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

= Uа нас до Ua = Uа нас она идет более полого, чем в первом случае, так

2.3.3. Влияние эффекта Шоттки

Когда у поверхности катода электрическое поле ускоряющее, его работа выхода, как известно, снижается, а ток эмиссии растет. Это явление, называемое «эффектом Шоттки», проявляется на характерис­ тике диода в том, что в области на­ сыщения анодный ток с ростом анод­ ного напряжения увеличивается (на остальные участки характеристики эффект Шоттки не влияет, так как там перед катодом поле всегда тормозя­ щее). У металлических и тонкопле­ ночных катодов увеличение тока эмис­ сии незначительно и его можно рас­ считать по формуле

оксидным (б) катодами

где Е — напряженность внешнего поля у поверхности катода; 1эЕ— ток эмиссии при наличии внешнего поля; / 80 — ток эмиссии без уче­ та внешнего поля, т. е. рассчитанный по (2.27).

В отличие от «нормального» эффекта Шоттки у диодов с оксидными катодами по причинам, связанным с шероховатостью поверхности оксидного слоя, ток в области насыщения при нормальной температуре катода с ростом Е увеличивается настолько сильно, что на характе­ ристике переход из области пространственного заряда, в область на­ сыщения проявляется только в слабом уменьшении наклона кривой («аномальный» эффект Шоттки, рис. 2.30). Однако со снижением накала наклон характеристик в области насыщения уменьшается, так что при сильном недокале и у оксидных катодов получается явно вы­ раженное насыщение.

2.3.4. Влияние падения напряжения вдоль катода

В лампах с катодами прямого накала на ход характеристик, кроме ' явлений, рассмотренных выше, влияют также падение напряжения вдоль катода и магнитное поле тока накала.

Падение напряжения, возникающее вдоль катода прямого накала вследствие прохождения по нему тока накала, приводит к тому, что катод становится неэквипотенциальным. В результате разность по-

61

тенциалов между анодом и катодом будет меняться от точки к точке по длине катода. На рис. 2.31 показана потенциальная диаграмма для диода с катодом прямого накала при общей точке на отрицатель­ ном полюсе источника накала. По горизонтали отложена развернутая длина катода / к, абсциссой служит расстояние от левого конца катода, на котором выбрана общая точка схемы. По ординате откладывается потенциал относительно общей точки, потенциал которой принят за нуль. Если считать сопротивление проволоки катода на всех участках одинаковым, то падение напряжения вдоль катода будет линейным.

Рис. 2.31. Потенциальная диаграмма диода с катодом прямого накала при питании его постоянным напряжением:

а - и а <ин. б - и й > Un

Также линейно будет изменяться эффективная разность потенциалов Uа 8фф, действующая между анодом и отдельными точками поверх­ ности катода. При линейном падении напряжения вдоль катода по­ тенциал на расстоянии х от левого конца будет UBx/lK, а значение 1/а Эфф в этом месте

где U„ — подаваемое извне анодное напряжение; £/„ — напряжение накала.

Для вывода уравнения характеристики с учетом неэквипотенциальности катода найдем ток с- элементарного отрезка катода дли­ ной dx. Начальные скорости электронов при этом учитывать не будем. Если через G обозначить первеанс для всей поверхности катода, то

6 2

виде прямой проволоки, расположенной по оси лампы. Вокруг катода за счет тока накала возникает магнитное поле, силовые линии кото­ рого — окружности в плоскостях, перпендикулярных оси катода (рис. 2.33). Векторы напряженности магнитного поля Н и электри­ ческого поля Е, создаваемого анодным напряжением и ускоряющего электрон по направлению к аноду, взаимно перпендикулярны. В ре­

64

Это объясняется тем, что подогреватели имеют петлеобразную форму. Так как ток накала проходит по ветвям каждой петли в противополож­ ных направлениях, то возникающие за счет обеих ветвей магнитные поля в значительной степени взаимно компенсируются.

Т н (ср. рис. 2.19). Это обусловлено

восновном неравномерным рас­ пределением температуры по като­

имеет сложный ход и точно не может быть описана замкнутым анали­ тическим выражением, то форму анодного тока обычно находят путем графического построения.

