книги из ГПНТБ / Клейнер, Э. Ю. Основы теории электронных ламп учебное пособие

между сеткой и анодом (рис. 3.32). Если теперь продлить наклонные участ’ки до пересечения их со средней плоскостью между витками, то все они будут пересекать эту плоскость на одинаковом расстоянии / от плоскости сетки. В этом легко убедиться, если рассмотреть пря­ моугольный треугольник ACF, образуемый плоскостью сетки, средней плоскостью между витками и продлением наклонного отрезка траек­ тории электрона. В этом треугольнике угол у вершины F равен |3,

/ = — .

а

т. е. что / — величина, не зависящая от у. Это означает, что парал­ лельный пучок электронов при прохождении сетки преломляется так, будто все электроны идут из точки F. Следовательно, сетка дей­ ствует как линза с фокусным расстоянием /. Если теперь секцию сетки уподобить щелевой диафрагме, то согласно (3.132) фокусное расстояние сетки можно вычислять по формуле

где Ud — действующее напряжение в плоскости сетки; £с(а) — на­ пряженность электрического поля с анодной стороны сетки; EcW — напряженность электрического поля с катодной стороны сетки.

Подставляя для Ес{а) и £с(1{) (3.28) и (3.29), учитывая, что в них С = Ud, и полагая Uк = 0, получим

Приводя далее знаменатель дроби к общему знаменателю и имея в виду, что d.dC+ dC|( = с/ак, это выражение можно легко представить в виде

142

Как известно из теории поля, вид эквипотенциальных линий элект­ ростатического поля многоэлектродной. системы не меняется, если пропорционально изменить потенциалы всех электродов. Это озна­ чает, что в триоде формы поля и траекторий электронов не зависят от абсолютного значения сеточного и анодного напряжений в отдель­ ности, а только от их отношения. Только от UJUCдолжно зависеть тогда и фокусное расстояние

Для проверки этой функциональной зависимости подставляем в

*(3.137) уравнение (3.68) и в результате деления числителя и знамена­ теля на Uа получаем

т. e. что f — однозначная функция от UJU C.

3.8.3.Коэффициенты токопрохождения

итокораспределения

Для количественного учета распределения электронов по электро­ дам с положительным потенциалом пользуются коэффициентами то­ копрохождения и токораспределения.

Под коэффициентом токопрохождения q понимают отношение анодного тока к катодному

Оба коэффициента могут в одинаковой мере служить для характерис­ тики токораспределения, но в теоретических расчетах удобнее поль­ зоваться величиной q.

143-

Так как форма траекторий электронов зависит только от отноше­ ния анодного и сеточного напряжений, то и коэффициенты q и к одно­ значно определяются не величиной каждого из этих напряжений в отдельности, а только их отношением:

(3.148)

(3.149)

*- * ( £ ) ■

3.8.4.Режимы токораспределення

Если снять зависимость коэффициентов q и к от отношения Ua/Uc, то получаются близкие по форме кривые, состоящие из двух отли-

чающихся друг от друга участков, крутого — при малых UJU C и пологого — при больших (рис. 3.33). Значение UJUC, соответствую­ щее границе между обоими участками (UJUc)rv, всегда меньше еди­

144

ницы и теоретически для большинства конструкций триодов лежит в пределах 0,1—0,3.

Разница в наклонах обоих участков вызвана различным характе­ ром движения электронов в пространстве сетка — анод. На пути от катода до сетки (предполагая, конечно, что Uc > 0), электроны при любых значениях UJUC ускоряются. Между сеткой и анодом знак

тоятьиз двух составляющих (рис. 3.34): составляющей 1С, получающейся за счет электронов, налетающих на витки сетки при

прямом движении от катода к аноду, и составляющей l"c, получаю­ щейся за счет электронов, возвращающихся обратно из пространства сетка — анод

/ с = /с + •

При UJU 0 > 1 преобладает составляющая /с, при Ua/Uc € 1 — составляющая / с.

Всвязи с изложенным различают два режима токораспределения.

1.Режим возврата, — когда часть электррнов, проходящих плос­

кость сетки, не долетает до анода. Ток сетки в основном получается за счет возврата электронов из пространства сетка — анод.

2. Режим перехвата, — когда все электроны, проходящие через плоскость сетки, практически долетают до анода. Ток сетки получает­ ся за счет электронов, перехватываемых ею при прямом их движении от катода к аноду.

3.8.5. Токораспределение в режиме возврата

Возврат электронов к сетке из пространства сетка — анод вызван, как будет показано далее,.-искривлением их траекторий из-за неравно­ мерности электрического поля в ближней зоне сетки. При равномер­

то электрон, если он двигается к аноду по нормали, всегда должен до него долететь. Кривая токораспределения в этом случае представ­ ляла бы собой горизонтальную линию (см. рис. 3.33).

