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 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.

3. Тетроды и пентоды

Четырехэлектродные лампы – тетроды имеют вторую сетку, называемую экранирующей или экранной. Эта сетка располагается между управляющей сеткой и анодом.

Действие экранирующей сетки заключается в том, что она экранирует катод и управляющую сетку от действия анода. Экранирующая сетка делается более густой, чем управляющая, и задерживает большую часть поля анода и, соответственно, существенно уменьшает проходную емкость С_с1.

Ослабление поля анода экранной сеткой (2-й сеткой) характеризуется проницаемостью D₂, а ослабление поля управляющей сеткой (1-й сеткой) – проницаемостью D₁. Результирующая проницаемость обеих сеток D есть произведение D₁ и D₂:

.

Статический коэффициент усиления, соответственно, равен

.

Тетрод также заменяют эквивалентным диодом, в котором действующим напряжением является напряжение:

. (4)

На экранную сетку подается постоянное положительное напряжение, равное (20 – 50)% от анодного. Оно создает на участке катод – экранная сетка ускоряющее электрическое поле, необходимое для движения электронов к аноду (поскольку поле анода сильно ослаблено двумя сетками).

Слагаемое D₁D₂V_a в (4) мало и им можно пренебречь. Тогда (4) переходит в

. (5)

Для того чтобы запереть лампу, надо, чтобы V_д = 0. Тогда из (5) получаем напряжение на управляющей сетке, при котором происходит запирания лампы, :

. (6)

Поскольку управляющая сетка не густая, ее проницаемость D₁ – большая величина и поэтому согласно (6) большая по модулю величина и находится далеко от нуля (слева !). Это означает, что в тетроде анодно-сеточная характеристика является «левой».

Поскольку μ определяется произведением , то результирующая проницаемость значительно меньше единицы: D << 1 (D₁ < 1, D₂ << 1). Следовательно, статический коэффициент усиления μ – большая величина. Таким образом, мы получаем, что при большом μ тетрод имеет левые анодно-сеточные характеристики.

Существенным недостатком тетрода является динатронный эффект анода, заключающийся в уменьшении анодного тока I_a и в возникновении тока экранной сетки I_c2 при V_c2 > V_a (в отдельные промежутки времени при значительных амплитудах колебания анодного напряжения).

Сущность динатронного эффекта заключается в следующем. Электроны, ударяя в анод, выбивают из него вторичные электроны (происходит вторичная электронная эмиссия). В принципе, вторичная электронная эмиссия из анода существует и в диоде и в триоде. Однако в них она не вызывает отрицательных последствий, поскольку в них вторичные электроны возвращаются на анод, так как он всегда имеет наибольший потенциал по сравнению с другими электродами. В тетроде же при V_c2 > V_a вторичные электроны собираются экранной сеткой и создают ток I_c2.

Для устранения динатронного эффекта вводится еще одна – третья сетка, называемая защитной или антидинатронной сеткой, и лампа становится пентодом.

Защитная сетка в пентоде обычно соединяется с катодом, то есть имеет отрицательный потенциал относительно анода. Электрическое поле, созданное в промежутке анод – защитная сетка, тормозит, останавливает и возвращает на анод вторичные электроны.