Iн  ne,

где n – число электронов, испускаемых катодом в единицу времени, e – величина заряда электрона.

П

I_н

лотность тока насыщенияj₀ зависит от температуры катода и работы выхода электрона из металла. Эта зависимость выражается формулой Ричардсона-Дэшмана:

j₀  BT², (1)

где В – эмиссионная постоянная, одинаковая для всех металлов;

Т – абсолютная температура катода; k – постоянная Больцмана;

А – работа выхода электрона из металла.

Таким образом, увеличение напряжения накала вызывает повышение температуры катода, и, следовательно, возрастание анодного тока при всех значениях анодного напряжения, в том числе и тока насыщения.

Зависимость анодного тока от анодного напряжения на участке кривой ab (см. рис. 1) приблизительно может быть описана законом Богуславского-Ленгмюра, называемым «законом трёх вторых»:

I_А  BU_А^3/2, (2)

где B – коэффициент, зависящий от формы и взаимного расположения катода и анода при прочих одинаковых условиях.

Семейством анодных характеристик диода (ВАХ) является совокупность графиков, изображающих зависимости анодного тока I_А от анодного напряжения U_А при различных фиксированных напряжениях накала U_Н, то есть:

Iа  f(uа) при uн  const.

Триод. Это электронная лампа с тремя электродами (катод, анод, сетка). Сетка расположена между катодом и анодом вблизи катода. При этом между сеткой и катодом создается сильное электрическое поле. Поэтому влияние потенциала сетки на анодный ток более значительно, чем влияние потенциала анода.

Назначением сетки является управление анодным током лампы (отсюда название сетки – управляющая или управляющий электрод). При положительном потенциале сетки усиливается ускоряющее электрическое поле между катодом и анодом, и анодный ток увеличивается, а при отрицательном – это поле ослабляется, и анодный ток уменьшается по сравнению с током лампы при нулевом потенциале сетки. При некотором отрицательном потенциале сетки ток через лампу прекращается, то есть лампа оказывается «запертой».

Минимальное по абсолютной величине и отрицательное по знаку напряжение между сеткой и катодом, при котором ток через лампу не течет, называется напряжением запирания.

При постоянном напряжении накала катода анодный ток в триоде зависит от разности потенциалов U_А между катодом и анодом (анодного напряжения) и напряжения между сеткой и катодом (сеточного напряжения) U_С, то есть является функцией двух переменных:

Iа  f(uа, uс) при uн  const.

Зависимость анодного тока от анодного напряжения при фиксированном значении сеточного напряжения и неизменном напряжении накала катода называется анодной характеристикой триода (рис. 2а):

Iа  f(uа) при uс  const и uн  const.

Зависимость анодного тока от сеточного напряжения при фиксированном значении анодного напряжения и неизменном напряжении накала катода называется анодно-сеточной характеристикой триода (рис. 2б):

Iа  f(uс) при uа  const и uн  const.

Важнейшими параметрами триода являются: внутреннее сопротивление R_i, крутизна анодно-сеточной характеристики S и коэффициент усиления лампы . Эти параметры зависят от сопротивления в цепи анода. В данной работе сопротивление в цепи анода отсутствует. Такой режим и параметры, соответствующие ему, называются статическими.

Выясним смысл перечисленных параметров триода, для чего рассмотрим зависимость анодного тока от анодного и сеточного напряжения при постоянном напряжении накала катода.

Полный дифференциал анодного тока:

dI_А  dU_A  dU_С. (3)

Индексы при частных производных означают, что в первом слагаемом дифференцирование производится при U_С  const, а во втором – при U_А  const.

Внутреннее дифференциальное сопротивление R_i лампы определяется из соотношения:

, (4)

и показывает, на сколько вольт надо изменить анодное напряжение при неизменном сеточном, чтобы анодный ток изменился на единицу.

Параметр

S  (5)

называется крутизной анодно-сеточной характеристики; он показывает скорость изменения анодного тока при изменении потенциала сетки, когда анодное напряжение постоянно.

Отношение

  (6)

позволяет сравнить влияние приращений анодного и сеточного напряжений на анодный ток и называется коэффициентом усиления лампы. Из формул (4), (5) и (6) видно, что

  SR_i. (7)

Приведенные параметры триода определяются по измеренным анодным и анодно-сеточным характеристикам.

На рис. 3 представлено семейство анодных характеристик триода. Кривые 1 и 2 сняты при близких значениях сеточных напряженийU_С1 и U_С2. Для определения параметров триода на графике выбирается некоторое значение анодного тока в пределах прямолинейной части характеристик I и II (точка А). Через эту точку проводится прямая, параллельная оси абсцисс, пересекающая кривые 1 и 2 (точки В, С), а через точку С проводится прямая, параллельная оси ординат, до пересечения с кривой 2 (точка D).

Характеристический треугольник ∆BCD содержит все данные, необходимые для определения параметра триода:

ВС  U_A; CD  I_A;

U_С1  U_С2  U_C.

По этим данным вычисляются

R_i  ; S  ;   . (8)

Как указывалось выше, параметры триода можно определить и по анодно-сеточным характеристикам, представленным на рис. 4. Из рисунка следует, что

R_i   ;S   ;   . (9)

Чтобы иметь возможность сравнивать значения параметров, вычисленных по формулам (8) и (9), необходимо выбирать на рис. 3 и рис. 4 близкие режимы работы триода.

Принципиальная схема включения лампы для снятия характеристик приведена на рис. 5, где Л – исследуемая лампа; А – анод; С – сетка; К – катод; PА – миллиамперметр для измерения анодного тока; PV 1 и PV 2 – вольтметры для измерения анодного и сеточного напряжений; В – выпрямитель, являющийся источником питания лампы.

В режиме отключения сетки (при этом U_С  0) лампа работает как диод. В режиме с включенной сеткой лампа работает как триод.