Триоды. Устройство и принцип действия

Объектом управления является пространственный заряд электро нов, эмиттированных катодом.

Степень влияния определяется расстоянием соответствующего электрода к катоду.

Управляющая сетка расположена ближе к катоду, чем анод, и поэтому влияние электрического поля управляющей сетки на пространственный заряд у катода соответ ственно больше, чем поля анода. У правляющая сетка является электростатическим экраном между анодом и катодом. Это означает, что не все электрические силовые линии поля анода достигают катода, так как часть этих линий замыкается на сетке, что приводит к соответствующему уменьшению воздействия поля анода на пространственный заряд, распо ложенный у поверхности катода.

Подадим постоянное напряжение между анодом и катодом U а плюсом на анод и будем менять напряжение между управляюще й сеткой и катодом Uc по величине и по знаку (рис. 3). При подаче отрицательного напряжени я на сетку для электронов пространственного заряда создается тормозящее поле, поэтому в каж дой точке между сеткой и катодом на электроны действует поле, образовавшееся в результате взаимодействия между ускоряющим полем анода и тормозящим полем сетки. При определенном отрицательном напряжении Uc анодный ток становится равным нулю, тормозящее поле создается не только у витков сетки, но и в промежутках между ними, п репятствуя пролету электронов от катода к аноду. При этом пространственный заряд у катода имеет наибольшую плотность. Будем уменьшать отрицательное напряжение на сетке, результирующее поле между витками сетки меняется и становится ускоряющим для электронов. Чем меньше отрицатель ное напряжение на сетке, тем сильнее действует ускоряющее поле и тем больше стан о вится ток I а. При подаче положительного напряжения + Uc электроны получают ускорение не только за счет поля анода, но также и за счет поля сетки.

Анодный ток становится еще больше.

Однако часть электронов притягивается непосредственно к виткам сетки и образует ток сетки Iс. рис.3 Таким образом, при положительном напряжении на сетке об щ ий катодный ток I к разветвляется на два тока: анодный Iа и сеточный Iс. 3. ДЕ Й СТВУЮЩЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ В ТРИОДЕ В свое время советский ученый М. А. Бонч-Бруевич предложил заменить триод при анализе его работы эквивалентным диодом.

Анодное напряжение эквивалентного диода, при котором катодные токи обеих ламп равны, называется действующим напряжением триода . Вывод формулы действующего напряжения для триода дает следующий результат: U д= Uc+DUa г де Uд — действующее напряжение, D — проницаемость триода. D=C ак /Cc к где Сак — емкость анод — катод, Сск — емкость сетка — катод. Проницаемость триода Д к емкость анод — катод меньше е мкости сетка — катод. Это объясняется тем, что электроды анод — катод расположены дальше, чем сетка — катод и, самое главное, с етка экранирует анод от кат ода, тем самым уменьшая емкость Сас.

Уравнение дей с твующего напряжения учитывает, что поле управляющей сетки непосредственно воздействует на пространственный заряд, а поле анода ослаблено экраном, которым является сетка. Меру ослабления действия поля анода на пространственный заряд у катода за счет экранирующего действия сетки учитывает проницаемость D, которая зависит от шага намотки сетки. Чем гуще намотана сетка, тем больше силовых линий электрического поля анода замкнется на сетке и соответственно меньшее количество попадет на катод. При более густой намотке сетки уменьшается емкость Сак и увеличивается емкость Сск, а следовательно, D уменьшается. В триодах D меняется в пределах от 0,25 до 0,01. Пользуясь формулой , можно определить напряжение Uc, при котором анодный ток триода становится равным нулю, и триод, как принято говорить, «запирается». Анодный ток I а будет равен нулю, если действующее напряжение триода станет равным нулю.

Отсюда 0=Uc + DUa, Uc зап = - DUa Введение понятия об эквивалентном диоде позволяет применить для триода закон степени 3/2 I а= GU 3/2 д = G(Uc + DUa) 3/2 Следует отметить, что эквивалентность диода и триода имеет место только при равенстве катодных токов обеих ламп.

Поэтому данная формула применима лишь тогда, когда Iа= Iк , т. е. когда I с=0. Но даже в таком случае реальные характеристики триода отличаются от идеальных, построенных на основании этой формулы в силу сложности явлений, происходящих в триоде и не учтенных при выводе данной формулы. 4. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРИОДА Итак, анодный ток триода является функцией двух переменных .величин — анодного напряжения U а и сеточного напряжения U с.

Зависимости анодного тока I а от одного из этих напряжении при постоянном другом напряжении и представляют собой семейства статических характеристик триода. Схема для снятия этих характеристик показана на рис. 3 Анодные характеристики Ia=f(Ua) при Uc=const (рис. 4) являются выходными характеристиками триода. Для снятия анодных характеристик постоянное напряжение устанавливают с помощью потенциометра RI в цепи сетки, а затем потенциометром R2 в цепи питания анода плавно меняют напряжение Ua, фиксируя миллиамперметром «мА» значение тока Iа.

Анодная характеристика, снятая при Uc=0, проходит через начало координат, а снятые при Uc=0 сдвинуты вправо от нулевой характеристики, так как при отрицательном потенциале на сетке анодный ток уменьшается. Для компенсации тормозящего электрического поля , созданного напряжением — Uc, требуется подать определенное напряжение + U a, и только тогда появится ток Iа. При том же значении напряжения —Uc для появления тока Iа требуется тем большее напряжение +Uа, чем меньше проницаемость D, так как экранирующее действие управляющей сетки становится сильнее и влияние поля анода на ток I а уменьшается.

Триоды с малой проницаемостью D, у которых лампа запирается при сравнительно небольших отрицательных напряжениях на управляющей сетке, получили название правых ламп, в отличие or левых ламп с редкой намоткой сетки, т. е. большой проницаемостью D, которые запираются при сравительно больших отрицательных напряжениях на сетке. рис.5 Характеристики сеточного тока. Как уже отмечалось, при положи т ел ь ном напряжении на сетке появляется сеточный ток I c. Учитывая, что мощные триоды работают при положительных напряжениях на сетке, большой интерес представляют характеристики зависимостей сеточных токов от сеточных и анодных напряжений. Для анализа работы триода при положительных напряжениях на сетке вводятся понятия о двух режимах работы триода: режиме возврата и режиме перехвата электронов.

Электроны, пролетающие через сетку к аноду, создают в промежутке сетка — анод пространственный заряд. В режиме возврата электронов к сетке (Uc ³ Ua) значительная часть электронов пространственного заряда возвращается обратно к сетке под действием сильного электрического поля сетки. При анодном напряжении U a = 0 сеточный ток Iа достигает максимального значения. С ростом анодного напряжения U a происходит резкое возрастание анодного тока Iа, а сеточный уменьшается, что объясняется возрастающим влиянием электрического поля анода на электроны пространственного заряда в промежутке сетка — анод. В режиме перехвата Uc пространственный заряд рассеивается и сеточный ток образуется только за счет электронов, непосредственно перехваченных сеткой, благодаря положительному напряжению между сеткой и катодом.