Urządzenie elektropróżniowe- urządzenie przeznaczone do generowania, wzmacniania i konwersji energia elektromagnetyczna, w którym przestrzeń robocza jest pozbawiona powietrza i chroniona przed otaczającą atmosferą nieprzepuszczalną powłoką.

Do takich urządzeń należą zarówno próżniowe urządzenia elektroniczne, w których strumień elektronów przechodzi w próżni, jak i gazowo-wyładowcze urządzenia elektroniczne, w których strumień elektronów przechodzi w gazie. Lampy żarowe również należą do elektrycznych urządzeń próżniowych.

W urządzeniach elektropróżniowych przewodnictwo odbywa się za pomocą elektronów lub jonów przemieszczających się między elektrodami w próżni lub gazie.

Początek został ustanowiony przez odkrycie termoelektronów. W 1884 roku słynny amerykański wynalazca Thomas Alva Edison, poszukując racjonalnego projektu żarówki, odkrył efekt nazwany jego imieniem. Oto jego pierwszy opis: „Pomiędzy gałęziami żarnika” żarówki, w tej samej odległości od obu, umieszczona jest płytka platynowa, która jest izolowaną elektrodą ... Jeśli włączysz galwanometr między tą elektrodą a jednym z końców żarnika, a następnie, gdy lampa się pali, obserwuje się prąd, który zmienia swój kierunek w zależności od tego, czy dodatni czy ujemny koniec żarnika węglowego jest przymocowany do narzędzia. Ponadto jego intensywność wzrasta wraz z siłą prądu przepływającego przez nić.
Wyjaśnienie brzmi: „najwyraźniej w tej lampie cząsteczki powietrza (lub węgla) rozpraszają się z żarnika po liniach prostych, unosząc ładunek elektryczny”.
Edison jest wynalazcą, nie analizuje zjawiska. Cytowane zwroty ograniczają się w zasadzie do treści notatki. To nic innego jak zastrzeżenie pierwszeństwa. Próby znalezienia przez Edisona praktyczne użycie nie przyniosło żadnego efektu.

W ten sposób odkryto zjawisko emisji termoelektrycznej i stworzono pierwszą lampę radiową, diodę elektropróżniową.

Emisja termionowa (Efekt Richardsona, Efekt Edisona) - zjawisko emisji elektronów przez ogrzane ciała. Stężenie wolnych elektronów w metalach jest dość wysokie, dlatego nawet w średnich temperaturach, ze względu na rozkład elektronów pod względem prędkości (pod względem energii), niektóre elektrony mają wystarczającą energię, aby pokonać barierę potencjału na granicy metalu. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta liczba elektronów, których energia kinetyczna ruchu termicznego jest większa od funkcji pracy i zauważalne staje się zjawisko emisji termoelektrycznej.

Badanie prawidłowości emisji termoelektrycznej można przeprowadzić za pomocą najprostszej lampy dwuelektrodowej - diody próżniowej, która jest balonem próżniowym zawierającym dwie elektrody: katodę K i anodę A.

Rys.3.1 Konstrukcja diody próżniowej

W najprostszym przypadku katodą jest żarnik z metalu ogniotrwałego (na przykład wolframu) ogrzewany prądem elektrycznym. Anoda ma najczęściej postać metalowego cylindra otaczającego katodę. Oznaczenie diody na schematach obwodów elektrycznych pokazano na rysunku 3.2.

Ryż. 3.2. Oznaczenie diody próżniowej na schematach obwodów elektrycznych.

Jeżeli dioda jest zawarta w obwodzie, to po rozgrzaniu katody i przyłożeniu do anody napięcia dodatniego (w stosunku do katody) w obwodzie anodowym diody pojawia się prąd. Jeśli zmienisz polaryzację napięcia, prąd zatrzymuje się, bez względu na to, jak mocno nagrzewa się katoda. W konsekwencji katoda emituje cząstki ujemne - elektrony.

Jeśli temperatura nagrzanej katody jest stała i usunięta zostanie zależność prądu anodowego od napięcia anodowego - charakterystyka prądowo-napięciowa, to okaże się, że nie jest ona liniowa, czyli prawo Ohma nie jest spełnione dla dioda próżniowa. Zależność prądu termoelektrycznego od napięcia anodowego w obszarze małych wartości dodatnich opisuje prawo trzech sekund

gdzie B jest współczynnikiem zależnym od kształtu i wielkości elektrod, a także ich względnego położenia.

Wraz ze wzrostem napięcia anodowego prąd wzrasta do pewnej wartości maksymalnej, zwanej prądem nasycenia. Oznacza to, że prawie wszystkie elektrony opuszczające katodę docierają do anody, więc dalszy wzrost natężenia pola nie może prowadzić do wzrostu prądu termionowego. Zależność prądu termoelektrycznego od napięcia anodowego pokazano na rysunku 3.3.

Ryż. 3.3. Zależność prądu termoelektrycznego od napięcia anodowego

Dlatego gęstość prądu nasycenia charakteryzuje emisyjność materiału katody. Gęstość prądu nasycenia określa wzór Richardsona-Deshmana, wyprowadzony teoretycznie na podstawie statystyki kwantowej:

gdzie A jest funkcją pracy elektronów opuszczających katodę,

T - temperatura termodynamiczna,

C jest stałą, teoretycznie taką samą dla wszystkich metali (nie jest to potwierdzone eksperymentem, co najwyraźniej tłumaczy się efektami powierzchniowymi). Spadek funkcji pracy prowadzi do gwałtownego wzrostu gęstości prądu nasycenia. Dlatego lampy radiowe wykorzystują katody tlenkowe (na przykład nikiel pokryty tlenkiem metalu ziem alkalicznych), których funkcja pracy wynosi 1–1,5 eV.

Działanie wielu urządzeń próżniowych opiera się na zjawisku emisji termoelektrycznej. urządzenia elektroniczne.

Trioda elektropróżniowa, lub po prostu trioda, - lampa elektroniczna z trzema elektrodami: katodą termionową (nagrzewanie bezpośrednie lub pośrednie), anodą i jedną kratką kontrolną. Wynaleziony i opatentowany w 1906 roku przez Amerykanina Lee de Forest. Konstrukcję triody próżniowej pokazano na rys. 3.4

Rys.3.4 Konstrukcja triody próżniowej

Triody były pierwszymi urządzeniami używanymi do wzmacniania sygnałów elektrycznych na początku XX wieku. Schemat obwodu elektrycznego triody pokazano na ryc. 3,5

Ryż. 3.5 Symbol triody na schematach obwodów elektrycznych

Charakterystyka woltamperowa trioda jest pokazana na rysunku 3.6

Ryż. Charakterystyka 3,6 V-ampera triody

Charakterystyka prądowo-napięciowa triody ma wysoką liniowość. Dzięki temu triody próżniowe wprowadzają do wzmacnianego sygnału minimalne zniekształcenia nieliniowe.

Obecnie triody próżniowe zostały zastąpione tranzystorami półprzewodnikowymi. Wyjątkiem są obszary, w których wymagana jest konwersja sygnałów o częstotliwości rzędu setek MHz - GHz o dużej mocy z niewielką liczbą elementów aktywnych, a wymiary i waga nie są tak krytyczne, na przykład na wyjściu stopnie nadajników radiowych, a także nagrzewanie indukcyjne do utwardzania powierzchni. Potężne lampy radiowe mają porównywalne potężne tranzystory efektywność; ich niezawodność jest również porównywalna, ale żywotność jest znacznie krótsza. Triody małej mocy mają niską sprawność, ponieważ znaczna część energii zużywanej przez kaskadę jest zużywana na ogrzewanie, czasami ponad połowa całkowitego zużycia lampy.

Tetroda to dwusiatkowa lampa elektronowa zaprojektowana do wzmacniania napięcia i mocy sygnałów elektrycznych. Schemat obwodu elektrycznego tetrody pokazano na ryc. 3,7

Ryż. 3.7 Symbol tetrody na schematach obwodów elektrycznych

W przeciwieństwie do triody, tetroda ma siatkę ekranującą pomiędzy siatką sterującą a anodą, co osłabia efekt elektrostatyczny anody na siatce sterowniczej. W porównaniu z triodą, tetroda ma duże wzmocnienie, bardzo niską pojemność siatki anody sterującej i dużą rezystancję wewnętrzną.
W zależności od przeznaczenia dzielą się na tetrody do wzmacniania napięcia i mocy niskiej częstotliwości oraz tetrody szerokopasmowe do wzmacniania sygnałów wideo. Tetroda wiązkowa, podobnie jak zwykła, jest lampą dwusiatkową, ale różni się od niej brakiem efektu dynatronu, który uzyskuje się za pomocą płytek formujących wiązkę umieszczonych między siatką ekranującą a anodą i połączonych wewnątrz balon z katodą. Tetrody wiązkowe są używane głównie do wzmacniania mocy o niskiej częstotliwości w końcowych stopniach odbiorników, telewizorów i innych urządzeń.

Pentoda(z innej greckiej πέντε pięć, zgodnie z liczbą elektrod) - próżniowa lampa elektronowa z siatką ekranującą, w której trzecia siatka (ochronna lub antydynatronowa) jest umieszczona między siatką ekranującą a anodą. Ze względu na konstrukcję i przeznaczenie pentody dzielą się na cztery główne typy: wzmacniacze wysokiej częstotliwości o małej mocy, pentody wyjściowe do wzmacniaczy wideo, pentody wyjściowe wzmacniaczy niskie częstotliwości i potężne pentody generatora.

Lampy ekranowane, tetroda i pentoda, przewyższają triody przy wysokich częstotliwościach. Górna częstotliwość robocza wzmacniacza pentodowego może osiągnąć 1 GHz. Sprawność wzmacniacza mocy opartego na pentodach (około 35%) jest znacznie wyższa niż wzmacniacza opartego na triodach (15%-25%), ale nieco niższa niż wzmacniacza opartego na tetrodach strumieniowych.

Wadami pentod (i ogólnie wszystkich lamp ekranowanych) są wyższe zniekształcenia nieliniowe niż w przypadku triody, w której dominują nieparzyste harmoniczne, ostra zależność wzmocnienia od rezystancji obciążenia, wyższy poziom szumu własnego..

Bardziej złożone są lampy wieloelektrodowe z dwoma siatkami kontrolnymi - heptodami, które pojawiły się w związku z wynalezieniem odbioru superheterodynowego.

Treść artykułu

URZĄDZENIA ELEKTROPRÓŻNIOWE I GAZOWE, lampy próżniowe używane do generowania, wzmacniania lub stabilizacji sygnałów elektrycznych. Elektroniczna lampa jest zasadniczo szczelną ampułką, w której elektrony poruszają się w próżni lub w ośrodku gazowym. Ampułka jest zwykle wykonana ze szkła lub metalu. Przepływ elektroniczny jest kontrolowany przez elektrody wewnątrz lampy.

Chociaż urządzenia półprzewodnikowe zastąpiły lampy próżniowe w większości zastosowań, lampy nadal znajdują zastosowanie w terminalach wideo, radarach, komunikacja satelitarna i wiele innych urządzeń elektronicznych.

Lampa posiada kilka elementów przewodzących zwanych elektrodami. Emisja elektronów w lampie jest realizowana przez katodę. Emisja ta spowodowana jest albo nagrzewaniem katody, w wyniku którego elektrony „wrzą” i odparowują z jej powierzchni, albo działaniem światła na katodę. Ruch emitowanych elektronów jest kontrolowany przez pola elektryczne wytwarzane przez inne elektrody wewnątrz lampy. W większości przypadków elektrody lamp są odizolowane od siebie i połączone z obwodami zewnętrznymi za pomocą przewodów przewodowych. Elektrody służące do kontrolowania ruchu elektronów nazywane są siatkami; elektrody, w których zbierane są elektrony, nazywane są anodami.

W lampie próżniowej stosunkowo łatwo jest kontrolować wielkość, czas trwania, częstotliwość i inne cechy przepływu elektronów. Ta prostota i łatwość obsługi sprawiają, że jest to cenny instrument w wielu zastosowaniach.

Emisja termionowa.

Elektrony nie wychodzą samoistnie poza warstwę powierzchniową metalu na skutek działania sił przyciągających, których źródłem jest sam metal. Energię potencjalną elektronu w dowolnym punkcie metalu w pobliżu jego powierzchni można przedstawić na wykresie (rys. 1), z którego widać, że aby wyjść poza powierzchnię metalu, elektron musi zwiększyć swoją energię T 0 , które ma w temperaturze zera absolutnego, dodatkowo o wartość W. W temperaturze pokojowej bardzo mała liczba elektronów ma energię potrzebną do ucieczki, ale wraz ze wzrostem temperatury energia elektronów wzrasta i zbliża się do poziomu wymaganego do emisji. W lampy elektroniczne ach, niezbędną energię cieplną zapewnia prąd elektryczny przepuszczany przez żarnik (grzałkę) znajdujący się w lampie.

Dioda.

Po wyjściu elektronów z katody ich ruch jest determinowany przez siły pól elektrycznych działających na nie w próżni. W najprostszej lampie elektronicznej - diodzie - elektrony są przyciągane przez dodatni potencjał drugiej elektrody - anody, gdzie są gromadzone i przekazywane do obwodu odpowiedniego obwodu (ryc. 2). Dioda jest więc urządzeniem, które przepuszcza prąd tylko w jednym kierunku – od anody do katody – a zatem jest prostownikiem. Prostą ilustracją zastosowania diody jest obwód pokazany na ryc. 3, gdzie dioda służy do ładowania kondensatora napięciem ze źródła prąd przemienny. Gdy potencjał katody jest poniżej potencjału anody, prąd przepływa przez diodę, tak że ostatecznie kondensator ładuje się do szczytowego napięcia źródła prądu przemiennego. Opcje diagramu rys. 3 są używane do wykrywania sygnału częstotliwość dźwięku z fal o częstotliwości radiowej i w celu uzyskania mocy prąd stały ze źródeł prądu przemiennego.

Trioda.

Trioda to lampa elektroniczna, w której pomiędzy katodą a anodą zamontowana jest trzecia (kontrolna) elektroda (rys. 4). Ta elektroda jest zwykle siatką z cienkich drutów, zamontowaną bardzo blisko katody, tak że przy niewielkiej różnicy potencjałów między siatką a katodą w obszarze między tymi dwiema elektrodami działa stosunkowo duże pole elektryczne. W takim przypadku potencjał siatki będzie miał silny wpływ na elektrony.

Typowy obwód wzmacniacza triodowego pokazano na ryc. 5. Do sieci podłączona jest bateria z ujemnym polaryzacją, oznaczona jajko. Ponieważ siatka ma ujemny potencjał w stosunku do katody, nie będzie przyciągać elektronów ze strumienia poruszającego się od katody do anody. Anoda jest utrzymywana na dodatnim potencjale w stosunku do katody, którą zapewnia bateria E pp. Wartości parametrów jajko, E pp, rezystancja rezystora Rg w obwodzie sieciowym i rezystorze obciążenia R L wybierz tak, aby przez lampę przepływał określony prąd. Potencjał anodowy okazuje się zatem nieco mniejszy niż potencjał E pp jego źródło zasilania, ze względu na przepływ prądu przez R L.

Jeśli dodatni sygnał zostanie przyłożony do siatki przez kondensator, wpłynie to na elektrony opuszczające katodę. Ponieważ taka siatka jest słabą fizyczną przeszkodą dla elektronów, przejdą one przez siatkę do anody. Dlatego przy zmianie potencjału sieci w pozytywna strona prąd płynący przez triodę wzrasta, a napięcie na anodzie maleje. (Spadek ten wynika ze wzrostu spadku napięcia na R L związane ze wzrostem prądu.) Jeżeli sygnał wejściowy dochodzący do sieci zmienia swój potencjał w kierunku ujemnym, to zachodzi proces odwrotny; wzrasta napięcie na anodzie. W wielu lampach próżniowych zmiana napięcia siatki zasadniczo determinuje zmianę prądu anodowego; z tego wynika, że ​​zmiany napięcia na anodzie są determinowane przez wybór R L. W rezultacie niewielka zmiana napięcia sieci może, przy wystarczająco dużej R L spowodować znacznie większą zmianę napięcia na anodzie.

lampy wieloelektrodowe.

Logiczne jest postawienie pytania: jaki może być efekt zwiększenia liczby siatek w lampie próżniowej? Zwykle druga siatka, zwana siatką ekranu i utrzymywana na potencjale dodatnim, znajduje się między siatką kontrolną a anodą. Jego rolą jest osłona siatki sterującej przed anodą, a tym samym zmniejszenie pojemności między nimi, co w niektórych przypadkach może prowadzić do niepożądanych efektów. informacja zwrotna. Lampa z dwoma siatkami (cztery elektrody) nazywana jest tetrodą. W niektórych przypadkach między siatką ekranu a anodą dodawana jest kolejna siatka - antydynatronowa, co daje w efekcie lampę pięcioelektrodową lub pentodę. W tetrodzie elektrony, które docierają do powierzchni anody, wybijają elektrony wtórne, gdy w nią uderzają. Niektóre z nich mogą poruszać się w przeciwnym kierunku i być zbierane przez siatkę ekranu, zwykle o potencjale zbliżonym do anody. Taki proces powoduje straty w całkowitym przepływie elektronów przechodzących przez anodę (w prądzie anodowym). Siatka antydynatronowa znajdująca się pomiędzy siatką ekranu a anodą jest utrzymywana na ujemnym potencjale względem obu sąsiednich elektrod, dzięki czemu powracające elektrony są przez nią odpychane z powrotem do anody. Na ryc. 6 przedstawia typowy obwód przełączający pentod.

W niektórych przypadkach, aby zaoszczędzić miejsce i pieniądze, dwie oddzielne konstrukcje rur próżniowych są łączone w jednym szczelnie zamkniętym opakowaniu.

Lampy katodowe.

Lampa elektronopromieniowa (CRT) wykorzystuje wiązkę elektronów z rozgrzanej katody do odtworzenia obrazu na ekranie fluorescencyjnym. Wiązka ta jest starannie skupiana w wiązkę, która tworzy małą plamkę na ekranie i wzbudza elektrony luminoforu ekranu, co prowadzi do emisji światła. Wiązka ta odchyla się pod działaniem pola elektrycznego lub magnetycznego, opisując trajektorię na ekranie, a intensywność wiązki można zmieniać za pomocą elektrody sterującej, zmieniając w ten sposób jasność plamki. Część CRT, w której powstaje skupiona wiązka elektronów, nazywana jest reflektorem elektronowym. Chociaż projektor elektroniczny jest główną częścią CRT, ze względu na swoją złożoność będzie rozważany po innych.

Systemy ugięcia belek.

Na wyjściu projektora elektronowego uzyskuje się wąską wiązkę elektronów, która w drodze do ekranu może być odchylana przez pole elektryczne lub magnetyczne. Pola elektryczne są powszechnie stosowane w kineskopach kineskopowych z małymi ekranami, takimi jak te znajdujące się w oscyloskopach. Pola magnetyczne są wymagane do odchylania wiązki w kineskopach telewizyjnych z dużymi ekranami.

W układach odchylania pola elektrycznego wektor pola jest zorientowany prostopadle do początkowej ścieżki wiązki (która jest zwykle oznaczana przez kierunek z). Ugięcie odbywa się poprzez przyłożenie różnicy potencjałów do pary płytek odchylających, jak pokazano na rys. 7. Zazwyczaj płyty odchylające odchylają się w kierunku poziomym (kierunek x) proporcjonalnie do czasu. Osiąga się to poprzez przyłożenie do płytek odchylających napięcia, które wzrasta równomiernie w miarę przemieszczania się wiązki przez ekran. Następnie napięcie to szybko spada do pierwotnego poziomu i ponownie zaczyna równomiernie rosnąć. Badany sygnał (zwykle okresowe oscylacje) jest podawany na płytki odchylające się w kierunku pionowym ( tak). W rezultacie, jeśli czas trwania pojedynczego przemiatania poziomego jest równy okresowi lub odpowiada częstotliwości powtarzania sygnału tak, ekran będzie stale wyświetlał jeden okres procesu falowania. W przypadkach, gdy wymagane jest duże ugięcie, użycie pola elektrycznego do odchylenia wiązki staje się nieefektywne.

Aby wiązka utworzyła wystarczająco jasny punkt na ekranie, a potencjał odchylający nie osiągnął napięcia przebicia między płytkami odchylającymi, elektrony muszą otrzymać duże przyspieszenie. Ponadto kineskop nie powinien być zbyt długi, aby urządzenie, w którym ma być używany, nie stało się niedopuszczalnie nieporęczne. Wreszcie, ograniczona jest również długość płyt odchylających. Podczas używania pól magnetycznych do odchylania wiązki pod dużymi kątami, CRT okazuje się być krótki (ryc. 8).

Ekran luminescencyjny.

Ekran luminescencyjny powstaje poprzez nałożenie cienkiej warstwy luminoforu na wewnętrzną powierzchnię ścianki czołowej stożkowej części CRT. Energia kinetyczna elektronów bombardujących ekran jest zamieniana na światło widzialne.

Projektor elektroniczny.

W wąskiej szyjce żarówki kineskopowej umieszczony jest szperacz elektroniczny. Jeden z wielu możliwych projektów reflektora elektronicznego pokazano schematycznie na ryc. 9, a. Katoda i pewna liczba blisko rozmieszczonych cylindrycznych elektrod są ustawione wzdłuż ich wspólnej osi. Na ryc. 9, b powiększenie pokazuje obszar ogniskowania wiązki (tj. „soczewkę” projektora elektronowego), w którym działa niejednorodne, ale osiowosymetryczne pole elektryczne. Wektory pola elektrycznego są wszędzie prostopadłe do powierzchni ekwipotencjalnych i skierowane w lewo na rysunku, ponieważ druga anoda ma wyższy potencjał niż pierwsza. W tym przypadku elektrony formowane są w zbieżną wiązkę, która dzięki odpowiedniemu dopasowaniu kształtu elektrod i ich względnych potencjałów jest precyzyjnie skupiona, gdy dotrą do powierzchni ekranu. W niektórych przypadkach ogniskowanie odbywa się za pomocą pola magnetycznego skierowanego równolegle do osi CRT. Na ryc. 9, w wyjaśniona jest zasada takiego skupienia.

Potencjał elektryczny, który określa prędkość maksymalna elektronów na wyjściu projektora elektronicznego waha się od kilkuset do 10 000 V. Podczas pracy ostatnia elektroda przyspieszająca (druga anoda) jest zwykle uziemiona. Elektrody posiadają przesłony z okrągłymi otworami, które odcinają elektrony obwodowe od wiązki, zapobiegając tym samym rozmyciu plam. Ponadto wychwytują elektrony wtórnej emisji powracające z różnych powierzchni wewnętrznych elementów CRT.

Urządzenia fotoelektroniczne.

Fotoelektroniczne urządzenie elektropróżniowe (fotokomórka) to lampa elektroniczna posiadająca katodę, która emituje elektrony, gdy uderza w nią światło widzialne lub promieniowanie podczerwone lub ultrafioletowe. Zmiany natężenia promieniowania powodują odpowiednie zmiany przepływu elektronów w lampie, a co za tym idzie prądu w obwodzie zewnętrznym.

W badaniach naukowych i technice do pomiaru oświetlenia wykorzystuje się urządzenia fotoelektroniczne. Wykorzystywane są również w urządzeniach sterujących oświetleniem ulicznym, do wyrównywania kolorów w telewizji i dopasowywania kolorów w druku, do liczenia obiektów w produkcji. Urządzenia fotoelektroniczne służą do odczytywania dźwięku podczas wyświetlania filmów. Dźwięk jest rejestrowany na kliszy jako ciągła ścieżka o zmiennej gęstości, która moduluje wiązkę światła skierowaną na urządzenie fotoelektroniczne. Sygnał wyjściowy tego urządzenia jest proporcjonalny do gęstości ścieżki dźwiękowej zarejestrowanej na kliszy.

