книги из ГПНТБ / Власов В.Ф. Электронные и ионные приборы Учеб.пособие для радиотехн.вузов и фак

ся положительными. Благодаря этому, во-первых, сокращается время развития разряда в анодной цепи, так как к моменту его начала в разрядном пространстве уже имеется большое число заряженных частиц, образующихся при вспомогательном раз­ ряде между катодом и сеткой; во-вторых, упрощается электри­ ческая схема отпирания тиратрона (не требуется отдельный ис­ точник отрицательного смещения в цепи сетки) и, в-третьих, уменьшаются трудности, связанные с наличием тока термоэлект­ ронной эмиссии сетки, с влиянием изменений этого тока и не­ постоянства контактной разности потенциалов между сеткой и катодом на величину запирающего потенциала сетки. Время раз­

вития разряда в водородных тиратронах порядка 10~8 .

В связи с тем, что зажигание дугового разряда в тиратро­ нах с положительной пусковой характеристикой непосредственно зависит от величины предразрядного тока в сеточкой цепи, пу­ сковые характеристики таких тиратронов обычно выражают в координатах I с3—Ua (рис. 20.16). Здесь I с3— наименьший ток сетки, при котором возникает разряд в анодной цепи тиратрона (сокращённо — ток зажигания сетки). Резкое спадание пусковой

лишь при малых своих значениях анодное напряжение сущест­ венно влияет на ток зажигания; при больших Ua ток зажигания почти не зависит от анодного напряжения. С увеличением дав­ ления газа зажигание разряда происходит при меньших токах сетки.

Импульсные тиратроны наполняют водородом при давлении около 0,5 мм рт. ст. Однако давление газа в баллоне может быстро упасть до недопустимого предела вследствие высокой химической активности водорода, легко вступающего в различ­ ные химические соединения. Для под­ держания постоянства давления газа в импульсных тиратронах применяют

накопители (генераторы) водорода.

Здесь используется свойство некото­ рых веществ (например, титана) пог­ лощать большое количество водорода, а затем выделять его при нагревании. Генератор водорода ВГ (рис. 20.15) представляет собой ампулу с гидри­ дом титана, в которую помещена про­ волочная спираль — нагреватель. При пропускании тока через спираль про­ исходит выделение из гидрида титана водорода.

При пуске водородного тиратрона обычно включают одновре­ менно накал катода и водородного генератора. В момент вклю­ чения накала давление газа в приборе очень небольшое, и разо-

5 6 0

Сл

СП

Г Л А В А ад

ИОННЫЕ ПРИБОРЫ С САМОСТОЯТЕЛЬНЫМ РАЗРЯДОМ

заторы напряжения с холодным катодом. В современной радио­ электронной аппаратуре стабилитроны являются важным эле­ ментом, обеспечивающим стабильность и точность её работы. По виду газового разряда, применяющегося в" них; ста­ билитроны делятся на две группы: ста­ билитроны тлеющего разряда й стаби­

стоит из двух электродов в виде крак- . я

дом К служит цилиндр большего ра­ диуса, а анодом А—цилиндр меньшего радиуса, изготовляемый в виде отрез­ ка прямолинейной никелевой прово­ локи. К катоду с внутренней стороны приварена никелевая проволочка — поджигающий электрод Я. Расстояние между концом этой проволочки и ано­ дом небольшое, благодаря чему' облег­ чается зажигание разряда в приборе.

Материал катода и газ берутся та­ кими, чтобы напряжение на зажимах стабилитрона при горении его в режи­ ме нормальнбго катодного падения равнялось бы стабилизируемой величине напряжения. Катод изготовляют

из никеля или стали, редко—-из молибдена. Для уменьшения ра­ боты выхода,электронов внутреннюю поверхность катода-.часто активируют цезием, барием или редкоземельными - элементами.

Стабилитрон обычно наполняют ойесыо инертных газов (ар­ гон—неон, аргон—гелий, аргон—неон—гелий и др.). при давле­ нии порядка нескольких десятков миллиметров ртутного столба; как известно, смесь газов позволяет получить меньший потен­ циал зажигания U3 (см. § 19.4).

При подаче на анод стабилитрона положительного напряже­

ся увеличением рабочей (светящейся) поверхности катода и плотность, тока эмиссии катода, а вместе с этим и величина ка­ тодного падения напряжения остаются почти неизменными. Для увеличения протяжённости участка характеристики, соответст­ вующего нормальному тлеющему разряду, необходимо иметь катод с возможно большей поверхностью, поэтому площадь катода стабилитрона всегда больше площади анода.

На рабочем участке характеристики Ucm = f (Icm) внутреннее

(дифференциальное) сопротивление стабилитрона Rt = — — име-

Д Icm

ет относительно малую величину (порядка 100 ом), значи­ тельно меньшую, чем сопротивление прибора постоянному току

В схемах стабилизации напряжения стабилитрон включает­ ся параллельно нагрузочному сопротивлению R H\ в неразветвлённую часть цепи обязательно должно быть .включено бал-

564

ластное ограничительное сопротивление г (рис. 21.3). Если ха­ рактер нагрузочной цепи таков, что ток в ней может изменяться от нуля до наибольшего значения /д , то рабочий режим стаби­ литрона устанавливается следующим образом. При разомкну­ том сопротивлении R н зажигают стабилитрон и подбором вели­ чины сопротивления г устанав­ ливают в нём наибольший ток

Iмакс режима нормального катодного падения. Напряже­ ние на зажимах стабилитрона в этом режиме равно Uо; об­ щее напряжение питания равно

Ea = U0 + IMaKcr.{2\.\)

При замыкании цепи нагрузки и уменьшении величины со­ противления R H ток / о в неразветвлённой части цепи должен увеличиться и, увеличивая падение в сопротивлении г, должен вызвать уменьшение напряжения на стабилитроне и на нагруз­ ке. Но так как стабилитрон работает в режиме нормального катодного падения, то малейшее уменьшение напряжения на его

значения. В этом режиме изменения токов нагрузки и стабили­ трона происходят в противоположных направления» и близки к величине: Д/д ~ —А1ст. Поэтому изменение напряжения на стабилитроне и, следовательно, на нагрузочном сопротивлении равно

показывает, что чем меньше внутреннее сопротивление стаби­ литрона по сравнению с сопротивлением нагрузки R H, тем более совершенной будет стабилизация напряжения. Такой режим стабилизации, очевидно, возможен до тех пор, пока ток в ста­

565

билитроне не уменьшится до минимального значения 1маН,

при котором стабилитрон потухает.

Аналогично работает описываемая схема и в тех случаях, когда ток нагрузки изменяется в некоторых пределах около своего нормального среднего значения или когда сопротивление нагрузки R H остаётся постоянным, а изменяется напряжение питания Е а. В., последнем .случае балластное сопротивление сле­ дует взять таким, чтобы при среднем значении Е а через стаби­ литрон проходил средний ток режима нормального катодного

нескольких (до 50) однотипных стабилитронов. Для этой же це­

др разработаны новые виды стабилитронов, в которых приме­ няется коронный разряд;

566.

'; Стабилитроны коронного разряда

Коронный разряд является специфическим видом газового разряда, наблюдаемым при повышенных давлениях газа — от нескольких десятков миллиметров ртутного столба до давлений, превышающих атмосферное. Необходимым условием для воз­ никновения коронного разряда является сильная неоднородность электрического поля около одного или обоих электродов: "На­ пример, коронный разряд возникает в коаксиальной цилиндри­ ческой системе электродов около электрода с малым радиусом кривизны. Если этот электрод служит анодом, то корона назы­ вается положительной, а если катодом — то отрицательной.

Когда на электродную систему подаётся разность потенциа­ лов, тогда в слое газа, прилегающем к электроду с малым ра­ диусом кривизны, образуются неоднородные электрические поля большой напряжённости. Следствием этого является возбуж: дение и ионизацияатомов газа. Происходящие одновременно' процессы рекомбинации и переходы электронов с уровней воз^ буждения на нормальные энергетические уровни вызывают ха­ рактерное свечение этого слоя, названное кордной. Остальное пространство между электродами обычно остаётся тёмным, так как напряжённость поля здесь недостаточна для возбуждения и ионизации атомов газа.

При положительной короне ионы, образовавшиеся в. светя­ щемся слое, движутся в область пространства, не охваченную свечением, и переносят ток к катоду.

Коронный разряд является, разрядом, самостоятельным. Для него характерны высокие напряжения на электродах (до 30 кв.

567

иболее) и малые токи (в ионных приборах—доли миллиампера)

Сростом тока коронный разряд переходит в тлеющий (в разре женном газе) или в искровой (лри давлениях порядка атмосфер ного). Ток коронного разряда в отличие оттока тлеющего и дуго

вого разряда ограничивается самим разрядом, а не внешним добавочным сопротивлением, так как электропроводность тёмного слоя коронного раз­ ряда очень мала и плазма здесь не образуется.

Вольтамперная характеристика коронного разряда в общем случае является возрастающей (рис. 21.5) и потому малопригодна для стабили­ зации напряжения. Но при определённом выбо­ ре газа и геометрии электродов она на значи­ тельном участке может быть близка к горизон­ тальной. На рис. 21.5 характеристики коронного

Рис. 21.6

разряда (1) и (2) сняты соответственно для аргона и водорода

при отношении радиусов катода и анода — = 50, а характери-

га

стики (3) и (4) — при у - =8. Наличие почти горизонтальных

участков характеристик (У) и (4) позволяет применить корон­ ный разряд в газоразрядных стабилизаторах напряжения.

В стабилитроне коронного разряда (рис. 21.6) катодом слу­ жит цилиндр большего радиуса, а анодом — металлический стержень меньшего радиуса. Корона, следовательно, является положительной. Прибор наполняется водородом.

Стабилитроны коронного разряда изготовляют на напряже­ ния от 300 в до 30 кв с пределами стабилизации по току от нескольких микроампер до 1000 мка. Основные параметры не­ которых стабилитронов коронного разряда приведены в табл. 21.2.

568

§ 21.2. Безнакальные тиратроны

Безнакальный тиратрон, или тиратрон с холодным катодом,— это прибор тлеющего разряда, в котором возможно управление зажиганием разряда с помощью специального пускового элект­

рода.

Устройство безнакального тиратрона-триода схематически показано на рис. 21.7а. Между цилиндрическим анодом А и ка­ тодом К, представляющим собой металлический стержень, по­ мещённый в стеклянную трубку1), установлен дополнительный электрод, называемый пусковым анодом (ПА). Пусковой анод имеет вид диска с отверстием. Он выполняет такие же функции, что и сетка в тиратронах с накалённым катодом. При подаче на пусковой анод импульса положительного напряжения зажи­

гается вначале разряд между ним и катодом, затем разряд пе­ ребрасывается на анод (если на последний подан достаточный положительный потенциал). Пусковая характеристика такого тиратрона положительная (рис. 21.8).

Устройство безнакального тиратрона-тетрода схематически показано на рис. 21.76. Между холодным катодом К и метал­ лическим стержнем А, играющим роль анода, расположены

■) Для того чтобы разряд происходил только с торца катода.

569