17. Трехэлектродные лампы (триоды)

Триод имеет дополнительный электрод, выполненный в виде металлической сетки. Сетка располагается ближе к катоду, чем к аноду. Поэтому изменение сеточного напряжения значительно сильнее влияет на напряженность электрического поля вблизи катода, а, следовательно, и на анодный ток. Поэтому сетку называют управляющей сеткой.

Анодный ток триода можно рассчитать путем замены триода эквивалентным диодом, если на месте сетки расположить анод, а действие анода считать ослабленным экранированием сетки (см. рисунок). В таком диоде при некотором анодном напряжении анодный ток I_a равен анодному току в триоде. Это напряжение эквивалентного диода, называемое действующим, выражается формулой _.

Смысл этой формулы заключается в следующем. Сетка действует своим полем в полную силу (без ослабления), а поле, создаваемое анодным напряжением в пространстве катод – сетка, ослаблено (см. рисунок) за счет экранирующего действия сетки. Ослабление действия анода характеризуется проницаемостью сетки D. Чем гуще сетка, тем меньше проницаемость D.

В эквивалентном диоде роль анодного напряжения выполняет , поэтому закон степени 3/2-х для триода запишется так _.

С помощью закона 3/2-х можно найти при данном напряжении анода V_а запирающее напряжение на сетке V_с0, при котором анодный ток обращается в нуль (I_a = 0): _.

Отсюда следует, что _.

_{Из этого соотношения видно, что, чем меньше D, тем меньше (по абсолютному значению) запирающее напряжение Vc0.}

_{На практике функцию Ia = f(Vc, Va) принято характеризовать двумя семействами кривых, называемых анодно-сеточными и анодными характеристиками.}

_{З ависимость это анодно-сеточная характеристика.}

_{Зависимость это анодная характеристика.}

Анодный ток изменяется нелинейно как с изменением V_c, так и с изменением V_a. Только на средних участках эти характеристики почти линейны, так что здесь приблизительно соблюдается закон Ома.

Параметры триода:

Крутизна или .

Внутреннее сопротивление или .

Статический коэффициент усиления Внутреннее уравнение лампы

Запишем зависимость анодного тока от напряжений V_c и V_a в виде полного дифференциала:

или .

При постоянстве анодного тока (Ia = const): dIa = 0. Тогда

.

Откуда получаем: Однако по определению. Поэтому _.

Эта формула называется внутренним уравнением лампы.

Найдем связь между D и μ:

При Ia = const согласно закону 3/2-х, Vд = Vc +DVa = const. Или

dVд = dVc + DdVa = 0. Откуда получаем , или

Согласно (3), чем меньше проницаемость D, то есть, чем гуще сетка, тем больше коэффициент усиления μ.

Межэлектродные емкости

Емкость между сеткой и катодом ССК называется входной емкостью. Емкость между сеткой и анодом САС называется проходной. Емкость между анодом и катодом САК называется выходной.

Особенно «неприятной» является проходная емкость С_АС, поскольку она осуществляет положительную обратную связь между сеточной и анодной цепями.

Недостатки триодов

1. В триодах нельзя совместить высокий коэффициент усиления μ и «левую» анодно-сеточную характеристику. Действительно, при увеличении μ уменьшается D и, соответственно, уменьшается по модулю величина V_c0 (V_c0 = ̶ DV_a): V_c0 (отрицательное) движется вправо по оси V_c, следовательно, и вся анодно-сеточная характеристика сдвигается вправо.

2. В триодах слишком большая проходная емкость.

3. В триодах сравнительно невысокое внутреннее сопротивление R_i. В резонансных усилительных каскадах сопротивление R_i шунтирует анодный колебательный контур и тем самым ухудшает его резонансные свойства (добротность).

Эти недостатки почти полностью устраняются введением дополнительной сетки.