Na ryc. dziesięć, a pokazano charakterystykę woltamperową typowej fotokomórki elektropróżniowej, a na ryc. dziesięć, b są względną charakterystyką widmową typowego urządzenia fotoelektronicznego i ludzkiego oka przy stałym natężeniu światła i zmiennej długości fali promieniowania. Bezwzględne wartości amplitud charakterystyk spektralnych zależą od doboru materiału na czułą powierzchnię fotokatody.

W niektórych przypadkach do urządzenia wprowadzany jest gaz w celu zwiększenia jego czułości prądowej. Jednak czułość ta staje się silnie zależna od potencjału anodowego, podczas gdy w fotokomórce próżniowej sygnał wyjściowy pozostaje niezmieniony w szerokim zakresie potencjałów anodowych (rys. 11).

Fotopowielacz.

Działanie fotopowielacza opiera się na wykorzystaniu elektronów wtórnych, które są uwalniane, gdy elektron posiadający wysoka prędkość uderzając w metalową powierzchnię. Urządzenie działa w następujący sposób. Elektrony emitowane przez konwencjonalną fotokatodę są przyciągane przez pole elektryczne dynody - elektrody, której potencjał jest nieco wyższy niż potencjał katody. Kiedy elektron uderza w dynodę, wylatuje z niego kilka elektronów wtórnych. Przyspieszają w kierunku drugiej dynody, która ma większy potencjał niż pierwsza iw wyniku zderzenia powstaje jeszcze większa liczba elektronów wtórnych. Po kilku takich etapach kaskadowego „pomnażania” elektronów, proces w końcu dociera do anody, która gromadzi elektrony. Znacznie zwiększona liczba elektronów zebranych przez anodę wytwarza znacznie większy prąd w porównaniu z prądem fotokatody. Jeśli każdy elektron uderzający w dynodę zgaśnie n elektronów wtórnych, a następnie z liczbą dynod równą k, obecny zysk będzie nk. Pozycja dynod jest dokładnie obliczana tak, aby większość elektronów opuszczających jeden dynod trafiała na drugą i tak dalej. Na ryc. 12, a pokazano, jak ten proces jest realizowany w stosunkowo ograniczonej objętości lampy elektronowej. Na ryc. 12, b przedstawiono schemat połączeń typowego fotopowielacza. Rezystory wszystkich dynod mają zwykle taką samą rezystancję. Na ryc. 12, w podana jest aktualna charakterystyka fotopowielacza. W tym przypadku różnica potencjałów między sąsiednimi dynodami wynosi 100 V, a wynikowy współczynnik wzmocnienia prądu wynosi 10 6 .

Lampy wyładowcze.

Lampa wyładowcza to rura próżniowa, która zawiera wystarczającą ilość gazu, aby znacząco wpłynąć na jej wydajność. Ciśnienie tego gazu jest poniżej ciśnienia atmosferycznego. Zazwyczaj do napełniania lamp wyładowczych stosuje się gazy obojętne (neon, argon itp.) lub pary rtęci. Charakterystyka lampy zależy zarówno od właściwości użytego gazu, jak i jego ciśnienia wewnątrz lampy.

Zderzenia i jonizacja.

Obecność cząsteczek gazu w lampie elektronowej może powodować dwa efekty. Zderzenia z cząsteczkami mogą powodować spowolnienie przepływu elektronów w lampie (takie zderzenia mogą prowadzić do wzrostu ładunku kosmicznego z utworzeniem wokół katody chmury elektronowej, co powoduje spadek prądu), a jeśli elektrony są przyspieszane o przy wystarczająco dużej różnicy potencjałów mogą wybijać elektrony z cząsteczek gazu, pozostawiając za sobą dodatnio naładowane jony. Ten proces nazywa się jonizacją. Jeśli potencjał przyspieszający w lampie jest jeszcze wyższy, to elektron pierwotny i elektron uwolniony z cząsteczki podczas procesu jonizacji może zostać przyspieszony do tak dużej prędkości, że powodują dalszą jonizację. Taki proces prowadzi do wyładowania - propagacji jonizacji w przestrzeni między anodą a katodą lampy. Edukacja duża liczba jony dodatnie i elektrony uwalniane podczas jonizacji zwiększają prąd przepływający przez lampę, a rezystancja lampy podczas rozładowania staje się bardzo mała.

Diody wyładowcze i lampy gazowe.

Dioda wyładowcza (gastron) to dioda, w której obecność gazu powoduje wysoką przewodność w kierunku do przodu. Elektrony emitowane przez katodę są przyspieszane w kierunku anody, w wyniku czego następuje wyładowanie. Wyładowanie trwa do momentu, gdy potencjał anody spadnie poniżej pewnego potencjału odcięcia. Ale gdy tylko anoda staje się ujemna, brak elektronów nie jest już w stanie ponownie zainicjować wyładowania. Jeżeli jednak potencjał anody spadnie do dużej wartości ujemnej (na przykład powyżej -100 V), to wyładowanie wyzwalane jest przez elektrony emitowane przez anodę. Innymi słowy, anoda łatwiej emituje elektrony, gdy jej potencjał nie jest zerowy, ale ujemny. Elektrony mogą być uwalniane przez emisję cieplną nawet w temperaturze pokojowej ze względu na ich ruch termiczny. Mogą również pojawić się w wyniku procesów fotoelektrycznych wywołanych bombardowaniem fotonami. W każdym razie wyemitowane elektrony spowodują jonizację lampy, a następnie wyładowanie. Dlatego do anod diod wyładowczych zwykle nie przykłada się dużych napięć ujemnych. Jednak takie diody znajdują zastosowanie w niskonapięciowych obwodach prostowniczych, szczególnie w ładowarkach akumulatorów, gdzie wymagany jest wysoki prąd przewodzenia.

Lampa neonowa to dioda wyładowcza z dwiema identycznymi elektrodami bez grzałek. Na ryc. 13 przedstawia charakterystykę prądowo-napięciową takiej lampy. Łatwo zauważyć, że spadek napięcia na lampie pozostaje prawie niezmieniony po „zaświeceniu” lampy poprzez przyłożenie do niej napięcia nieco wyższego niż początkowe. Ta cecha lamp wyładowczych pracujących w obszarze samopodtrzymującego się wyładowania jarzeniowego czyni je użytecznymi urządzeniami do utrzymywania stałego napięcia w obwodzie o zmiennym prądzie obciążenia. Zazwyczaj do takich stabilizatorów napięcia stosuje się specjalnie zaprojektowane lampy (diody Zenera), ale odpowiednia jest również prosta lampa neonowa. Podłącz lampy do źródła napięcia przez rezystor szeregowy, aby zapobiec zbyt dużemu wzrostowi prądu, który może uszkodzić lampę lub źródło napięcia.

Tyratron.

Tyratron jest triodą wyładowczą, zwykle z podgrzewaną katodą. Anoda tyratronowa jest zwykle utrzymywana na wystarczająco wysokim potencjale, aby zainicjować wyładowanie, gdy siatka jest na potencjale katodowym. (Potencjał ujemny jest utrzymywany na siatce, aby zapobiec ucieczce elektronów z obszaru katody i zainicjowaniu wyładowania.) W odpowiednim momencie na sygnał potencjał siatki wzrasta na tyle, aby rozpocząć wyładowanie. Po wystąpieniu wyładowania sieć nie kontroluje go, dopóki napięcie anodowe nie spadnie do poziomu, przy którym wyładowanie gaśnie.

Mały dodatni impuls przyłożony do siatki pozwala zainicjować przejście dużego prądu przez lampę. Ta funkcja kontrolna określa przydatność tyratronu. „Potencjał startowy” siatki – napięcie, przy którym inicjowane jest wyładowanie – zależy od potencjału anody i temperatury gazu w lampie.

W jonowych (wypełnionych gazem) ogniwach fotowoltaicznych gaz jest wykorzystywany do uzyskania wzmocnienia prądu w wyniku jonizacji cząsteczek gazu przez fotoelektrony. Potencjał anodowy nigdy nie jest doprowadzany do poziomu, przy którym wyładowanie staje się samopodtrzymujące i nie wymaga emisji fotoelektronów z katody.

Urządzenia elektropróżniowe (EVD) to urządzenia, w których prąd elektryczny wytwarzany jest przez strumień elektronów lub jonów poruszający się w wysokiej próżni lub w środowisku gazu obojętnego. EVP dzieli się na lampy sterowane elektronicznie (EUL), lampy elektronopromieniowe (CRT), urządzenia wyładowcze (GDP) i urządzenia fotoelektryczne (fotoelektroniczne).

W EUL prąd elektryczny jest generowany przez ruch elektronów w wysokiej próżni (ciśnienie gazu wynosi tylko 1,33 () Pa (mmHg)) od jednej elektrody do drugiej. Najprostsza EUL to dioda.

Dioda. Dioda zawiera tylko dwie elektrody: katodę i anodę. Katoda jest źródłem wolnych elektronów. Aby elektrony opuściły katodę, muszą otrzymać dodatkową energię, zwaną funkcją pracy. Elektrony otrzymują tę energię, gdy katoda jest ogrzewana prądem elektrycznym. Emisja elektronów z rozgrzanej katody nazywana jest emisją termionową.

Ujemny ładunek przestrzenny utworzony przez elektrony emitowane z katody wytwarza pole elektryczne w pobliżu jej powierzchni, które uniemożliwia elektronom opuszczenie katody, tworząc na ich drodze barierę potencjału.

Do anody przykładane jest dodatnie napięcie w stosunku do katody, co zmniejsza barierę potencjału na powierzchni katody. Elektrony, których energia jest wystarczająca do pokonania bariery potencjału, opuszczają obszar ładunku kosmicznego, wchodzą w przyspieszające pole elektryczne napięcia anodowego i przemieszczają się w kierunku anody, wytwarzając prąd anodowy. Wraz ze wzrostem napięcia anodowego wzrasta również prąd anodowy diody.

Przy ujemnym napięciu anodowym bariera potencjału na powierzchni katody wzrasta, energia elektronów jest niewystarczająca do jej pokonania, a przez diodę nie płynie prąd. To ważna cecha diody - jej jednostronna przewodność elektryczna.

Na ryc. 3.1 pokazuje konwencje diody i schematy ich podłączenia do źródła napięcia anodowego.

Trioda. W przeciwieństwie do diody trioda ma trzy elektrody: katodę, anodę i siatkę (ryc. 3.2, a, b). Siatka jest zlokalizowana

między katodą a anodą w bezpośrednim sąsiedztwie katody. Jeśli do siatki zostanie przyłożone napięcie ujemne (ryc. 3.2, c), wówczas bariera potencjału na katodzie wzrośnie, a prąd anodowy zmniejszy się. Przy pewnym ujemnym napięciu sieci, zwanym napięciem wyłączenia UCK.z an, prąd anodowy zmniejszy się do zera. Jeśli do siatki zostanie przyłożone napięcie dodatnie (ryc. 3.2, d), wówczas utworzone przez nią pole elektryczne między katodą a siatką doprowadzi do zmniejszenia bariery potencjału i wzrostu prądu anodowego.

Ze względu na to, że siatka znajduje się bliżej katody niż anody, przyłożone do niej napięcie wpływa na barierę potencjału, a prąd anodowy triody jest znacznie silniejszy niż napięcie anodowe o tej samej wartości. Dlatego w triodzie prąd anodowy jest kontrolowany przez zmianę napięcia sieciowego, a nie anodowego.

Głównymi cechami triody są rodziny charakterystyk statycznej siatki anodowej (przeniesienia), pobierane przy różnych napięciach anodowych U a k (ryc. 3.3, a) i charakterystyki anodowe (wyjściowe) I a \u003d f (U ak), wzięte przy różnych napięciach sieci (ryc. 3.3, b).

Wadami triody są duża pojemność przepustowa (pojemność między siatką a anodą) oraz niski zysk statyczny. Te niedociągnięcia są eliminowane poprzez wprowadzenie drugiej siatki do EUL.

Tetroda. Jest to elektronicznie sterowana czteroelektrodowa lampa zawierająca katodę, anodę i dwie siatki (ryc. 3.4, a). Pierwsza siatka, znajdująca się w pobliżu katody, służy, podobnie jak w triodzie, do sterowania prądem anodowym i nazywana jest siatką kontrolną. Druga siatka, znajdująca się pomiędzy pierwszą siatką a anodą, jest rodzajem ekranu pomiędzy tymi elektrodami. W wyniku ekranującego działania drugiej siatki znacznie zmniejsza się pojemność przepustowa lampy oraz wpływ napięcia anodowego na

Potencjalna bariera na powierzchni katody. Dlatego, aby wytworzyć ukierunkowany ruch elektronów od katody do anody, do drugiej siatki, zwanej siatką ekranującą, przykładane jest dodatnie napięcie Uc2k, które jest równe lub nieco mniejsze od napięcia anodowego. W tym przypadku część elektronów wchodzi do siatki ekranującej i wytwarza prąd I c2 tej siatki.

Elektrony uderzające w anodę wybijają z niej elektrony wtórne. Gdy (a takie przypadki mają miejsce podczas pracy tetrody), elektrony wtórne są przyciągane przez siatkę ekranującą, co prowadzi do wzrostu prądu siatki ekranującej i zmniejszenia prądu anodowego. Zjawisko to nazywa się efektem dinatronu. Aby wyeliminować efekt dinatronu, który ogranicza obszar roboczy EUL, pomiędzy anodą a siatką ekranującą tworzona jest potencjalna bariera dla elektronów wtórnych. Taka bariera powstaje przez zwiększenie gęstości strumienia elektronów z powodu jego skupienia w tetrodach wiązkowych (ryc. 3.4, b) lub przez wprowadzenie trzeciej siatki między siatką ekranującą a anodą, która z reguły ma potencjał zerowy.

Pentoda. Pięcioelektrodowa EUL nazywana jest pentodą (ryc. 3.4, i). Potencjał zerowy trzeciej siatki, zwany antydynatronem lub ochronnym, jest zapewniony przez połączenie elektryczne ją z katodą.

Głównymi cechami tetrod i pentod są rodziny statycznych anod (wyjściowych) przy i siatkowo-anodowych przy charakterystykach, które są pobierane przy stałym napięciu U c 2k i wykreślane na tym samym wykresie (rys. 3.5).

Parametry charakteryzujące właściwości wzmacniające EUL to:

stromość charakterystyki anodowo-siatkowej

rezystancja wewnętrzna (różnicowa)

zysk statyczny

Parametry S i , zwane różniczkowymi, są połączone relacją .

RURY CATHONY RAY

Lampy elektronopromieniowe (CRT) to elektroniczne urządzenia elektropróżniowe, które wykorzystują strumień elektronów skoncentrowany w postaci wiązki. Urządzenia te mają postać rury rozciągniętej w kierunku wiązki. Głównymi elementami CRT są szklany cylinder lub kolba, reflektor elektroniczny, system odchylania i ekran (ryc. 3.6).

Cylinder 7 służy do utrzymania niezbędnej próżni w CRT i ochrony elektrod przed mechanicznymi i

wpływy klimatyczne. Część wewnętrznej powierzchni cylindra pokryta jest folią grafitową 8, zwaną aquadag. Do aquadagu przykładane jest dodatnie napięcie w stosunku do katody.

Szperacz elektroniczny jest przeznaczony do tworzenia skupionej wiązki elektronów (wiązki) o wymaganej gęstości prądu. Składa się z katody termoelektrycznej 2, wewnątrz której znajduje się grzałka 1, elektroda sterująca 3, zwana modulatorem, pierwsza 4 i druga 5 anod. Modulator i anody wykonane są w postaci pustych cylindrów współosiowych z cylindryczną katodą.

Modulator jest podłączony do ujemnego źródła napięcia, regulowanego od zera do kilkudziesięciu woltów. Do anod przyłożone są napięcia dodatnie: kilkaset woltów dla pierwszej i kilka kilowoltów dla drugiej.

Pomiędzy modulatorem a pierwszą anodą powstaje niejednorodne pole elektryczne, które skupia wszystkie elektrony, które wypłynęły z katody i przeszły przez otwór modulatora, w pewnym punkcie na osi CRT we wnęce pierwszej anody. Takie pole elektryczne nazywa się soczewką elektrostatyczną.

Pomiędzy pierwszą i drugą anodą powstaje druga soczewka elektrostatyczna. W przeciwieństwie do pierwszej, krótkoogniskowej, jest długoogniskowa: jej skupienie znajduje się na osi CRT w płaszczyźnie ekranu 9.

Zmiana napięcia modulatora prowadzi do zmiany liczby elektronów, które mogą pokonać barierę potencjału na katodzie i wejść w przyspieszające pole elektryczne pierwszej anody. Dlatego napięcie modulatora określa gęstość wiązki elektronów i jasność plamki świetlnej na ekranie CRT. Ogniskowanie wiązki na ekranie CRT uzyskuje się poprzez zmianę niejednorodnego pola elektrycznego drugiej soczewki elektrostatycznej poprzez zmianę napięcia pierwszej anody.

System odchylania służy do kierowania skupionej wiązki elektronów w dowolne miejsce na ekranie. Osiąga się to poprzez wystawienie wiązki elektronów na poprzeczne pole elektryczne lub magnetyczne.

Gdy wiązka elektronów jest odchylana przez pole elektryczne (odchylanie elektrostatyczne), napięcia odchylające przykładane są do dwóch wzajemnie prostopadłych par równoległych płytek 6. Wiązka elektronów przechodząca między płytami jest odchylana w kierunku płytki o wysokim potencjale. Płyty, między którymi pole elektryczne odchyla wiązkę elektronów w kierunku poziomym, nazywane są odchylającymi się w poziomie lub płytami X, a w pionie - odchylającymi się w pionie lub płytami Y.

Głównym parametrem elektrostatycznego układu odchylania jest czułość odchylania S, definiowana jako stosunek odchylenia plamki świetlnej na ekranie kineskopowym do napięcia odchylania. Dla nowoczesnych kineskopów S E = 0,1 ... 3 mm / V.

Oprócz elektrostatyki stosuje się również magnetyczne ugięcie wiązki elektronów. Odchylające pole magnetyczne powstaje w wyniku przepływu prądu przez dwie pary cewek umieszczonych wzajemnie prostopadle na szyjce kineskopu.

Ekrany 9 Lampy katodowe, używane do konwersji sygnałów elektrycznych na światło, są objęte specjalna kompozycja- luminofor, który świeci, gdy uderza w niego skupiona wiązka elektronów. Jako luminofory stosowane są siarczki cynku i cynkowo-kadmowe, krzemian cynku (willemit), wolframiany wapnia i kadmu. Takie ekrany nazywane są fluorescencyjnymi.

Tylko część energii wiązki elektronów jest zużywana na świecenie luminoforu. Pozostała część energii wiązki jest przekazywana elektronom ekranu i powoduje wtórną emisję elektronów z powierzchni ekranu. Elektrony wtórne są przyciągane przez aquadag, który zwykle jest elektrycznie połączony z drugą anodą.

Ekrany CRT służące do uzyskania obrazu kolorowego zawierają ziarna luminoforów o niebieskim, czerwonym i zielonym blasku - triady ułożone w określonej kolejności. W szyjce tubusu znajdują się trzy autonomiczne reflektory elektroniczne. Są one ułożone w taki sposób, że ich wiązki elektronów przecinają się w pewnej odległości od ekranu. W płaszczyźnie przecięcia promieni zainstalowana jest maska ​​cienia, w której znajduje się duża liczba otworów. Po przejściu przez otwory w masce każda z wiązek elektronów uderza w swój własny element triady (rys. 3.7).

W wyniku zmieszania trzech kolorów o różnej jasności uzyskuje się blask pożądanego koloru.

Oprócz luminescencyjnych istnieją ekrany dielektryczne. Wiązka elektronów, poruszająca się po takim ekranie, wytwarza na swoich odcinkach różne ładunki, czyli rodzaj odciążenia potencjalnego, które można utrzymać przez długi czas. Ekrany dielektryczne są stosowane w kineskopach z pamięcią, zwanych potencjałoskopami.

URZĄDZENIA DO ODPROWADZANIA GAZU

Zasada działania urządzeń wyładowczych (GDP) opiera się na zjawiskach elektrycznych zachodzących w medium gazowym.

Cylindry do szczelinowania hydraulicznego wypełnione są gazami obojętnymi (neon, argon, hel itp.), ich mieszaninami, wodorem lub parami rtęci. W normalnych warunkach większość atomów i cząsteczek gazu jest elektrycznie obojętna, a gaz jest dobrym izolatorem. Wzrost temperatury, wystawienie na działanie silnych pól elektrycznych lub cząstek o wysokich energiach powoduje jonizację gazu. Jonizacja gazu, która występuje, gdy szybko lecące elektrony zderzają się z atomami gazu obojętnego, nazywana jest jonizacją uderzeniową. Towarzyszy temu pojawienie się wolnych elektronów i jonów dodatnich, co prowadzi do znacznego wzrostu przewodności elektrycznej gazu. Silnie zjonizowany gaz nazywany jest plazmą elektronowo-jonową lub po prostu plazmą.

Wraz z procesem jonizacji gazów zachodzi również proces odwrotny zwany rekombinacją. Ponieważ energia elektronu i jonu dodatniego jest większa niż energia neutralnego atomu, podczas rekombinacji część energii zostaje uwolniona, czemu towarzyszy blask gazu.

Proces przekazywania prąd elektryczny przez gaz nazywa się wyładowaniem elektrycznym w gazie. Charakterystykę prądowo-napięciową szczeliny gazowo-wyładowczej pokazano na ryc. 3.8.

Przy napięciu U 3 , zwanym napięciem zapłonu, jonizacja gazu przechodzi w lawinę. Opór szczeliny wyładowczej między anodą a katodą gwałtownie spada, aw HF pojawia się wyładowanie jarzeniowe (sekcja CD). Napięcie spalania Ur wspierające wyładowanie jarzeniowe jest nieco mniejsze niż napięcie zapłonu. W wyładowaniu jarzeniowym jony dodatnie poruszają się w kierunku katody i uderzając w jej powierzchnię zwiększają liczbę elektronów emitowanych z niej w wyniku nagrzewania i wtórnego

emisja elektronów Noego. Ponieważ w tym przypadku zewnętrzny jonizator nie jest wymagany, wyładowanie jarzeniowe nazywamy samopodtrzymującym się, w przeciwieństwie do wyładowania w sekcji AB, które wymaga zewnętrznego jonizatora (promieniowanie kosmiczne, emisja termionowa itp.) do jego pojawienia się i nazywa się niesamowystarczalne. Przy znacznym wzroście prądu w szczelinowaniu hydraulicznym (odcinek EF) następuje wyładowanie łukowe. Jeżeli wyładowanie łuku jest wspomagane przez termionową emisję katody w wyniku jej nagrzewania przez jony dodatnie uderzające o powierzchnię, wyładowanie nazywamy samopodtrzymującym się. Jeżeli emisja termionowa katody powstaje przez podgrzanie jej z zewnętrznego źródła napięcia, wówczas wyładowanie łuku nazywa się niesamozaporowym.

Wyładowanie jarzeniowe, któremu towarzyszy żarzenie gazu, jest stosowane w lampy neonowe, znak wyładowania gazu i wskaźniki liniowe, diody Zenera i inne szczelinowanie hydrauliczne.

wskaźniki wyładowania gazu. ikonowy wskaźniki wyładowania gazu składają się z butli wypełnionej gazem, dziesięciu katod i jednej wspólnej anody. Katody mają postać cyfr, liter lub innych znaków. Napięcie jest doprowadzane do anody i jednej z katod przez rezystor ograniczający. Pomiędzy tymi elektrodami występuje wyładowanie jarzeniowe, które ma kształt katody. Przełączając różne katody, można wyświetlać różne znaki. Wskaźniki znaku segmentu są bardziej wszechstronne. Tak więc segmentowy wskaźnik wyładowania jarzeniowego IN-23, składający się z 13 segmentów, pozwala, przy odpowiednim przełączaniu katod-segmentów, podświetlić dowolną liczbę od 0 do 9, literę alfabetu rosyjskiego lub łacińskiego.

Liniowe wskaźniki wyładowań gazowych (LGI) wyświetlają informacje o napięciu lub prądzie w obwodzie w postaci świecących kropek lub linii. Pozycja kropki i długość linii są proporcjonalne do napięcia lub prądu w obwodzie. System elektrod LGI ma wydłużony cylindryczny kształt.

Dioda Zenera z wyładowaniem gazowym. Dioda Zenera (ryc. 3.9, a) ma dwie elektrody - katodę 1 wykonaną w postaci pustego cylindra i anodę 3 w postaci cienkiego pręta umieszczonego wzdłuż katody OSB. Aby zmniejszyć napięcie zapłonu, mały pin 2, zwany elektrodą zapłonową, jest przyspawany do wnętrza katody.

Działanie diody Zenera z wyładowaniem jarzeniowym polega na utrzymywaniu prawie stałego napięcia spalania na jej elektrodach, gdy prąd płynący przez diodę Zenera zmienia się znacząco (sekcja CD na ryc. 3.8).

Diody Zenera służą do stabilizacji napięcia w obwodach prądu stałego.

Tyratron. Bardziej złożonym szczelinowaniem hydraulicznym jest tyratron. Zawiera katodę, anodę i jedną lub więcej elektrod kontrolnych zwanych siatkami. Tyratron może znajdować się w dwóch stabilnych stanach: nieprzewodzącym i przewodzącym. Na ryc. 3.9, b pokazuje urządzenie tyratronu z zimną katodą typu MTX-90. Tyratron składa się z cylindrycznej katody 1, metalowej anody prętowej 2 i metalowej siatki 3 wykonanej w postaci podkładki. Gdy do siatki przyłożone jest niewielkie napięcie dodatnie w stosunku do katody, między siatką a katodą występuje pomocnicze „ciche” wyładowanie. Gdy do anody zostanie przyłożone napięcie dodatnie, wyładowanie jest przenoszone na anodę. Im wyższy pomocniczy prąd rozładowania w obwodzie sieciowym, tym niższe napięcie zapłonu tyratronu. Po wystąpieniu wyładowania między katodą a anodą zmiana napięcia sieci nie wpływa na natężenie prądu tyratronu, a prąd płynący przez tyratron można zatrzymać zmniejszając napięcie anodowe do wartości niższej niż spalanie Napięcie.

Tyratrony jarzeniowe zużywają bardzo mało energii, działają w szerokim zakresie temperatur, nie są wrażliwe na krótkotrwałe przeciążenia i są gotowe do natychmiastowego działania. Ze względu na te cechy są stosowane w urządzeniach impulsowych, generatorach, niektórych węzłach urządzeń obliczeniowych, w sprzęcie przekaźnikowym, urządzeniach wyświetlających itp.

URZĄDZENIA FOTOELEKTRYCZNE

Urządzenia fotowoltaiczne elektropróżniowe i wyładowcze obejmują fotokomórki i fotopowielacze, których zasada działania opiera się na wykorzystaniu zewnętrznego efektu fotoelektrycznego.

Fotokomórka (rys. 3.10) ma bańkę szklaną 2, w której powstaje próżnia (fotokomórka elektropróżniowa

lub wypełnione gazem obojętnym (fotokomórka gazowo-wyładowcza) Składa się z anody i fotokatody.Fotokatodą jest wewnętrzna powierzchnia kolby 3 (z wyjątkiem małej powierzchni - okienko 1), pokryta warstwa srebra, na której osadza się warstwa tlenku cezu. Anoda 4 jest wykonana w formie pierścienia, aby nie zakłócać strumienia światła. Anoda i katoda są wyposażone w zaciski 6 przechodzące przez plastikowy uchwyt 5 kolby.

Kiedy fotokatoda jest oświetlona strumieniem światła, elektrony są z niej wybijane. Jeśli do anody zostanie przyłożone dodatnie napięcie względem katody, elektrony wybite z fotokatody zostaną przyciągnięte do anody, tworząc w jej obwodzie fotoprąd If. Zależność fotoprądu od strumienia świetlnego Ф nazywamy światłem ha-

charakterystyka fotokomórki. Fotoprąd zależy również od napięcia U przyłożonego między fotokatodą a anodą. Ta zależność nazywana jest anodą CVC. Ma wyraźny obszar nasycenia, od którego fotoprąd w niewielkim stopniu zależy od napięcia anodowego (ryc. 3.11, a)

W fotokomórkach wyładowczych wzrost napięcia U powoduje jonizację gazu i wzrost fotoprądu (ryc. 3.11, b).

Ze względu na małą wartość prądu fotoelektrycznego (do kilkudziesięciu mikroamperów dla fotokomórek próżniowych i kilka mikroamperów dla fotokomórek wyładowczych) fotokomórki są zwykle stosowane ze wzmacniaczami lampowymi lub tranzystorowymi.

Lampa fotopowielacza (PMT) nazywana jest EEW, w której prąd emisji fotoelektronów jest wzmacniany przez wtórną emisję elektronów. W szklanym pojemniku PMT (rys. 3.12), w którym utrzymywana jest wysoka próżnia, oprócz fotokatody K i anody A znajdują się dodatkowe elektrody, które są emiterami elektronów wtórnych i nazywane są dynodami. Liczba dynod w PMT może osiągnąć 14. Do dynod przykładane są dodatnie napięcia, a wraz ze wzrostem odległości od fotokatody wzrastają napięcia dynodowe. Napięcie pomiędzy sąsiednimi dynodami wynosi około 100 V. Gdy fotokatoda jest oświetlona, ​​z jej powierzchni wylatują elektrony, które są przyspieszane przez elektryczne usuwanie przez pole pierwszej

dynody i padają na pierwszą dynodę, wybijając z niej elektrony wtórne. Liczba tych ostatnich jest kilkakrotnie większa niż liczba elektronów emitowanych z fotokatody. Pod działaniem pola elektrycznego między pierwszym i drugim dynodem elektrony, które wypłynęły z pierwszego dynody, spadają na drugi dynod D2, wybijając z niego elektrony wtórne. Liczba elektronów wtórnych wybitych z dynody D2 jest kilkakrotnie większa niż liczba elektronów, które w nią uderzyły. W ten sposób na każdej dynodzie następuje wzrost liczby elektronów wtórnych. W konsekwencji w PMT występuje wielokrotne wzmocnienie fotoprądu katodowego, co pozwala na ich zastosowanie do pomiaru bardzo małych strumieni świetlnych. Prąd wyjściowy PMT sięga kilkudziesięciu miliamperów.

Pytania i zadania kontrolne

1. Wyjaśnij zasadę sterowania prądem anodowym w EUL za pomocą napięcia sieci sterującej.

2. Wymień główne części CRT z elektrostatycznym sterowaniem wiązką i wyjaśnij ich przeznaczenie.

3. Wymień główne typy urządzeń i obszarów wyładowczych
ich zastosowania.

4. Daj krótki opis zewnętrzny efekt fotoelektryczny. Jak
Jak to zjawisko wykorzystuje się w fotokomórkach i fotopowielaczach?

Podobne informacje.

Urządzenia elektropróżniowe są szeroko stosowane. Za pomocą tych urządzeń można zamienić energię elektryczną jednego rodzaju na energię elektryczną innego typu, różniącą się kształtem, wielkością i częstotliwością prądu lub napięcia, a także energię promieniowania na energię elektryczną i odwrotnie.

Z pomocą urządzenia elektropróżniowe Naciśnij ścianę urodzinową Gorreklama Woroneż.

możliwa jest regulacja różnych wielkości elektrycznych, świetlnych i innych płynnie lub krokowo, z dużą lub małą prędkością i przy niskich kosztach energii dla samego procesu regulacji, czyli bez znaczącego obniżenia sprawności, charakterystycznego dla wielu innych metod regulacji i kontroli.

Te zalety urządzeń elektropróżniowych doprowadziły do ​​ich zastosowania do prostowania, wzmacniania, generowania i konwersji częstotliwości różnych prądów elektrycznych, oscylografii zjawisk elektrycznych i nieelektrycznych, automatycznej kontroli i regulacji, transmisji i odbioru obrazów telewizyjnych, różne pomiary i inne procesy.