Иначе обстоит дело, если траектория электрона при прохождении через сетку искривляется. Апроксимируем ее, как в § 3.8.4, ломаной линией. Будем считать, что траектория до сетки от величины отноше­ ния UJUCне зависит и предположим, что угол ее излома в плоскости сетки равен (3 (рис. 3.36). Если вектор скорости электрона непосред­ ственно за плоскостью сетки разложить на тангенциальную и нормаль­ ную составляющие, то последняя будет

на преодоление тормозящего действия поля между сеткой и анодом, будет равна

146

Как видно из (3.150) и (3.151), пС|,и Wn тем меньше, чем больше |3. При больших |3 энергия Wa может стать меньше энергии e(Ud — а), необходимой, чтобы электрон долетел до анода. Угол отклонения, при котором величина Wn еще

-UУ.

(Р—Ркр) = e(Ud- U a)

или согласно (3.151)

Произведем оценку угла (Зкр. Рассматривая каждую секцию сетки как цилиндрическую линзу, найдем наибольший возможный угол отклонения электрона |Зт . В предположении, что проволока навивки сетки бесконечно тонка, такой угол отклонения получается у элект­ рона, проходящего через центр витка. Тогда из ДCOF (см. рис. 3.36)

1

Т р

147

а (3.154) принимает вид

Как /, так и tg flm зависят, таким образом только от геометрии лампы. У большинства конструкций ламп tg |Зга < 0,4, что соответст­ вует |Зт < 23°. В среднем |Зт составляет около 15°, а |Зкр практически всегда меньше рт . Поэтому для Ркр, как для малоимуща, с ошибкой, не превышающей 5%, можно считать, что

расстояние от середины между витками до точки, в которой электрон, отклоняемый на угол |Зкр, пересекает плоскость сетки. Тогда все элект­ роны, проходящие через сетку в пределах отрезка 2укр, будут попа­ дать на анод и составлять анодный ток. Электроны, соответствующие катодному току в пределах одной секции сетки, летят с участка ка­ тода шириной р (см. рис. 3.36). Тогда

Дробь перед корнем зависит'только от размеров системы электро­

148

Теперь определим значение ОJU a, соответствующее переходу из ' режима возврата в режим перехвата [([/а/£/с)гр]. Как следует из (3.160), укр увеличивается с ростом Uа. Возврат электронов прекратится, когда 2укр станет равным просвету между витками р — 2с. Пренебре­ гая величиной 2с по сравнению с р, можно в первом приближении считать, что переход происходит, когда 2укр = р. Это согласно (3.160) соответствует условию

которое при использовании (3.162) можно записать в виде

Ш, ~ ч "

Если учесть, что в режиме возврата DUa< Uc, то можно счи­ тать, что Uд я? Uc. Тогда ориентировочно

(3.165)

\ Uc /Гр

Это уравнение, принимая во внимание (3.164), можно представить

также в виде

(tl “

Этим соотношением .( — ) непосредственно связывается с рт .

шинстве случаев лежит в пределах 0,1—0,2.

На рис. 3.37 приведена зависимость q = / (jf~) ДЛя Т-Рех систем

149

дах. В условиях, в которых реально работают лампы, эти предпосыл­ ки обычно не выполняются и поэтому наблюдаются значительные от­ клонения от полученных зависимостей. Дальнейшее уточнение теории за счет лучшего учета действительной формы электрического поля между сеткой и катодом в большинстве случаев не имеет практического смысла, так как эта поправка несущественна по сравненщо с откло­ нениями, вызываемыми другими неучтенными явлениями. Если при очень малых dCKнеобходим учет пространственного заряда перед ка­ тодом, то в (3.161) нужно подставлять соответствующее значение Ug. Учет начальных скоростей электронов приводит к появлению «хвос­ та» у кривых токораспределения в области малых отрицательных значений UJUC. Роль минимума потенциала между сеткой и анодом

т. е. от значений, меньших единицы, дотЛ-^-оо. Так как токорас-

U q

пределение в конечном итоге определяется формой траекторий элект­ ронов, рассмотрим сначала, каким образом в этих пределах значений

и,

—гг~ изменяются электрическое поле между электродами и электронно­

оптические свойства сетки. Как уже указывалось, изгиб траектории электрона в плоскости сетки и соответственно ее фокусирующее дей­ ствие зависят от отношения потенциала сетки Uc к среднему потен­ циалу окружающего ее пространства, который в первом приближении можно приравнять действующему потенциалу в плоскости сетки Uа.

с участка катода, равного проекции витка сетки на его поверхность. При обычных витых сетках или сетках в виде параллельных стерж­ ней это будет полоса шириной 2с. Катодный ток в тех же условиях составляют электроны с полосы шириной р. Отсюда отношение / с// при Uc = Uд (величины, относящиеся к этому случаю, снабжены индеском п)

(3.166)

и соответствующее значение q

2с

(3. 167)

Р

150