Триод

Нижегородский государственный университет имени Н.И. Лобачевского

Радиофизический факультет

Отч¼т по лабораторной работе:

Исследование принципов статического управления электронным потоком в триоде

Работу выполнил: студент 435 группы

Нижний Новгород 2013 год

Содержание

5.5Зависимость анодного тока от напряжения на аноде при постоянном напряжении на сетке в -8 вольт . . . . . . . . . 12

5.6Зависимость анодного тока от напряжения на аноде при постоянном напряжении на сетке в -8 вольт . . . . . . . . . 13

5.7Зависимость внутреннего сопротивления от напряжения на аноде при постоянном напряжении на сетке в -8 вольт . 14

5.8Зависимость внутреннего сопротивления от напряжения

на сетке при постоянном напряжении на аноде в 220 вольт 15

5.9Зависимость динамического коэффициента усиления от

напряжения на сетке при постоянном напряжении на аноде в 220 В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1Цель работы

Исследовать принципы статического управления электронным потоком в триоде, измерить характеристики и параметры триода.

2Принципиальная схема электрической цепи

Вообще говоря, в работе используются две схемы. Одна - для измерения крутизны триода, вторая - для измерения внутреннего сопротивления триода.

ода может управляться не только изменением потенциала анода, но и изменением потенциала сетки. Основным рабочим режимом триода является, как и в диоде, режим ограничения тока пространственным зарядом.

Для описания свойств триода необходимо знать зависимости сеточного и анодного токов от подаваемых напряжений.

Наиболее важной для практических приложений является зависимость Ja = Ja(Uc; Ua). Ïðè Uc = const эта зависимость приобретает вид:

И называется анодной характеристикой. Аналогично вторая зависимость:

Называется анодно-сеточной характеристикой триода.

В диоде ток катода в режиме ограниче- ния тока пространственным зарядом определяется из условия равенства нулю полного поля на его поверхности.

Величина Ek определяется как сумма поля электродов и поля пространственного заряда:

Ïîëå Eel определяется геометрией электродов и потенциалами на них, т.е. это фактически поле холодного (без пучка) диода. Поле E òî-

ком пучка. Таким образом, режим ограничения тока пространственным зарядом наступает в диоде тогда, когда поле электронного пучка полностью компенсирует ¾холодное¿ поле электродов. Поэтому ток катода определяется холодным полем на катоде Eel. Отсюда следует вывод, что

если поля Eэл в диоде и триоде равны, то равны и их катодные токи. Такой диод называется эквивалентным диодом.

Изменение потенциала сетки влияет в основном на электрическое поле между катодом и сеткой;

При потенциалах сетки, меньших некоторой величины Uclose, ïîëå â ëþ- бой точке поверхности катода делается тормозящим, а, следовательно, при Uc < Uclose ток катода должен отсутствовать. Uclose называется запи-

рающим потенциалом сетки или потенциалом отсечки . При потенциалах сетки выше запирающего ускоряющее поле анода достигает катода (положительные эквипотенциали провисают в промежутках между витками сетки). Ускоряющее поле сначала образуется вблизи тех участков поверхности катода, которые лежат против зазоров между витками, а затем распространяется на весь катод. Таким образом, при повышении потенциала сетки сначала ток катода отбирается с указанных выше участков (островной эффект), а затем переходит на всю поверхность катода. Т.е. площадь эмиссии является переменной вели- чиной. При боль- ших отрицательных Uc распределение потенциала имеет ярко выражен-

ный двумерный характер, и лишь затем, по мере повышения потенциала сетки, эквипотенциальные поверхности вблизи катода постепенно принимают форму плоскостей, а распределение потенциала становится практически линейным, что характерно для плоского диода. Таким образом, при больших отрицательных Uc закон ¾3/2¿ не будет выполняться даже для плотности тока вследствие двумерности распределение потенциала.

В целом можно констатировать, что вблизи точки запирания закон ¾3/2¿ не выполняется. При положительных потенциалах сетки закон ¾3/2¿ для катодного тока выполняется, т.к. эквипотенциали близки к плоским. Однако при вычислении анодного тока необходимо учитывать распределение тока в триоде между сеткой и анодом, т.е. располагать величиной коэффициента токораспределения:

Режим прямого перехвата

В пространстве между сеткой и анодом отсутствуют электроны, возвращающиеся к сетке. При изменении Uc

Ua в указанных пределах K меня-

ется только за счет изменения той доли электронов, которая непосредственно перехватывается витками сетки на пути к аноду. Величина K в режиме прямого перехвата удовлетворительно описывается формулой, получаемой в предположении прямолинейности траекторий электронов между катодом и анодом, т.е. приближенно равна отношению площадей анода и сетки.

Режим возврата Начиная с того момента, когда формируются траектории электронов,

касающиеся поверхности анода , в пространстве между сеткой и анодом появляются электроны, возвращающиеся к сетке. При увеличении U

Ua

число их быстро возрастает. Для согласия величины K с опытными данными здесь необходимо учитывать существенное повышение плотности пространственного заряда между сеткой и анодом, связанное с нали- чием там замедленных электронов. Пространственный заряд вызывает понижение потенциала во всех точках области между сеткой и анодом, способствуя образованию минимума потенциала. Если Umin потенциал минимума, то на анод попадут только те электроны, которые преодолевают тормозящую разность потенциалов ( U Umin). Легко видеть, что

этот механизм смещает границу между режимами возврата и прямого перехвата в сторону больших U

U и тем сильнее, чем больше ток.

Параметры триода

Триод принято характеризовать тремя параметрами. Величина

является отношением бесконечно малых приращений анодного тока и напряжения на сетке и называется крутизной триода.

Параметр

называется внутренним сопротивлением. Геометрически этот параметр характеризует наклон анодных характеристик триода.

Важнейшим свойством триода, определяющим его способность усиливать напряжение, является то, что малые изменения потенциала сетки эквивалентны в смысле воздействия на анодный ток большим изменениям потенциала анода, т.к. анод экранирован сеткой от катода и расположен от последнего дальше, чем сетка. Это свойство характеризуется статическим коэффициентом усиления по напряжению.

5Результаты измерений

5.1Зависимость анодного тока от напряжения на сетке при напряжении на аноде в 220 вольт

Результаты измерений:

Таблица 1: Ia = f(Uc)Ua=220V

Рис. 1: Зависимость анодного тока от напряжения на сетке при напряжении на аноде в 220 вольт

5.2Зависимость анодного тока от напряжения на сетке при постоянном напряжении на аноде в 150 вольт

Результаты измерений:

Таблица 2: Ia = f(Uc)Ua=150V

Рис. 2: Зависимость анодного тока от напряжения на сетке при постоянном напряжении на аноде в 150 вольт