Глава 2.3.

МНОГОЭЛЕКТРОДНЫЕ ЛАМПЫ

1. Тетрод

Устройство и принцип действия тетрода. Тетродом называют четырехэлектродную лампу, имеющую катод, анод и две сетки — управляющую и экранирующую.

Назначение катода, анода и управляющей сетки и конструк­ция этих электродов такие же, как в триоде. Экранирующая сет­ка выполняется в виде проволочной спирали с малым шагом вит­ков, т. е. ее густота значительно больше, чем управляющей сетки. Как показывает само название, назначение экранирующей сет­ки — экранировать, т. е. защищать управляющую сетку и катод от воздействия электрического поля анода. Являясь электроста­тическим экраном, этот четвертый электрод должен быть не сплошным, а в виде сетки, чтобы электроны.эмиттируемые като­дом, попадали на анод. Экранирующая сетка должна ускорять движение электронов к аноду, поэтому на нее подается постоян­ное положительное напряжение. Для усиления экранирующего действия второй сетки уменьшают шаг ее витков и ставят верх­ний и нижний металлические экраны, соединенные с ней и защи­щающие управляющую сетку и катод от проникновения анодного поля сверху и снизу. Для уменьшения емкости между выводами анода и управляющей сетки один из них делают в нижний цоколь лампы, а другой — вверху баллона.

Схема включения тетрода приведена на рис. 2.11. В соответ­ствии с количеством элекродов в ней имеются четыре цепи: на­кала, анода, управляющей сетки и экранирующей сетки. Первые три цепи такие же, как для триода. Цепь экранирующей сетки содержит источник питания Е_Эу промежуток экранирующая сет­ка — катод лампы и соединенные провода. Разность потенциалов между экранирующей сеткой и катодом называют напряжением экранирующей сетки U₉, а ток в ее цепи — током экранирующей сетки /_э. Напряжение экранирующей сетки обычно меньше на­пряжения анода, а в практических схемах на экранирующую

6 Рис. 2.11. Условное графическое обозначение тетрода (а) и схема ёго включения (б)

сетку подается напряжение от источника питания анодной цепи через гасящий резистор. Поскольку экранирующая сетка имеет положительный потенциал, часть из потока электронов, идущих от катода к аноду, 'притягивается этой сеткой, создавая в ее цепи ток /_э. Поэтому происходит перераспределение токов между анодом и экранирующей сеткой в зависимости от их напряжений. Желательно, чтобы ток экранирующей сетки был возможно меньше.

На движение электронов к аноду влияет результирующее электрическое поле, созданное тремя электродами: анодом,

управляющей сеткой и экранирующей сеткой. Поэтому картина электрических полей в тетроде сложней, чем в триоде. Схемати­чески ее можно представить силовыми линиями полей анода (тонкие сплошные линии), экранирующей сетки (пунктирные ли­нии) и управляющей сетки (толстые сплошные линии) (рис. 2Л2). Поскольку экранирующая сетка густая и ее потенциал ниже по­тенциала анода, то большинство силовых линий, выходящих из анода, заканчивается у витков этой сетки, т. е. поле анода дей­ствует главным образом в промежутке между анодом и экрани­рующей сеткой. Небольшая часть силовых линий поля анода проникает к управляющей сетке и еще меньше — сквозь две сетки к катоду.

Ослабление электрического поля между анодом и управ­

ляющей сеткой означает, что уменьшается емкость между этими электродами С_ас. В зависимости от конструкции экранирующей сетки проходная емкость уменьшается в десятки и сотни раз по сравнению с триодом.

Значительное ослабление анодного поля у катода уменьшает влияние напряжения анода на ток анода, что приводит к отно­сительному увеличению влияния управляющей сетки, а следова­тельно, к увеличению коэффициента усиления лампы. Этим экра­нирующая сетка устраняет недостатки триода.

Ускоряющее поле в промежутке катод — сетка, как видно из рис. 2.12, создается главным образом положительным напряже­

нием экранирующей сетки. При отсутствии (7_Э, в промежутке катод — сетка ускоряющим будет только очень слабое электри­ческое поле анода. Оно не компенсирует тормозящего действия отрицательного пространственного заряда и управляющей сетки, и анодный ток равен нулю. Таким образом, если на экранирую­щую сетку напряжение не подано, лампа заперта.

Поскольку анодное поле сквозь две сетки очень мало влияет на движение электронов от катода, то долей анодного напряже­ния в действующем напряжении тетрода можно пренебречь:

(7_Д л U_с -j- D_cU_9y

где U_c и С/_э — напряжения управляющей и экранирующей се­ток; Д — проницаемость управляющей сетки.

Характеристики тетрода. Анодно-сеточной характеристикой тетрода называют зависимость тока анода от напряжения управ­ляющей сетки при постоянных напряжениях анода и экрани­рующей сетки (рис. 2.13, а):

/_а = /((У_с) при U_а = const и (7_Э = const.

Анодно-сеточная характеристика начинается в точке, лежа­щей на оси абсцисс и соответствующей запирающему напряже­нию управляющей сетки V_C3an. Величина запирающего напря­жения может быть найдена из условия, что ток становится рав­ным нулю, когда действующее напряжение сетки равно нулю:

Усзап D_CU₃.

Таким образом, абсолютная величина запирающего напря­жения, или сдвиг анодно-сеточной характеристики влево от начала координат, зависит в тетроде главным образом от прони-

Рис. 2.13. Анодно-сеточные (а) и анодная (б) харакеристики триода

цаемости управляющей сетки и напряжения экранирующей сет­ки и практически не зависит от анодного напряжения и общей проницаемости лампы. Поэтому в тетроде, в отличие от триода, можно получить большой коэффициент усиления лампы и до­статочно «левую» характеристику при невысоких анодных на­пряжениях.

Характеристики, снятые при одном и том же напряжении экранирующей сетки (У_э, но при разных постоянных напряже­ниях анода U_a\, (У_а2 и U_a3, выходят почти из одной точки узким расходящимся пучком, так как напряжение анода сквозь две сетки мало влияет на ток анода. При большем U_a характеристики немного круче, так как поток электронов от катода перераспре­деляется между анодом и экранирующей сеткой: на анод идет все большая доля электронов, и ток анода возрастает.

Повышение напряжения экранирующей сетки* заметно сдви­гает характеристику влево, так что при(Л₂>Ци весь пучок ха­рактеристик, снятых при различных напряжениях анода, пере­двинется влево.

Анодная характеристика тетрода представляет собой зависи-

мость тока анода от напряжения анода при постоянных напря­жениях управляющей и экранирующей сеток:

/_а = f(Ua) при U_c — const и U₃ = const .

Если одновременно с анодной характеристикой снимать за­висимость тока экранирующей сетки от напряжения анода, то можно установить следующее (рис. 2.13, б). При U._d — 0 все электроны, прошедшие сквозь управляющую сетку, попадают на экранирующую сетку, которая имеет положительный потенциал, поэтому ток экранирующей сетки имеет максимальное значение,

i U I

Катод у