Содержание

Характеристики

Характеристики триода при работе его на постоянном токе и без нагрузки называются статическими (обычно говорят просто «характеристики»). Действительные характеристики снимаются экспериментально. Они учитывают неодинаковость температуры в разных точках катода, неэквипотенциальность поверхности катода прямого накала, эффект Шоттки, дополнительный подогрев катода анодным током, начальную скорость электронов, контактную разность потенциалов, термо-ЭДС, возникающую при нагреве контакта различных металлов, и другие явления. Закон степени трех вторых все эти явления не учитывает.

Характеристики в справочниках являются средними, полученными на основе нескольких характеристик, снятых для различных экземпляров ламп данного типа. Поэтому пользование такими характеристиками дает погрешности.

Широко применяются характеристики, показывающие зависимость тока от сеточного напряжения при постоянном анодном напряжении:

i_а = f(u_g), i_g = f(u_g) и i_к = f(u_g)

при u_a = const. (17.7)

Наиболее важны две первые зависимости. Характеристики, выражающие зависимость i_а = f(u_g) называются анодно-сеточными. А характеристики, соответствующие зависимости i_g = f(u_g), принято называть сеточными. Каждому значению анодного напряжения соответствует определенная характеристика. Следовательно, для каждого тока имеется семейство характеристик. Значения анодного напряжения для них берутся через определенные промежутки.

Другая группа характеристик показывает зависимость токов от анодного напряжения при постоянном сеточном напряжении:

i_а = f(u_a), i_g = f(u_a) и i_к = f(u_a)

при u_g = const. (17.8)

Здесь наиболее важны анодные характеристики, выражающие зависимость i_а = f(u_a), а также сеточно-анодные характеристики, дающие зависимость i_g = f(u_a)

Рис. 17.1. Характеристики триода для токов анода, сетки и катода

В справочниках, как правило, приводятся семейства характеристик только для анодного и сеточного тока. Простым сложением их ординат можно построить характеристики для катодного тока. Для практических расчетов анодного тока достаточно иметь семейство либо анодно-сеточных, либо анодных характеристик. Анодно-сеточные характеристики нагляднее показывают управляющее действие сетки, и их иногда называют управляющими. Зато с анодными характеристиками расчеты проще и точнее.

На рис. 17.1 изображены характеристики для токов анода, сетки и катода в зависимости от напряжения сетки при постоянном анодном напряжении, соответствующие явно выраженному режиму насыщения лампы. При и_g < 0 характеристики для анодного и катодного тока совпадают. Начальная точка характеристики (А) обычно соответствует напряжению запирания несколько более низкому, нежели вычисленное по формуле (17.6).

Если уменьшать по абсолютному значению отрицательное напряжение сетки, то лампа отпирается, потенциальный барьер у катода понижается и анодный ток возрастает. Число электронов, преодолевающих барьер, растет по нелинейному закону, и поэтому характеристика имеет нижний нелинейный участок АБ, который постепенно переходит в средний, приблизительно линейный участок БВ. При положительном сеточном напряжении характеристика для катодного тока расположена выше характеристики для анодного вследствие появления сеточного тока. Характеристика для сеточного тока идет из начала координат подобно характеристике диода.

Увеличение положительного напряжения сетки вызывает сначала рост всех токов. Постепенному переходу в режим насыщения соответствует верхний участок характеристики для анодного тока (ВГ). В режиме насыщения при увеличении сеточного напряжения катодный ток растет незначительно, но сеточный ток возрастает и за счет этого уменьшается анодный ток. При большом положительном сеточном напряжении анодный ток становится меньше сеточного.

Для ламп с активированным, например оксидным, катодом катодный ток в режиме насыщения возрастает почти так же, как в режиме объемного заряда. Если при этом ток сетки растет медленнее, чем катодный ток, то характеристика для анодного тока имеет подъем. Если же сеточный ток растет быстрее, чем катодный, то анодный ток уменьшается. Чем гуще сетка и чем меньше анодное напряжение, тем сильнее нарастает сеточный ток.

С большим положительным напряжением сетки работают только генераторные и импульсные лампы. У приемно-усилительных ламп сеточное напряжение обычно все время отрицательно, поэтому в справочниках характеристики таких ламп даются часто лишь для отрицательных сеточных напряжений.

В зависимости от значения μ, т. е. от густоты сетки, анодно-сеточная характеристика располагается различно. При густой сетке (высокий коэффициент μ) запирающее напряжение сетки невелико и основная часть характеристики находится в области положительных сеточных напряжений. Такая характеристика (и сама лампа) называется правой. А для редкой сетки (коэффициент μ невелик) запирающее напряжение получается большим, характеристика расположена в области отрицательных напряжений и называется левой. Лампы с левой характеристикой могут работать без сеточного тока.

