к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Электронные лампы

Электронные лампы - электровакуумные приборы, в которых поток свободных электронов, эмитируемых термоэлектронным катодом, движется в высоком вакууме и управляется по плотности и направлению движения с помощью электрич. полей, создаваемых потенциалами на электродах прибора. Электронные лампы используются для выпрямления перем. тока (диоды - простейшие двухэлектродные лампы, в которых анодный ток управляется электрическим полем анода), генерирования, усиления и преобразования эл--магн. колебаний (сеточные многоэлектродные электронные лампы, где управление электронным потоком осуществляется гл. обр. с помощью сеток).

Работа электронных ламп основана на физ. особенностях их вольт-амперных характеристик (BAX) - зависимости силы тока от потенциалов соответствующих электродов.

5116-67.jpg

Рис. 1. Теоретическая вольтамперная характеристика диода при двух различных температурах (T1 и T2) катода: I - область объёмного электронного заряда; II - область токов насыщения.

Теоретическая BAX диода, катод и анод которого изготовлены из одинакового материала, имеет вид, представленный на рис. 1 (реальные характеристики диода не имеют принципиальных отличий от теоретической). На этой характеристике различают два участка: I - область объёмного электронного заряда, где зависимость анодного тока ia от анодного потенциала Ua определяется Ленгмюра формулой:

5116-68.jpg

и II-область токов насыщения, где зависимость ia от Ua даётся выражением:

5116-69.jpg

где i- ток эмиссии катода, е - заряд электрона. Коэффициенты С и b в ф-лах (1) и (2) зависят от размеров межэлектродного промежутка и конструкции электродов.

В области насыщения сила тока iа в диоде очень слабо зависит от потенциала анода Uа (см. Шоттки эффект ),и поэтому этот участок характеристики не представляет практического интереса для целей управления анодным током с помощью анодного потенциала. Область токов насыщения используется для выпрямления перем. тока.

Практически важный интерес имеет область объёмного электронного заряда с ярко выраженной зависимостью ia от Ua. Все сеточные электронные лампы - триоды, тетроды, пентоды, гексоды, гептоды, октоды (названия даны по числу электродов соответствующих электронных ламп) - работают в области объёмного заряда, где колебания температуры катода в пределах от T1 до T2 (рис. 1) не изменяют положения BAX, а сказываются лишь на значениях токов насыщения. Впервые свойства BAX в области объёмного электронного заряда были реализованы в трёхэлектродной лампе (триоде) как для усиления, так и для генерирования эл--магн. колебаний.

Конструктивно триод отличается от диода тем, что в межэлектродное пространство последнего вблизи катода вводят третий управляющий электрод - сетку, проницаемую для электронного потока, движущегося с катода на анод. Такой триод с потенциалом на управляющей сетке Uc, а на аноде- Uа можно рассматривать как эквивалентный диод с действующим анодным потенциалом Uд=Uc + DUa и вольт-амперной характеристикой, определяемой в области объёмного электронного заряда зависимостью

5116-70.jpg

где D - проницаемость триода.

Наличие сетки в триоде открывает возможности более эфф. управления анодным током по сравнению с диодом. Если последний имеет единственную BAX в режиме объёмного электронного заряда, то триод - целые семейства как анодно-сеточных (рис. 2), так и анодных характеристик (рис. 3).

5116-71.jpg

Рис. 2. Семейство анодно-сеточных характеристик триода.

5116-72.jpg

Рис. 3. Семейство анодных характеристик триода.

Триод заданной конструкции характеризуется следующими параметрами:

5116-73.jpg

Параметры триода связаны простым соотношением m = SRi, называемым внутренним уравнением триода, которое соответствует его характеристикам в стационарном режиме работы, без нагрузки в его анодной и сеточных цепях.

Усилит. свойства триода наиб. ярко проявляются при подаче на его сетку перем. напряжения 5116-74.jpg небольшой амплитуды. При этом даже слабые изменения потенциала сетки вызывают заметные изменения анодного тока iа и соответствующие изменения полезной перем. мощности P~a, выделяемой в нагрузке Rа анодной цепи: 5116-75.jpgRа или 5116-76.jpg , где 5116-77.jpg. Работа триода в режиме генерирования колебаний характеризуется наличием в анодной цепи колебат. контура (ёмкостей и индуктивностей), генерирующего эл--магн. колебания, при этом уровень выходной мощности намного выше, чем в режиме усиления.

