інверсія ефекту Ноттінгема) при досягнені температури, що відповідає симетричному (щодо енергії Фермі) розподілу емітованих електронів по повних енергіях. При великих струмах, коли емітер розігрівається, інверсія ефекту Ноттінгема частково перешкоджає лавинному саморозігріву і стабілізує струм тунельної емісії.

10. Наведіть визначення вторинної електронної емісії та коефіцієнта вторинної електронної емісії.

Вторинною електронною емісією називають емісію електронів з поверхні тіла при його бомбардуванні електронами або іонами. Відношення загальної кількості вторинних електронів n2 до кількості первинних електронів n1 називають

 

 

n2

 

j2

,

 

n1

j1

коефіцієнтом вторинної електронної емісії:

 

 

де j2 — струм, утворений вторинними електронами, j1— струм

 

 

 

 

первинних електронів.

11.В чому різниця між абсолютним та відносним, коефіцієнтами вторинної електронної емісії?

Відносний - розраховують за формулою (див. п.10), а значення абсолютного коєфіцієнта - табличне.

12.Наведіть залежності коефіцієнта вторинної електронної емісії від енергії первинних електронів для металів та діелектриків. Поясніть ці залежності.

Уметалах щільність електронів провідності велика тому вторинні електрони мають малу імовірність вийти назовні. У діелектриках, де концентрація електронів провідності мала, імовірність виходу вторинних електронів більше. Разом з тим імовірність виходу електронів залежить від висоти потенційного бар'єра на поверхні. У результаті в ряду неметалічних речовин (окисли лужноноземельних металів, лужногалоїдні сполуки) 1 (рис.1.6).

Успеціально виготовлених ефективних емітерах (інтерметалеві сполуки типу сурьмянолужних металів, активовані

сплави CuAlMg, AgAlMg, AgAlMgZn і ін.) ~ 1. У металів і власних напівпровідниках значення порівняно невелике (рис.1.7). (до 1,5 і до ~10 відповідно) У вуглецю (сажі) і окислів перехідних металів 1, і вони можуть застосовуватися як анти емісійні покриття.

13. Поясніть криву залежності розподілу вторинних електронів по енергіях.

На рис. показані крива розподілу загальної кількості вторинних електронів по енергіях у відсотках до енергії первинного електрона. Перший максимум кривої відповідає безпосередньо вторинним електронам. Полога частина кривої між першим і другим максимумами визначається в основному електронами, що утворилися в результаті непружнього відбиття. І, нарешті, другий максимум створюється за рахунок пружно відбитих електронів, енергії яких близькі до енергій первинних електронів.

14. Наведіть визначення фотоелектронної емісії.

Фотоелектронна емісія (зовнішній фотоефект) – емісія електронів твердими тілами і рідинами під дією електромагнітного випромінювання (фотонів) у вакуум або інші середовища.

15. Перелічіть три основні закономірності фотоелектронної емісії.

Основні закономірності фотоелектронної емісії сформовані Г. Герцем, О. Г. Столетовим та А. Єйнштейном і полягають у наступному:

-кількість електронів, що емітуються, пропорційна інтенсивності випромінювання;

-для кожної речовини, при певному стані її поверхні і температурі T 0 K, існує поріг – червона межа фотоефекту

(мінімальна частота 0 або максимальна довжина хвилі 0 випромінювання, за якими фотоелектронна емісія припиняється); - максимальна кінетична енергія фотоелектронів лінійно зростає із частотою випромінювання та не залежить від його інтенсивності.

16. Наведіть визначення квантового виходу. Від яких факторів залежить його значення.

Кількісною характеристикою фотоелектронної емісії є квантовий вихід Y, який визначається кількістю фотоелектронів, що приходяться на 1 фотон падаючого на поверхню емітера випромінювання. Величина Y залежить від властивостей тіла, стану його поверхні та енергії фотонів.

17. Наведіть закон збереження енергії при фотоефекті (співвідношення Ейнштейна).

W Wi де W – кінетична енергія фотоелектрона, Wi – енергія іонізації атома або робота виходу електрона з тіла, – постійна Планка, – частота випромінювання. При Wi фотоефект неможливий.

