5. Триоды
Триодом называют трёхэлектродный электровакуумный прибор, имеющий катод, анод и сетку. Сетка располагается возле катода, воздействует на объёмный заряд и служит для управления величинойанодного тока в приборе. Схематическое изображение триода ираспределение потенциала в нем показано на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Принципиальная схема вакуумного триода(а) и распределение
потенциала в приборе (б)
Для расчета анодного тока в триоде с использованием уравнения трёхвторых, его сводят к эквивалентному диоду с напряжением Uд, называемымдействующим. Это напряжение, обеспечивающее ток в эквивалентномдиоде, равный току в триоде при напряжении на аноде Uаи напряжении насетке Uс:
(2.7)
Величина D называется проницаемостью сетки. Она показывает, восколько раз слабее воздействие потенциала анода на поле в катоднойобласти триода по сравнению с потенциалом сетки и представляет собойотношение емкостей между анодом и катодом и сеткой и катодом:
D = Сак/Сск.
Важнейшими характеристиками триода являются зависимости анодноготока от анодного напряжения при различных сеточных напряжениях(анодные характеристики) и зависимости анодного тока от напряжения насетке при различных анодных напряжениях (анодно-сеточныехарактеристики) (рис. 2.4.)
Рис. 2.4. Анодные (а) и анодно-сеточные (б) характеристики триода
Основные параметры триодов:
крутизна характеристики S = dIa/dUc,
внутреннее сопротивление Ri = dUa/dIa,
коэффициент усиления m = dUa/dUc.
Связь между параметрами триода можно определить из уравнения длядифференциала полного тока в виде:
= Ri S (2.8)
Последнее уравнение носит название внутреннего уравнения триода илисоотношения Баркгаузена. Триоды могут применяться как мощные усилители и генераторы впередающих станциях и других промышленных установках. Триоды имеютсравнительно небольшие коэффициенты усиления и значительнуюпроходную ёмкость. Последняя создаёт обратную связь между входной ивыходной цепями, что искажает частотные и фазочастотные характеристикитриода.
Многоэлектродные лампы
Недостатки триода могут быть устранены введением в лампуэкранирующей сетки, расположенной между управляющей сеткой и анодом. Наличие экранирующей сетки приводит к резкому снижению ёмкости сетка-анод и ослаблению влияния поля анода на потенциал вблизи катода лампы, что приводит к увеличению коэффициента усиления. На экранирующуюсетку подаётся положительный потенциал, соизмеримый по значению спотенциалом анода. Соседство двух близкорасположенных положительныхэлектродов вызывает обмен вторичными электронами, в результате чегоможет наблюдаться уменьшение анодного тока и возрастание тока наэкранирующую сетку. Этот эффект получил название динатронного.
Динатронный эффект в тетроде приводит к возникновению паразитнойгенерации из-за появления на ВАХ участка с отрицательнымдифференциальным сопротивлением, к дополнительному расходу мощностив цепи экранирующей сетки, нелинейным искажением усиливаемогосигнала, увеличению шумов и т.д.
В лучевых тетродах динатронный эффект устраняют путёмформирования плотных потоков первичных электронов (лучей), объёмныйзаряд в которых создаёт потенциальный барьер, препятствующий попаданиювторичных электронов с анода на экранирующую сетку. Лучеобразование втетроде достигается расположением экранирующей сетки в «электроннойтени» управляющей сетки и путем введения в лампу дополнительныхлучеобразующих пластин. Схема лучевого тетрода и распределениепотенциала в нём иллюстрируется рис. 2.5.
Рис. 2.5. Распределение потенциала в лучевом тетроде
В пентоде динатронный эффект устраняется путём введения междуэкранирующей сеткой и анодом дополнительной защитной сетки, соединённой с катодом (рис. 2.6).
Рис. 2.6. Схема пентода и распределение потенциала в нем
Для описания движения электронов в тетродах и пентодах так же можноиспользовать уравнение трёх вторых с введением действующегонапряжения.
Примеры анодно-сеточных и анодныххарактеристик пентодовприведены на рис. 2.7.
Рис. 2.7. Характеристики пентодов:
а) – анодные характеристики, б) – анодно-сеточные характеристики
Многоэлектродные лампы характеризуются теми же параметрами, что итриоды. Крутизна лучевых тетродов составляет 3–30 мА/В, пентодов1–70 мА/В, внутреннее сопротивление составляет от десятков КОм доединиц МОм, а коэффициент усиления пентодов достигает несколькихтысяч.