2. Стабилитрон тлеющего разряда

С

Рис.9.2. Схема включения стабилитрона

табилитроном называется прибор, предназначенный для поддержания постоянной величины выходного напряжения в цепи постоянного тока при изменениях величины входного напряжения питания или тока нагрузки. Схема включения стабилитрона приведена на рис.9.2. Стабилитрон тлеющего разряда состоит из стеклянного баллона, в который помещён цилиндрический катод и анод в виде стержня, расположенный на оси катода. Обычное наполнение стабилитронов – смесь инертных газов при давлении 20-80мм рт.ст. Стабилизирующие свойства стабилитрона определяются его вольтамперной характеристикой, которая в интервале токов отJ_min до J_max идёт почти параллельно оси тока (рис.9.1). Величина стабилизированного напряжения практически равна нормальному катодному падению потенциала и зависит от рода газа и материала катода. Значения нормального катодного падения потенциала для некоторых газов и материалов катода приведены ниже в таблице.

Материал катода	Катодное падение потенциала, В
	гелий	неон	аргон
Калий	59	68	64
Молибден	110	107	100
Никель	144	136	150
Железо	161	129	131

В стабилитронах в качестве материала катода обычно используют никель, железо или молибден. Для уменьшения стабилизированного напряжения поверхность катода часто активируют барием, цезием и редкоземельными элементами.

С помощью резистора R_б рабочую точку стабилитрона обычно выбирают посередине горизонтального участка характеристики:

. Коэффициент стабилизации по напряжению определяется по формуле

,

где R_i=ΔU_a/ΔJ_a - внутреннее сопротивление стабилитрона, имеющее обычно величину порядка сотни Ом. Основными параметрами стабилитрона являются:

1). Напряжение зажигания U₃;

2). Напряжение стабилизации U_cт;

3). Максимальное изменение Δ U_cт при изменении тока от J_min до J_max;

4). Рабочий диапазон токов стабилитрона J_min÷J_max.

3. Индикаторы тлеющего разряда

Свечение газа, возникающее при тлеющем разряде, широко используется при создании индикаторов, применяемых для сигнализации о наличии напряжения в цепи, визуализации показаний измерительных приборов и т.д. Простейшие индикаторы имеют двухэлектродную конструкцию и наполняются неоном (неоновые лампочки), дающим красно-оранжевое свечение.

Аналоговый линейный индикатор напряжения позволяет контролировать изменения постоянного напряжения. Он содержит анод в виде сети и длинный катод - стержень, который при зажигании частично охватывается свечением. Длина светящегося участка примерно пропорциональна величине внешнего напряжения, приложенного через резистор, ограничивающий силу тока разряда.

Знаковые индикаторы содержат анод в виде сетки и набор катодов, изготовленных из проволоки и изогнутых в виде различных цифр или букв. Все катоды имеют отдельные выводы и при подаче напряжения на один из катодов высвечивается соответствующая цифра или буква. Чтобы знак высвечивался полностью, режим разряда должен быть аномальным. Ток разряда, при котором свечением покрыта вся поверхность знака, называется током индикации.

4. Тиратрон с холодным катодом

Т

Рис.9.3. Устройство тиратрона с холодным катодом

1 – катод, 2 – анод, 3 – пусковой анод

иратрон с холодным катодом кроме анода и катода имеет ещё один электрод, при помощи которого осуществляется управление зажиганием тлеющего разряда в цепи катод-анод. Этот электрод носит название пускового анода. Устройство одного из тиратронов с холодным катодом (МТХ-90) показано на рис.9.3. Катод тиратрона изготавливается в виде цилиндра, анодом является стержень небольшого диаметра. Пусковой анод имеет форму диска с отверстием и располагается между катодом и анодом. На анод тиратрона подаётся напряжениеU_a, меньшее напряжения зажигания самостоятельного разряда в цепи катод-анод. Если на пусковой анод тиратрона подать напряжение такой величины, что между ним и катодом возникнет разряд, электроны из этой области разряда будут проникать в анодную область и вызовут зажигание разряда в цепи анод-катод. После этого с пускового анода можно снять напряжение и тиратрон не погаснет. Чтобы погасить тиратрон, необходимо снять напряжение с основного анода.

Рис.9.4. Пусковая характеристика тиратрона

Рис.9.5. Схема для снятия характеристик стабилитрона

Ток в цепи пускового анода, достаточный для поджига тиратрона, значительно меньше, чем ток анодной цепи. При этом чем интенсивнее разряд в цепи пускового анода, тем меньше напряжение зажигания анодной цепи. Поэтому в качестве характеристики управ­ления тиратрона выбирают зависимость анодного напряжения зажиганияU_a3 от тока пускового анода J_n. Эта характеристика называется пусковой. Из-за ряда неконтролируемых факторов пусковая характеристика нестабильна и практически занимает некоторую область, называемую пусковой (заштрихованная область на рис.9.4). В точке А, слева от заштрихованной области, тиратрон выключен, в точке Б – включен.

Часто тиратрон поджигается импульсом напряжения, подаваемым на пусковой анод и вызывающим перепад тока ΔJ. Для надёжного включения тиратрона значение ΔJ должно быть больше, чем ширина пусковой области. Чем меньше ширина пусковой области, тем меньшее значение ΔJ и тем, следовательно, выше чувствительность тиратрона и больше коэффициент усиления по мощности, составляющий обычно величину 10⁴-10⁵.

Существенным недостатком тиратронов с холодным катодом является низкая частота переключения, обусловленная большим временем деионизации разрядного промежутка (10-100мкс). Частота переключения тиратронов с наполнением инертными газами составляет 10-20кГц, с водородным наполнением – достигает 1 мГц.