18. Наведіть визначення ядерного фотоефекту.

Ядерним фотоефектом називається поглинання кванта атомним ядром, що супроводжується його перебудовою.

19. Наведіть визначення довжини вільного пробігу електрона. Чому дорівнює кількість електронів, які доходять від катоду до аноду без зіткнень.

Це середня відстань, яку проходить електрон від одного зіткнення до іншого.

Якщо середній вільний пробіг електронів дорівнює і відстань від катода до анода дорівнює ra , то відношення числа електронів, що проходять ця відстань без зіткнення з газовими частками, до всього числа електронів, що рухаються,

n ra

визначається формулою n0 e .

20. Наведіть визначення потенціалів збудження та іонізації.

Для збудження атома електрон, що зіштовхується з ним, повинен передати йому енергію, рівну різниці рівнів енергії

Wm Wn . Електрон здобуває цю енергію, якщо пройде прискорювальну різницю потенціалів Uv Wm Wn e ,

величина Uv називається потенціалом збудження газу.

При ще більшій швидкості електрон, зіштовхуючись із атомом, може відокремити від нього один електрон, внаслідок чого атом перетворюється в позитивний іон. Явище це називається ударною іонізацією.

Найменша енергія Wi , який повинен володіти електрон, щоб іонізувати атом, подібно енергії збудження, різна для різних газів і виміряється величиною потенціалу Ui іонізації.

21. Які зіткнення називають непружними зіткненнями 1 роду?

При збільшенні швидкості руху вільний електрон при взаємодії з атомом передає йому більшу кількість енергії, внаслідок чого усередині атома відбуваються зміни його внутрішньої енергії. Такі зіткнення називають непружніми зіткненнями першого роду.

22. Які зіткнення називають непружними зіткненнями II ролу?

Якщо електрон зіштовхується із уже збудженим атомом, то для іонізації цього атома потрібна енергія менша, чим для іонізації атома в нормальному стані; за рахунок такої ступінчастої (поступової) іонізації також може виникати іонізація в газі у випадку, коли прискорювальна різниця потенціалів менше потенціалу іонізації. Можливість ступінчастої (поступової) іонізації полегшується тим, що внаслідок зіткнень атомів з електронами в газі є довготривалі метастабільні рівні. Відповідно до теорії збурень, у атома можуть бути рівні енергії, з яких прямий перехід до нормального стану неможливий (метастабільне, або напівстійкий стан). Якщо внаслідок зіткнення атом перейшов у метастабільний (нестійкий) рівень енергії, то в ньому він може існувати відносно довгий час (тисячні і соті частки секунди), внаслідок цього виникає велика імовірність його подальшого збудження з метастабільного стану або іонізації. Такий вид взаємодії електрона з атомом отримала назву непружніх зіткнень другого роду. Наявність метастабільних рівнів в атомах збільшує імовірність ступінчастої (поступової) іонізації.

23. Який фізичний процес має назву поступової іонізації (ступенчатой рос.)?

Якщо електрон зіштовхується із уже збудженим атомом, то для іонізації цього атома потрібна енергія менша, чим для іонізації атома в нормальному стані.

24. Наведіть визначення емісійної здатності катоду. Яким вимогам мас відповідати ця характеристика катода.

Емісійний здатністю або питомою емісією називається величина струму електронної емісії з 1 см2 поверхні катода. Емісія катода повинна бути рівномірною і зберігати свою величину на протязі терміну служби катода.

25. Наведіть визначення робочої температури катода, від яких факторів залежить її значення

Робоча температура катода визначає швидкість виходу електронів з поверхні катода, дифузію активних речовин із внутрішніх шарів, швидкість випаровування речовини із поверхні та інше. Верхня межа робочої температури обмежується швидкістю випаровування речовини катодів, нижня — стійкістю необхідної величини струму емісії. Діапазон робочих температур різних катодів порівняно великий (1000–2900 К).

26. Наведіть визначення часового ресурсу (довговічності) катода та його ефективності. Напишіть їх значення на прикладі двох довільних катодів.

Довговічність катода - термін служби. Основною причиною виходу з ладу активованих катодів є зменшення їхньої емісійної здатності внаслідок ушкодження (дезактивації) активного шару. Як правило, за термін служби активованих катодів приймають той час роботи, протягом якого зберігається не менш 70–90% його емісійної здатності. При перевищенні температури вище робочої відбувається інтенсивне випаровування активатора і катод швидко втрачає емісію.

Ефективність катода. Ефективністю катода називається відношення струму емісії катода до потужності, затрачуваної на

 

H

I e

його нагрівання

P

Ефективність показує, яку емісію можна одержати від катода на кожний Ватт потужності, затрачуваної на нагрівання катоду.

Вольфрамовий катод: Робоча T = 2400-2800К довговічність: 2-3 тис. годин ефективність: 2-10 мА/Вт Карбідований катод:

Робоча T = 1950-2000К

довговічність:2 тис. годин ефективність:50-70 мА/Вт

27. Які фактори впливають на довговічність катоду.

Дотримання оптимальної робочої температури, недопускання механічних ушкоджень, величина емісії, стабільність струмів емісії, інерційність, розподіл заряджених часток по енергіях, швидкостях, напрямку поширення.

28. Надайте характеристику вольфрамового катоду.

Робоча T = 2400-2800К

довговічність: 2-3 тис. годин ефективність: 2-10 мА/Вт

Вольфрамові катоди застосовуються в потужних лампах, що працюють при високій анодній напрузі, коли робота катодів інших типів робиться нестійкою. Сталість емісійних характеристик визначило використання суцільно металевих катодів у високоточній вимірювальній апаратурі.

29. Надайте характеристику танталового катоду.

Робоча T = 2300-2500К довговічність: 2-3 тис. годин ефективність: 20-100 мА/Вт

Недоліком чистих танталових і вольфрамових катодів є те, що при сильних нагрівах матеріал катода кристалізується, що робить катоди досить крихкими і ламкими.

30. Надайте характеристику торійованого катоду.

Робоча T = 1800-1900К довговічність: 2-3 тис. годин

ефективність: 35-50 мА/Вт Нестійка емісія, застосування тільки в деяких типах вимірювальних (електрометричних) ламп

31. Надайте характеристику карбідованого катоду.

Робоча T = 1950-2000K

довговічність:2 тис. годин ефективність:50-70 мА/Вт

Карбідовані катоди знаходять застосування в генераторних лампах.

32. Надайте характеристику барієво-вольфрамового катоду.

Робоча T = 1200-1600K

довговічність:5 тис. годин ефективність:100-1000 мА/Вт

Важливою перевагою барієво-вольфрамових катодів є їх здатність відновлювати активований шар при нагріванні, що обумовлено безперервним надходженням барію зсередини на поверхню катода. Стійкість катодів до інтенсивного електронного та іонного бомбардування дозволяє їх застосовувати в електровакуумних приладах з агресивними умовами роботи – високі значення питомих струмів емісії та високі потенціали на електродах магнетрони, потужні клістрони та інші.

33. Надайте характеристику оксидного катоду.

Робоча T = 900-1100K

довговічність:0.5-10 тис. годин ефективність:60-100 мА/Вт

34. Надайте характеристику торієво-оксидного катоду.

Робоча T = 1600-1800K

довговічність:0.5-100 тис. годин ефективність:100 мА/Вт

катод стійкий до електронного і іонного бомбардування і до впливу залишкових газів, добре працює при високих анодних напругах, має малу схильність до іскріння. Металокерамічний торієво-оксидний катод призначений у першу чергу для імпульсних магнетронів а також для потужних генераторних ламп.

35. Наведіть конструкцію трубчатих та ламельних оксидних катодів. Що стало причиною виникнення таких катодів. Які конструкції катодів Ви ще знаєте.

Для підвищення стійкості оксидного катода проти іонного бомбардування застосовуються ламельні, або пластинчасті, катоди, , пристрій яких показано на рис. б Оксидним шаром покриваються тільки бічні стінки ламелей, на які попередньо зміцнює

нікелева сітка. Зовнішнє поле, проникаючи між ламелями, сприяє руху електронів, що виходять з катода. Іони, потрапляючи в простір між ламелями, не руйнують оксидне покриття, тому що градієнт поля в напрямку бічних поверхонь невеликий

З метою боротьби з іскрінням і збільшення терміну служби розроблені різновиди оксидного катода, що є по суті не напівпровідниковими, а складними катодами. Прикладом таких катодів служить так званий губчатий, або сітчастий катод (рис. 1.12а). Поверхнею емісії в ньому служать відкриті торці трубок. У такому катоді є великий запас активної речовини й, крім того, його провідність більше.