В тетроде, равно как и в др. многосеточных электронных лампах, выполняется закон трёх вторых в виде 5116-78.jpg=СUд3/2, где 5116-79.jpg-суммарный ток, отбираемый в цепи всех электродов ламп из области объёмного электронного заряда, a Ua=Uc1+DUc2 + D1D2Ua, где, в свою очередь, D1 и D2 - проницаемости первой (управляющей) и второй (экранирующей) сеток тетрода. Введение второй сетки в тетроде позволяет повысить крутизну его характеристики и, следовательно, коэф. усиления прибора. Однако в тетроде, экранирующая сетка которого имеет положит. потенциал, близкий по своему значению к анодному, очень сильно проявляется динатронный эффект - вторичная электронная эмиссия с анода на экранирующую сетку, ток которой нарушает работу прибора. Для устранения этого эффекта в пространство между экранирующей сеткой и анодом вводится дополнительная третья сетка-защитная (анти-динатронная) с потенциалом катода. В таком приборе - пентоде-устраняется влияние динатронного эффекта и сохраняется высокое значение коэф. усиления. Устранение динатронного эффекта возможно также в лучевых тетродах. В таких приборах с конструктивными особенностями экранирующей сетки поток электронов с катода разбивается на ряд лучей с высокой плотностью объёмного электронного заряда вблизи анода, что препятствует потоку вторичных электронов на экранирующую сетку. Параметры тетрода и пентода, определяемые при пост. потенциалах сеток (экранирующей для тетрода, экранирующей и защитной для пентода), соответствуют, как и в случае триода, внутр. ур-нию лампы в виде m = SRi.

С целью практической реализации принципа супергетеродинного усиления в радиоприёмной аппаратуре (см. Супергетеродин, Радиоприёмные устройства) были разработаны специальные многоэлектродные электронные лампы, из которых можно выделить две группы: смесительные (гексод - шестиэлек-тродная лампа), служащие только для смешения частот, и преобразовательные (гептод-семиэлектродная лампа и октод - восьмиэлектродная), в которых гетеродин и смеситель объединены в одном баллоне. К специальным электронным лампам относятся также комбинированные их варианты, состоящие из двух и более систем электродов: двойные триоды, диод-триод, триод-пентод, триод-гексод и др.

Разработана целая серия широкополосных усилительных электронных ламп, которые используются в электронной аппаратуре для усиления импульсных сигналов, имеющих очень широкий частотный спектр. Для детектирования, усиления и измерения слабых токов (на уровне ~ 10-17А) применяются электрометрические электронные лампы с высоким входным сопротивлением. Такие лампы дают усиление по току в сотни миллионов раз. Электронные лампы со специальными характеристиками используются в космических аппаратах, в реакторных зонах высокого уровня излучения и темератур, в системах автоматического регулирования горячих цехов, в измерительной технике и других сферах, где применение полупроводниковых компонентов невозможно по причине высоких температур и интенсивных излучений.

Исследования T. Эдисона, Дж. Флеминга, Л. Де Фореста, А. Мейснера, В. Шоттки, И. Ленгмюра, С. А. Богуславского, M. А. Бонч-Бруевича и множества других изобретателей и учёных привели к открытию электронных ламп и созданию их теории.

В 1-й пол. 20 в. электронные лампы оказали решающее влияние на развитие многих отраслей науки и промышленности. На их основе возникли радиосвязь, радиовещание, телевидение, радиолокация, ЭВМ первого поколения и др. В связи с развитием твердотельной электроники функции приёма и усиления эл--магн. колебаний перешли от электронных ламп к их твердотельным аналогам. Однако функции генерирования радиочастотных колебаний повыш. мощности остались за генераторными электронными лампами, выполненными в металлокерамич. оболочке, с охлаждаемыми анодами и др. конструктивными особенностями.

Литература по электронным лампам

  1. Царев Б. M., Расчет и конструирование электронных ламп, 3 изд., M., 1967;
  2. Кацман Ю. А., Электронные лампы. Теория, основы расчета и проектирования, 3 изд., M., 1979;
  3. Клейнер Э. Ю., Основы теории электронных ламп, M., 1974;
  4. Морозова И. Г., Физика электронных приборов, M., 1980.

Б. В. Бондаренко, В. И. Макуха.

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что релятивизм (СТО и ОТО) не является истинной наукой? - Истинная наука обязательно опирается на причинность и законы природы, данные нам в физических явлениях (фактах). В отличие от этого СТО и ОТО построены на аксиоматических постулатах, то есть принципиально недоказуемых догматах, в которые обязаны верить последователи этих учений. То есть релятивизм есть форма религии, культа, раздуваемого политической машиной мифического авторитета Эйнштейна и верных его последователей, возводимых в ранг святых от релятивистской физики. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution