При малом токе только небольшая часть поверхности катода является рабочей. С возрастанием тока площадь рабочей поверхности
катода увеличивается пропорционально току, а плотность тока катода остается неизменной. При токе Imax вся поверхность катода
становится рабочей и охватывается свечением. Режим нормального катодного падения используется в стабилитронах. Особенности
этого режима следующие. Пусть площадь поверхности катода значительно больше площади поверхности анода и в цепь включен соответствующий
ограничительный резистор (рис. 21.5). В этом случае после возникновения разряда устанавливается сравнительно небольшой ток.
Тлеющий разряд может быть при условии, что плотность тока на катоде не слишком мала. Только тогда из катода выбивается достаточное
число электронов. Разряд сразу не
распространяетс-
я на всю поверхность катода. Ток проходит только через часть поверхности
(заштрихована). При этом плотность тока достаточна и тлеющий разряд существует. Рис. 21.5. Изменение рабочей площади катода
в режиме нормального катодного падения Рис. 21.6. Вольт-амперная характеристика стабилитрона Падение напряжения на приборе
Ua = iaR0. Здесь R0 — сопротивление ионизированного газа между анодом и рабочей частью поверхности катода. В данном случае
этот своеобразный «проводник» имеет форму конуса. Если увеличить подводимое напряжение, ток возрастет и пропорционально увеличится
рабочая площадь катода. Площадь поперечного сечения газового «проводника» станет больше, и сопротивление R0 соответственно
уменьшится. Таким образом, сопротивление R0 уменьшается во столько раз, во сколько увеличивается ток ia, а произведение iaR0
остается постоянным (в
действительност-
и оно все же немного увеличивается). Этот режим возможен до тех пор, пока
рабочая площадь катода меньше площади его полной поверхности. Когда разряд распространится на всю поверхность катода, то
при дальнейшем увеличении напряжения Eа ток возрастает, но площадь катода остается неизменной. В этом режиме увеличение числа
электронов, выбиваемых из катода, возможно только за счет увеличения энергии ионов, бомбардирующих катод. А для этого необходимо
повышение напряжения. Плотность тока катода растет. Сопротивление R0 уже не уменьшается пропорционально току, и произведение
iaR0, т. е. падение напряжения на приборе, увеличивается. Наступает режим аномального катодного падения (см. область III
на рис. 21.4). Все же сопротивление R0 несколько уменьшается при возрастании тока, так как растет число ионов и электронов
в единице объема газа. Но это уменьшение