На нікелевий керн наноситься металева сітка або губка, отримана спіканням дрібнозернистого нікелевого порошку. В отвори губки вводиться (утирається) оксидне покриття. Поверхня катода стає більше гладкою, частки оксиду міцніше зчіплюються з губкою, теплопровідність і електропровідність покриття (метал + напівпровідник) набагато більше, ніж в оксидного катода. Застосування найчистішого нікелю як матеріал для керна і губки перешкоджає утворенню запірного шару. На зовнішній поверхні складного катода перемежовуються ділянки зі структурою, аналогічній структурі плівкових (виступи металевої сітки) і товстошарових напівпровідникових катодів (зерна оксиду). Емісійна здатність губчатих і інших складних катодів трохи нижче, ніж в оксидних.

36. Наведіть конструкції катодів прямого та непрямого розжарення. Які недоліки та переваги мають ці типи конструкцій. Що таке теплова інерція катоду і до яких явищ вона приводить?

 

 

 

 

Катоди можна розділити на катоди з безпосереднім, або прямим розжаренням (струм розжарення

 

 

 

 

проходить безпосередньо по дроту керна або катоду), і катоди з непрямим розжаренням

 

 

 

 

(безпосередньо емітер розігрівається за допомогою спеціального додаткового електричного

 

 

 

 

підігрівача).

 

 

 

 

 

 

 

Більша стійкість при високих температурах і можливість застосовувати декілька

 

 

 

 

підігрівачів дозволяють використовувати катод непрямого розжарення у потужних лампах з

а)

б)

в)

г)

великими значеннями струму емісії. Катоди непрямого розжарення виготовляють на напруги

 

 

 

 

 

 

 

 

розжарення

від 2 В

до 30 В та широко використовують у

підсилювальних лампах

 

 

 

 

радіоприймачів, розрахованих на живлення як змінним, так і постійним струмом.

 

 

 

 

Ефективність оксидних катодів непрямого розжарення виходить завжди меншою, ніж

 

 

 

 

у оксидних

катодів

прямого розжарення через додаткові втрати

при передачі тепла від

підігрівача до емітера.

Необхідна при живленні катода змінним струмом більша теплова інерція катодів непрямого розжарення вимагає більшого часу на розігрів після включення. Це властиво не тільки катодам з непрямого розжарювання але і із прямим розжаренням, якщо вони мають велику масу (великий діаметр нитки) та працюють при низькій температурі нагрівання. Але в катодів непрямого розжарення теплова інерція проявляється значно сильніше, ніж у катодів прямого розжарення. На розігрів катодів непрямого розжарення в приймально-підсилювальних лампах потрібно 15–20 с, а катодів прямого розжарення — 1–2 с.

37. Наведіть конструкцію, 2 принципи дії та застосування діодів.

Діод - вакуумна лампа, що складається з двох електродів: катода і анода. Принцип дії діода заснований на:

-наявності в лампі хмари вільних електронів, що генеруються катодом;

-однобічна провідність, що обумовлена негативним зарядом електронів. Застосування:

Лампи для детектування напруг радіочастот діапазонів включно УКХ Лампи для детектування напруг радіочастот в дециметровому і сантиметровому діапазонах

Лампи для випрямлення змінного струму частотою 50...400 Гц та потенціалом до 250...500 В Лампи (діоди) спеціального призначення - генератори шумів, чутливі датчики та інш. Лампи для випрямлення високої напруги Лампи для демпфування вільних коливань у системах телевізійних розгорток

Лампи для стабілізації вихідної напруги випрямлячів

38. Наведіть емісійну характеристику та анодну характеристику вакуумного діода. Які причини відмінності теоретичної та експериментальної анодних характеристик?