UQfJ) stn cot

U,ао

т

а)

Рис. 2.35. Построение формы анодного тока

Рассмотрим случай, когда анодная цепь диода питается последо­ вательно включенными постоянным напряжением Да0 и синусоидаль­ ным переменным напряжением с амплитудой и ят. Схема включения диода дана на рис. 2.35, о; для упрощения задачи используется лампа с катодом косвенного накала. Форма суммарного анодного напряже­ ния ыа = Ua0 + Uim sin ©/ изображена на рис. 2.35,6, анодная ха­ рактеристика лампы — на левой стороне рис. 2.35, в. Для построения формы г'а по заданной форме иа и известной характеристикелампы при­ страивают рис. 2.35,6 к характеристике лампы так, чтобы начало си­ стемы координат и ось напряжений обеих кривых совпали. Ось вре­ мени графика формы ia тогда пойдет вниз (рис. 2.35, в). Направо от

66

анодной характеристики, на одном уровне с ней, располагается си­ стема координат га — t для кривой формы г'а. Для нахождения точки кривой формы 1&для какого-либо момента времени t от точки

определяемая постоянной составляющей напряжений электродов, на­ зывается т о ч к о й п о к о я . У диода положение точки покоя определяется постоянной составляющей только анодного напряжения. Анодная характеристика при построении формы га играет роль, по­ добную зеркально отражающей поверхности. Если отражающая по­ верхность кривая, то, как известно, изображение не будет соответ­ ствовать оригиналу и возникают искажения. Искажения, возникаю­

визны использованного участка характеристики, т. е. от положения точки покоя. Если, например, постоянная составляющая анодного напряжения отсутствует (£/а0 = 0), то точка покоя лежит около начала характеристики, и форма ia совершенно непохожа на форму на; ток протекает по анодной цепи только в течение одной половины периода (рис. 2.36). Если же точка покоя лежит на участке характе-* ристики, где ее кривизна мала и суммарное, поданное на электрод, напряжение не выходит в сторону отрицательных значений за преде­ лы начала характеристики, то нелинейные искажения незначительны (ср. рис. 2.35, в). При линейном ходе характеристики нелинейные искажения отсутствуют.

Для того чтобы указать на характеристике лампы положение участка, используемого при работе, вместо понятия точки покоя часто удобнее пользоваться понятием рабочей точки. Под рабочей точкой понимают точку на характеристике, соответствующую середине ис­ пользованного при работе участка (рис. 2.36, точка О'). Когда по­ стоянная составляющая напряжения электрода имеет такое значение, что кривая его суммарного напряжения не выходит в сторону отри­ цательных значений за пределы-начала характеристики и к тому же используемый участок характеристики слабо искривлен, рабочая точка^практически совпадает с точкой покоя (см. рис. 2,35).

§ 2.5. ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НАКАЛА

НА ФОРМУ АНОДНОГО ТОКА

Если в лампах с прямонакальным катодом для нагрева катода использовать переменное напряжение, то у анодного тока появится переменная составляющая, не связанная с формой питающего анод­ ного напряжения. Для разбора этого явления, которое является следствием неэквипотенциальностй катода, предположим, что в анод­ ной цепи имеется только источник постоянного напряжения. Общую

и

t

Рис. 2.37. Возникновение переменной составляющей анодного тока в лампах- с прямонакальным катодом за счет переменного напряжения накала:

а — схема включения; 6 — потенциальная диаграмма; в — форма на­ пряжения накала; г — форма анодного тока

подобно диаграмме рис. 2.31, наклон линии падения напряжения вдоль катода в любой момент времени не будет один и тот же, а будет меняться периодически в такт с изменением мгновенного значения напряжения накала (рис. 2.37, в). При этом линия падения напряже­ ния будет качаться как маятник с осью вращения в точке, соответст­

Одновременно с изменением потенциалов на катоде изменяется и действующая разность потенциалов между анодом и отдельными участками катода. Так как с изменением Ua изменяется и / а, то у анодного тока появляется переменная составляющая. Изменение на­ пряжения накала и действующего анодного напряжения — противо­ положного знака, поэтому ia меняется в противофазе с «п.

Описанный эффект получается не только в диодах, но и во всех лампах с прямонакальным катодом. Он очень мешает при использо­ вании ламп для усиления, в особенности сигналов низкой частоты. Если для накала применять ток промышленной частоты, то появля­ ется помеха с частотой 50 Гц, которая в громкоговорителе проявляется как гудение. Поэтому для питания цепи накала прямонакальных ламп, используемых как усилительные, переменное напряжение применять нельзя.

У ламп с катодом косвенного накала это явление не наблюдается, так как подогреватель электрически изолирован от катода.

У мощных ламп с прямонакальными катодами при использовании переменного напряжения накала может появиться переменная со­ ставляющая анодного тока и за счет магнетронного эффекта.

§2.6. СТАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ДИОДА

2.6.1.Определение понятия

«параметры электронной лампы»

Для того чтобы иметь возможность сравнивать свойства различ­ ных ламп между собой и характеризовать лампу как элемент электри­

но охарактеризовать, различают электрические параметры, параметры механического, климатического, теплового режимов и т. д. Электри­ ческие параметры в свою очередь можно подразделить на параметры, характеризующие условия токопрохождения через лампу, например,

69