Описание установки

Используем приборы (рис.6.5): электровакуумный диод с вольфрамовым катодом Д, амперметр анодного тока , вольтметр анодного напряжения , источник анодного напряжения (на схеме не показан), амперметр тока накала катода , вольтметр для измерения напряжения накала, источник для питания накала (на схеме не показан).и измеряются для определения сопротивления катода , а по сопротивлению можно найти температуру нагретого катода, зная сопротивление катода при комнатной температуре.

Рис.6.5. Принципиальная схема для снятия вольтамперных характеристик

диода Д при различных температурах катода

Задание

1. Соберите схему для снятия вольтамперных характеристик (см. рис.6.5).

В работе используются измерительные приборы, в которых могут быть установлены различные пределы измерения. Исходя из известных максимальных значений напряжения накала (указаны на рабочем месте) и анодного напряжения , определите максимально возможные пределы накального и анодного вольтметров и установите их.

Включите источник питания накала диода и, измерив максимальный ток накала, определите максимально возможный предел измерения накального амперметра и установите его.

Определите цену деления анодного и накального вольтметров и накального амперметра. При всех дальнейших измерениях пределы измерения анодного и накального вольтметров и накаль­ного амперметра не меняются.

2. Снимите несколько вольтамперных характеристик диода при различных напряжениях накала . Результаты измерений следует записать в заранее подготовленную таблицу.

Для снятия вольтамперной характеристики установите нужное значение и запишите в таблицу и ток накала . Снимать вольтамперную характеристику удобно с установления максимального значения анодного напряжения с последующим его понижением. Установив максимальное и получив максимальное значение анодного тока , определите минимально возможный предел измерения анодного амперметра и установите его. Определите цену деления анодного амперметра и запишите ее в таблицу. Все токи и напряжения заносятся в таблицу в делениях шкалы прибора и в дальнейшем пересчитываются в амперы (миллиамперы) и вольты.

Удобно брать одни и те же напряжения на аноде для различных вольтамперных характеристик.

Необходимо следить, чтобы при снятии вольтамперной характеристики ток накала не менялся.

3. Постройте графики вольтамперных характеристик ().

4. По графикам определите .

5. Вычислите сопротивление катода и определите температуры катода Т, при которых снимались вольтамперные характеристики.

Температуру катода можно определить, воспользовавшись зависимостью сопротивления материала катода от температуры. В нашем диапазоне температур (300-2500 К) эту зависимость можно приближенно считать линейной: , где — сопротивле­ние катода при температуре T, а и В — константы (для вольфрама К). Если при комнатной температуресопротивление равно , то, используя приведенную выше формулу для , можно получить формулу для определения температуры катода:

. (6.3)

6. Постройте графики и(Т — в единицах Кельвина).

7. Вычислите в электронвольтах работу выхода е вольфрама по угловому коэффициенту прямой графика . Для этого тангенс угла наклона прямой умножьте на постоянную Больцманаk (см. формулу (6.2)).