Сравнение кривых 1 и 2 показывает, что реальная характеристика отличается от теоретической. Это объясняется тем, что при выводе закона степени трех вторых был сделан ряд предположений, упрощающих задачу. Анодный ток на реальной характеристике начинается при небольшом отрицательном напряжении на аноде, что связано с наличием начальных скоростей электронов. Начальная кинетическая энергия некоторых эмиттированных электронов позволяет им преодолевать небольшое тормозящее поле анода. Более пологий ход реальной характеристики объясняется неравномерным

распределением температуры по поверхности катода.

39. За допомогою типової анодної характеристики вакуумного діода визначте характерні її області. Що є причиною такої поведінки характеристики.

При отсутствии анодного напряжения, т. е. при Uа=0, электроны к аноду не притягиваются, анодный ток будет равным нулю (Іа=0). Анодный ток возникает после того, как на анод будет подано положительное напряжение. Вначале, при отсутствии на аноде напряжения, излучаемые катодом электроны скапливаются вокруг него, образуя электронное облачко. При появлении на аноде небольшого положительного напряжения некоторые электроны обладающие большей скоростью, чем остальные, начинают отрываться от облачка и устремляться к аноду, создавая

небольшой анодный ток. По мере увеличения анодного напряжения все большее количество электронов будет отрываться от облачка и притягиваться анодом. Наконец при достаточно большом напряжении на аноде все электроны окружающие катод, будут притянуты, электронное облачко совершенно «рассосется». Этот момент соответствует точке В вольт-амперной характеристики диода. При таком анодном напряжении все вылетающие из катода электроны будут немедленно притягиваться анодом. Дальнейшее увеличение анодного тока при данной величине накала невозможно. Для этого потребовались бы дополнительные электроны, а их взять негде. Вся эмиссия катода, соответствующая данной его температуре, зависящей от величины накала, исчерпана.

40. Наведіть і поясніть закон «ступеня 3/2» для вакуумного діода. Як і в яких випадках можна розповсюдити дію закону «ступеня 3/2» на тріодні і багатоелектродні системи?

Закон степени 3-2 в электровакуумной технике задаёт квазистатическую вольт-амперную характеристику идеального вакуумного диода — зависимость тока анода от напряжения между его катодом и анодом — в режиме пространственного заряда. В этом режиме, являющимся основным для приёмно-усилительных радиоламп, тормозящее действие пространственного заряда ограничивает ток катода до величины, существенно меньшей, чем предельно возможный ток эмиссии катода. В наиболее общей форме закон утверждает, что ток вакуумного диода Ia пропорционален напряжению Ua, возведённому в степень 3/2: где g — постоянная данного диода, зависящая только от конфигурации и размеров его электродов. В 1919 году

М. А. Бонч-Бруевич предложил модель триода (в работах Бонч-Бруевича — «катодного реле»), в которой триод замещался эквивалентным диодом. Анодный ток в этой модели равнялся току эквивалентного диода, к которому приложено расчётное действующее напряжение — взвешенная сумма напряжений на аноде Ua и на сетке Uc.

41. Надайте визначення крутизні характеристики, внутрішньому опору та між електродної ємності діода. Які основні параметри вакуумного діода Ви можете назвати?

Крутизна (S) показує, як змінюється анодний струм при зміні анодної напруги на 1 В S = dI a/dUa - статична крутизна характеристики діода

Ri = 1/S = dUa / dIa – внутрішній опір лампи R0 = Ua / Ia - опір постійному струму

Емкость думаю по формуле с=q\u q=di\dt U=I*R

-Максимально допустима зворотна напруга. При деякій напрузі, прикладеній у зворотному напрямі (тобто зміні полярності катода й анода), відбувається пробій діода — проскакує іскра між катодом та анодом, що супроводжується різким зростанням сили струму.

-Напруга закриття — напруга, яка необхідна для припинення струму у діоді. -Максимально допустима потужність розсіювання.

42. Наведіть і поясніть розподіл потенціалу в тріоді, при різноманітних режимах роботи лампи.

43. Поясніть роль керуючої сітки в вакуумному тріоді.

Керуюча сітка - це електрод керування анодним струмом. Сітка відрізняється більшою ефективністю дії на прикатодний об’ємний заряд ніж анод, тому що знаходиться ближче до катоду ніж анод.