Семейства анодно-сеточных и сеточных характеристик триода изображены на рис, 17.2. При повышении анодного напряжения характеристика для анодного тока сдвигается влево, а характеристика для сеточного тока проходит ниже.

Рис. 17.2. Семейство анодно-сеточных и сеточных характеристик триода

Рис. 17.3. Семейство анодных, и сеточно-анодных характеристик и кривая максимальной допустимой мощности, выделяемой на аноде

Часто бывает нужна добавочная характеристика, отсутствующая в семействе (на рисунке показана штрихами), например, характеристика для анодного напряжения 0,5(U_a2+ U_а3).

Рассмотрим семейства анодных и сеточно-анодных характеристик (рис. 17.3). Анодная характеристика при U_g = 0 идет из начала координат. Для более низких сеточных напряжений U_g1 - U_g5 анодные характеристики расположены правее (так как требуется более высокое отпирающее анодное напряжение) и идут слегка расходящимся пучком. Действительные анодные характеристики в отличие от теоретических сдвигаются не строго пропорционально сеточному напряжению. Анодные характеристики для положительных сеточных напряжений U_g6, U_g7, U_g8 идут из начала координат левее кривой U_g = 0 и выгибаются влево, а не вправо. Они сначала идут круто, а затем рост тока замедляется и крутизна кривых уменьшается.

Сеточно-анодные характеристики (штриховые) даны только для положительных сеточных напряжений, так как при отрицательных тока сетки нет. При u_а = 0 ток сетки максимальный и тем больше, чем выше сеточное напряжение. При увеличении анодного напряжения сначала (в режиме возврата) ток сетки резко снижается вследствие токораспределения, а затем (в режиме перехвата) незначительно уменьшается.

В семействе анодных характеристик часто показывают линию максимальной допустимой мощности, выделяемой на аноде. Так как Р_а = i_au_a, то уравнение этой линии следует записывать в виде

i_a = P/u_a. (17.9)

Для данной мощности Р_amax и различных анодных напряжений можно вычислить анодный ток и по точкам построить кривую Р_amax которая будет гиперболой. Область выше этой кривой соответствует недопустимым режимам работы лампы на постоянном токе, при

которых Р_а > Р_amax При импульсном режиме работа в области выше кривой Р_amax возможна, если средняя мощность, выделяемая на аноде, не превышает предельную.

В семействе анодных характеристик также можно построить дополнительные характеристики. В качестве примера на рисунке проведена штрихпунктиром характеристика для напряжения, среднего между U_g3 и U_g4.

В импульсное режиме могут быть получены анодные токи, во много раз большие, нежели в режиме непрерывной работы. Импульсный режим достигается подачей на анод и сетку кратковременных повышенных напряжений. Для импульсного режима пользуются анодными характеристиками, снятыми при определенной длительности и частоте импульсов.

На рис. 17.4 приведены импульсные характеристики и внизу заштрихована маленькая область, соответствующая характеристикам для непрерывного режима.

Рис. 17.4. Импульсные характеристики при больших положительных напряжениях сетки

За счет начальных скоростей электронов, вылетающих из катода, контактной разности потенциалов и термо-ЭДС, действующих в сеточной цепи, характеристика для тока сетки может начинаться не только в точке и_g = 0, а часто в области небольших отрицательных сеточных напряжений. Реже встречаются характеристики, начинающиеся в области положительных сеточных напряжений.

При отрицательном сеточном напряжении все же существует очень небольшой сеточный ток. Он называется обратным сеточным током (электроны этого тока во внешних проводах сеточной цепи движутся по направлению к сетке). Обратный сеточный ток имеет три составляющие: ионный ток, термо-ток и ток утечки.

Ионный ток наблюдается в лампах с недостаточным вакуумом. Электроны на пути к аноду сталкиваются с атомами газа и ионизируют их. Положительные ионы движутся к отрицательно заряженной сетке и отбирают от нее электроны, превращаясь в нейтральные атомы. Сетка расходует электроны, но эта убыль пополняется благодаря источнику сеточного напряжения, и на сетке поддерживается отрицательный потенциал. В цепи сетки проходит ток в направлении от «минуса» источника Е_g к сетке.

При изменении степени разрежения в лампе меняется число ионов, изменяется ионный сеточный ток, и это приводит к нестабильности характеристик лампы.

Если сетка имеет высокую температуру, то может возникнуть ток термоэлектронной эмиссии (термоток) сетки. Для уменьшения этого тока в более мощных лампах проводники сетки делают из металла с большой работой выхода электронов.

Ток утечки в цепи сетки обусловлен несовершенством изоляции между сеткой и другими электродами.

Информация

Продолжение