8.3.2. Стабилитрон

Это двухэлектродный газоразрядный прибор, предназначенный для стабилизации напряжения. Пример конструкции стабилитрона показан на рис.8.12. Анод прибора представляет собой стержень, расположенный в центре баллона, а холодный катод имеет цилиндрическую форму и окружает анод. Баллон лампы изготовлен из стекла и заполнен смесью инертных газов (Ne-Ar,He-Ar) под давлением 10^-1…10⁴ Па.

Если с помощью внешнего переменного резистора, включенного в анодную цепь (как на рис. 8.10), изменять величину разрядного тока от нуля, то сначала возникает несамостоятельный разряд, который происходит при наличии только внешнего ионизатора. После образования тлеющего разряда плотность разрядного тока достигает нормальной плотности тока тлеющего разряда I_{cт. min}(рис.8.12,в), определяемой сочетанием материала катода и природы газа и мало зависящей от давления газа. При дальнейшем увеличении тока его плотность не изменяется вплоть до достижения величиныI_{cт. mах}. В интервале I_{cт. min}… I_{cт. mах}возрастание тока приводит лишь к расширению области катода, охваченной разрядом, при этом падение напряжения на разрядеU_стпрактически не меняется. Описанные процессы характерны для нормального тлеющего разряда, вольтамперная характеристика которого представлена на рис. 8.12,в.

После перехода в аномальный тлеющий разряд ВАХ стабилитрона становится резко возрастающей, вплоть до перехода к дуговому разряду.

Параметры стабилитронов.

1. U_ст=70…150 В – напряжение стабилизации, являющееся постоянным напряжением горения тлеющего разряда.

2. =0,02…0,06 – коэффициент стабилизации, представляющий отношение изменения стабилизированного напряжения ΔU_cтк величине напряжения стабилизацииU_cт.

3. I_стмах=30…40 мА – максимальный ток стабилизации.

Стабилитроны используются как для стабилизации напряжения, так и для работы в режиме опорного элемента. В настоящее время маломощные газоразрядные стабилитроны вытеснены полупроводниковыми стабилитронами.

8.3.3. Тиратрон

Представляет собой ионный трехэлектродный или четырехэлектродный прибор. Соответственно имеет одну или две сетки, выполненных в виде пластин с круглыми отверстиями. Кроме того, тиратроны имеют анод и холодный катод. Все электроды помещены в миниатюрный стеклянный баллон, заполненный инертным газом при давлении порядка 10³Па. Катод изготавливается из молибдена или никеля, активированного материалом с малой работой выхода (цезий, барий и др.), и имеет большую поверхность по сравнению с анодом, выполненным обычно из молибденовой проволоки. Анодные характеристики тиратроновU_а.=f(I_а) представляют собой обычную характеристику нормального тлеющего разряда (см. рис. 8.12.в).

Триодные тиратроны– это приборы с токовым управлением. Запуск тиратрона осуществляется при подаче напряжения между катодом и сеткой (рис.8.13,а). Образовавшиеся в промежутке электроны облегчают зажигание разряда в промежутке катод-анод. Пусковая характеристика представляет зависимостьU_а.з=f(I_с), гдеU_а.з– анодное напряжение зажигания,I_c– ток сетки (рис.8.13,б). После зажигания основного разряда сетка теряет свои управляющие свойства. Поэтому для выключения триодного тиратрона следует выключить анодное напряжение. При этом происходит деионизация плазмы в разрядном промежутке за время 10…100 мкс и управляющее действие сетки восстанавливается

Тетродные тиратроны– это газоразрядные приборы с потенциальным управлением, имеющие две управляющие сетки (рис. 8.14,а). на первую сетку подается положительное напряжение 50…100 В, обеспечивающее вспомогательный разряд между катодом и первой сеткой. При увеличении положительного напряженияU_c2на второй управляющей сетке тормозящее поле между сетками уменьшается, электроны проходят к аноду и в пространстве между второй сеткой и анодом ионизируют газ, вызывая появление тлеющего разряда. Пусковая характеристика представляет зависимостьU_аз=f(U_с2). Таким образом, зажиганием разряда можно управлять за счет изменения токаI_с1первой сетки и напряжениемU_с2на второй.

Параметры тиратронов.

1. U_а.з.,U_с1иU_с2– напряжения на электродах относительно катода при возникновении разряда, В.

2. I_а – максимальное значение анодного тока, мА.

3. t_вос– время восстановления, мкс.

4. I_пуск– пусковой ток, мкА.

5. U_пуск– пусковое напряжение, В.

Тиратроны используются как индикаторы и генераторы релаксационных колебаний и как другие активные элементы схем. В настоящее время тиратроны вытеснены полупроводниковыми приборами – тиристорами. Однако, импульсные тиратроны применяются широко – преимущественно в цепях формирования мощных импульсов электрического тока (главным образом в качестве коммутирующих приборов в модуляторахпередатчиков радиолокационных станций).

Контрольные вопросы и упражнения

1. В чем заключаются отличия электронных вакуумных приборов от газоразрядных приборов ?

2. Дайте определение работы выхода электронов. Что такое сила зеркального изображения ?

3. Перечислите виды эмиссии электронов из твердых тел.

4. По формуле (8.3) рассчитайте при комнатной температуре плотность тока термоэлектронной эмиссии j_в из катода с работой выхода χ =2 эВ. Во сколько раз увеличится значение j_в при температуре 1800 К ?

5. Рассчитайте минимальную длину волны света, необходимую для возбуждения фотоэлектронной эмиссии из катода с работой выхода χ =1 эВ.

6. Разновидности термокатодов, их основные параметры.

7. Проведите классификацию электронных ламп.

8. Основные характеристики электровакуумных триодов.

9. Особенности функционирования тетродов и пентодов.

10. Принцип действия и особенности конструкций вакуумных интегральных схем.

11. Объясните основные физические процессы, происходящие в тлеющем разряде.

12. Принцип действия стабилитрона, его основные параметры.

13. Принцип действия и основные характеристики тиратронов.

Вакуумно-интегральная схема 245

Коэффициент

- токораспределения 240

Сила

- зеркального изображения 236

Слой

- двойной электрический 235

Стабилитрон 247

Термокатод 236

Тиратрон 248

Тлеющий разряд 246

Электронные лампы

- диод 238

- пентод 244

- тетрод 243

- триод 239

Эмиссия

- вторичная электронная 237

- термоэлектронная 236

- фотоэлектронная 237

- электростатическая (автоэлектронная) 238