Другою причиною є часткове екранування поля анода в прикатодній області за рахунок:

-виготовлення сітки з металу;

-виготовлення сітки у вигляді спіралей , сіток та металевої тканини.

44. Поясніть терміни: проникність сітки в тріоді, діючий потенціал. Як проникність сітки буде впливати на крутизну характеристики лампи. Які фактори впливають на величину проникності лампи.

UD

1

Uc

DUa

 

CAK

 

 

1 ХD

 

- діючий потенціал, де

D

CCK

- проникність тріода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X ra rc

45. Назвіть та дайте визначення основних параметрів і характеристик тріода при статичному режимі роботи Лампи.

Статичні параметри тріода : а) крутість характеристики

S = дIa /дUc Ua = const

б) внутрішній опір тріода

Ri = дUa / дIa Uc = const

в) статичний коефіцієнт підсилення по напрузі

= S ri = дUa / дUc Ia = const

46. Назвіть та дайте визначення основних параметрів і характеристик тріода при динамічному режиму роботи ламп.

47.Напишіть та поясніть співвідношення В.І. Сифорова для максимального коефіцієнта посилення каскаду посилю вальної схеми. Які висновки можна зробити аналізуючи його?

48.Наведіть конструкцію та розподіл потенціалу в тетроді між екрануючою сіткою і анодом. Які переваги та недоліки має конструкція лампового тетрода в порівнянні з тріодом?

Рис. Криві розподілу потенціалу а)- в міжелектродному просторі екранованого та променевого тетродів; б) – при зміні потенціалу керуючої сітки

49. Дайте визначення динатроному ефекту. Поясніть на анодних характеристиках області його існування. Визначте основні заходи по зменшенню дії динатронного ефекту.

Соседство двух близкорасположенных положительных электродов вызывает обмен вторичными электронами, в результате чего может наблюдаться уменьшение анодного тока и возрастание тока на экранирующую сетку. Этот эффект получил название динатронного. В лучевых тетродах динатронный эффект устраняют путём формирования плотных потоков первичных электронов (лучей), объёмный заряд в которых создаёт потенциальный барьер, препятствующий попаданию вторичных электронов с анода на экранирующую сетку. Лучеобразование в тетроде достигается расположением экранирующей сетки в «электронной тени» управляющей сетки и путем введения в лампу дополнительных лучеобразующих пластин. Схема лучевого тетрода и распределение потенциала в нём иллюстрируется рис. 2.5.

Рис. 2.5. Распределение потенциала в лучевом тетроде В пентоде динатронный эффект устраняется путём введения между экранирующей сеткой и анодом дополнительной защитной сетки,соединённой с катодом

50.Поясніть конструктивні особливості променевого тетрода, як вони впливають на зменшення динатронного ефекту. Наведіть розподіл потенціалу в променевому тетроді, дайте визначення віртуального катоду?

див. п. 49

51.Наведіть конструкцію та розподіл потенціалу в пентоді. Порівняйте анодні характеристики лампового Тетрода, променевого тетрода та пентода. Поясніть відмінності анодних характеристик в проекції еволюції конструкції ламп.

52. Поясніть особливості пристрою приладів з подовженими характеристиками, які переваги вони надають

Лампы с удлинённой характеристикой применяются для выравнивания исходных сигналов различной амплитуды за счёт переменной крутизны анодно-сеточной характеристики, что достигается использованием управляющей сетки с переменным шагом намотки.

53. Надайте визначення потужних генераторних та модуляторних ламп. Наведіть вирази для ККД схеми, коливної та потужності джерела живлення.

Генераторные лампы предназначены для генерации электромагнитных колебаний различных частот. В настоящее время используются мощные генераторные лампы (киловатты - сотни киловатт). Модуляторні лампи використовуються для

підсилення сигналів низької частоти та формування імпульсів напруги для роботи НВЧгенераторів й інших пристроїв.

P

 

0,5I

U

,

Iта - змінна складова анодного струму

кол(вих)

 

 

 

ma mR

 

 

 

 

 

 

 

Pдж Iа0

Едж Pкол Pа ,

Ia0 - постійна складова анодного струму

Pкол

 

 

 

Pa

P

P

 

Pкол

 

Pкол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

кол

a

 

Pдж

Pкол Pa

 

 

 

 

 

 

54. Надайте характеристику мікровакумним приладам. Приведіть схеми основних конструкцій та характеристик.

Переваги:

-робоча частота до 1012 Гц (майже ІЧ діапазон) за рахунок більшої швидкості електронів у вакуумі ніж у напівпровідниках;

-можливість створення інтегральних мікросхем високої щільності (нанометрові масштаби елементів, наявність впровадження конструктивних та виробничих планарних технологій);

-висока стійкість до радіації, електромагнітного випромінювання та температурних режимів;

-збільшення номенклатури ефективних автоемісійних катодів (вуглецеві нанотрубки, алмазні емітери). Недоліки:

-невеликі коефіцієнти підсилення ламп (необхідність покращення S тріодів);

-високі робочі напруги на електродах (10В);

-не достатнє широке впровадження у виробництві та необхідність подальших розробок.

L/h 4÷5 < 10

Теоретична модель вакуумного мікратріода та зображення масиву катодів Спіндта.

55. Дайте класифікацію електровакуумних ламп по потужності розсіювання на аноді. Надайте коротку характеристику, притаманну кожному класу.

Класифікація ламп по потужності розсіювання на аноді Ра .

Ра 25 Вт – малопотужні лампи. Працюють при Ua 500В, за конструкцією подібні до приймальнопідсилювальних ламп.

25 Вт Ра 1 кВт – лампи середньої потужності. 70% енергії джерела живлення перетворюється в коливну, решта -- на розігрів аноду. Працюють при Ua 20 кВ, застосовується примусове охолодження електродів (повітряне, водяне, вапатронне).

Ра 1 кВт – великої потужності (до 500 кВт). Виконуються, як правило, розбірними з постійною відкачкою газів, або напів-розбірними, застосовується примусове охолодження електродів (водяне, вапатронне).

56.Надайте характеристику та наведіть основні конструкції Систем охолодження ламп різних класів потужності.

Використовують охолодження:

радіаційне (лампи малої та середньої потужності з зачерненим нікелевим анодом) – вимоги до точного разрахунків площі випромінювання; примусове (потужні лампи) анод виконується як частина зовнішньої оболонки лампи з міді:

повітряне -- використовують радіатори з міді, які обдувають потоком повітря; водяне – анод знаходиться в проточній рідині, швидкість протікання якої залежить від потужності розсіювання на аноді;

вапатронне (випаровування) – використовують випарювання рідини що є більш енергетично затратним.

57.В чому відмінності конструкцій електродів потужних ламп та матеріалів з яких вони виготовляються? Які застереження при експлуатації потужних ламп Ви можете назвати?

В залежності від потужності лампи, напруг на електродах, інтенсивності іонного бомбардування, величини зворотних

катодних струмів з сіток використовують:

-оксидні;

-оксидно-торієві;

-карбідовані; вольфрамові.

Конструкція катодів визначається максимальною площею емісії, термоміцністю, з врахуванням температурного коефіцієнта розширення матеріалів катоду, виводів катоду та балону лампи.

Може використовуватись живлення трифазною напругою.

Переведення в робочі режими відбувається поступово для усунення перегорання катодів та виникнення пробоїв.

58. Якими заходами можна досягти збільшення ККД генераторних ламп? Охарактеризуйте за допомогою графічних часових залежностей режим посилення та генерації класу Л.

найбільший ккд у режимі класу С. Увеличение коэффициента полезного действия достигается использованием новых генераторных ламп с экономичным катодом и ламп, требующих меньшую мощность от предыдущих сту-пеней для возбуждения.

Режим А – режим лінійного підсилення Використовується в приймально-підсилювальних та модуляторних лампах

Напруга зміщення Езм відповідає проходженню струму скрізь лампу протягом всього періоду сигналу на сітці.

Чим нижче амплітуда сигналу на сітці, тим менші нелінійні спотворення та ККД. ККД

50% (20-30%).

Майже не використовується в потужних генераторних лампах.

Соседние файлы в предмете Вакуумная и плазменная электроника