Urządzenia elektropróżniowe nazywane są urządzeniami, w których przestrzeń robocza, izolowana gazoszczelną osłoną, ma wysoki stopień rozrzedzone lub wypełnione specjalnym medium (oparami lub gazami) i których działanie opiera się na wykorzystaniu zjawisk elektrycznych w próżni lub gazie.

Urządzenia elektropróżniowe dzielą się na urządzenia elektroniczne, w których prąd czysto elektroniczny przepływa w próżni oraz urządzenia jonowe (wyładowanie gazowe), które charakteryzują się wyładowaniem elektrycznym w gazie lub parze.

W urządzeniach elektronicznych jonizacja praktycznie nie występuje, a jeśli jest obserwowana w niewielkim stopniu, nie ma zauważalnego wpływu na działanie tych urządzeń. Rozrzedzenie gazu w tych urządzeniach szacuje się na podstawie ciśnienia gazów resztkowych poniżej 10-6 mm Hg. Art., charakterystyczny dla wysokiej próżni.

W urządzeniach jonowych ciśnienie gazów resztkowych wynosi 10-3 mm Hg. Sztuka. i wyżej. Przy takim ciśnieniu znaczna część poruszających się elektronów zderza się z cząsteczkami gazu, prowadząc do jonizacji, a zatem w tych urządzeniach zachodzą procesy elektronowo-jonowe.

Działanie przewodzących (niewyładowczych) urządzeń elektropróżniowych opiera się na wykorzystaniu zjawisk związanych z prądem elektrycznym w przewodnikach stałych lub ciekłych w rozrzedzonym gazie. W tych urządzeniach nie ma wyładowań elektrycznych w gazie ani w próżni.

Urządzenia elektrovacuum są podzielone według różnych kryteriów. Szczególną grupę stanowią lampy próżniowe, czyli urządzenia elektroniczne przeznaczone do różnych przekształceń wielkości elektryczne. Zgodnie z ich przeznaczeniem lampy te to generator, wzmacniacz, prostownik, przetwornica częstotliwości, detektor, pomiar itp. Większość z nich jest zaprojektowana do pracy w trybie ciągłym, ale wytwarzają również lampy w trybie impulsowym. Tworzą impulsy elektryczne, czyli prądy krótkotrwałe, pod warunkiem, że czas trwania impulsów jest znacznie krótszy niż odstępy między impulsami.

Urządzenia elektropróżniowe są również klasyfikowane według wielu innych kryteriów: rodzaju katody (gorąca lub zimna), konstrukcji cylindra (szklany, metalowy, ceramiczny lub kombinowany), rodzaju chłodzenia (naturalne, tj. promienne, wymuszone) powietrze woda).

Wstęp
Podtytuł tej książki – „Najlepsze sposoby zapobiegania przestępczości” – oznacza w szczególności: 1) sposoby na pozbycie się plagi fałszywego alarmu; 2) Zrozumienie przez pracowników ochrony...

Schematy zasilania lamp fluorescencyjnych
Lampy fluorescencyjne są podłączone do sieci szeregowo z reaktancją indukcyjną (dławik), która zapewnia stabilizację prądu przemiennego w lampie. Faktem jest, że wyładowanie elektryczne w gazie ...

Naukowo-techniczne wsparcie i konserwacja
Kiedy powiedziałem znajomemu, że chcę kupić samochód, powiedział: „Trzeba kupić taki samochód, bo nie ma problemów z naprawami, zawsze można znaleźć do niego części zamienne”. &quo...

Urządzenia elektropróżniowe obejmują urządzenia elektryczne, których działanie opiera się na wykorzystaniu przepływu ładunki elektryczne w próżni lub w rozrzedzonym medium gazowym.

Przez próżnię rozumie się stan gazu, w szczególności powietrza, pod ciśnieniem niższym od ciśnienia atmosferycznego. Jeśli elektrony poruszają się swobodnie w przestrzeni, nie zderzając się z cząsteczkami pozostałymi po wypompowaniu gazu, to

mówiąc o wysokiej próżni.

Urządzenia elektropróżniowe dzielą się na elektroniczne, w których obserwuje się przepływ prądu elektrycznego w próżni oraz jonowe (wyładowanie gazowe), które charakteryzują się wyładowaniem elektrycznym w gazie (lub parze). W urządzeniach elektronicznych jonizacja praktycznie nie występuje, a ciśnienie gazu nie jest mniejsze niż 100 µPa (10-6-10-7 mm Hg).

W urządzeniach jonowych ciśnienie wynosi 133×10-3 Pa (10-3 mm Hg) i więcej. Na

W tym przypadku znaczna część poruszających się elektronów zderza się z cząsteczkami gazu i jonizuje je.

Urządzenia elektroniczne nazywane są lampami próżniowymi.

Klasyfikację urządzeń elektronicznych przeprowadza się według następujących kryteriów:

Cel i zakres,

Liczba elektrod,

Rodzaj katody (nagrzewanie bezpośrednie lub pośrednie),

Elektroniczna metoda kontroli przepływu.

Urządzenia elektroniczne dzielą się na:

1. Lampy prostownicze (kenotrony) przeznaczone do konwersji

prąd przemienny na prąd stały.

2. Lampy odbiorcze-wzmacniające przeznaczone do wzmacniania i konwersji

powstawanie oscylacji o wysokiej częstotliwości w odbiornikach i poprawa oscylacji

zakazy niskich częstotliwości w odbiornikach i wzmacniaczach.

W zależności od liczby elektrod lampy odbiorcze-wzmacniające dzielą się na:

Dwie elektrody (diody), posiadające dwie elektrody - katodę i anodę (diody służą do wykrywania (prostowania) prądów o wysokiej częstotliwości, konwersji prądów o niskiej częstotliwości i różnych automatycznych kontroli

Trzyelektrody (triody), które oprócz katody i anody mają trzecią elektrodę, siatkę kontrolną (triody służą do wzmacniania oscylacji o niskiej częstotliwości oraz w wielu specjalnych obwodach);

Cztery elektrody (tetrody) posiadające katodę, anodę i dwie siatki (tetrody służą do silnego wzmacniania oscylacji o niskiej częstotliwości);

Pięć elektrod (pentod) z katodą, anodą i trzema siatkami (pentody służą do wzmacniania oscylacji o wysokiej i niskiej częstotliwości, potężne pentody służą do wzmacniania mocy oscylacji o niskiej częstotliwości);

Do konwersji częstotliwości w odbiornikach wykorzystuje się wieloelektrodę (cztery siatki - heksody, pięć siatek - heptody, sześć siatek - oktody);

Połączone, zawierające dwa lub więcej systemów elektrod z niezależnymi

moje strumienie elektronów. Istnieją następujące typy połączonych lamp próżniowych: podwójna dioda, podwójna trioda, podwójna tetroda, podwójna

dioda - trioda, podwójna dioda - tetroda, dioda - tetroda, dioda - pentoda, podwójna

dioda - pentoda, trioda - pentoda, tetroda dwuwiązkowa itp.

3. Lampy generatorowe i modulujące. Lampy te są mocniejsze niż wzmacniacze odbiorcze. Służą do generowania oscylacji o wysokiej częstotliwości, wzmacniania tych oscylacji mocy oraz do modulacji.

Lampy generatora i modulatora są trójelektrodowe, czteroelektrodowe

elektroda i pięć elektrod.

4. Lampy ultrawysokiej częstotliwości zaprojektowane specjalnie do pracy w zakresie fal ultrakrótkich (VHF). Niektóre z tych lamp działają na tej samej zasadzie co lampy konwencjonalne i różni się od nich tylko rozmiarem. Kolejna część lamp pasma VHF ma specjalną konstrukcję. Wreszcie,

W zakresie VHF stosowane są klistrony i magnetrony, których działanie opiera się na zupełnie innych zasadach niż działanie konwencjonalnej lampy elektronowej.

Ryż. 1,1 Wygląd zewnętrzny niektóre rodzaje lamp:

aib - szklane lampy odbiorcze i wzmacniające; c - bezpodstawny mini-

lampa tyurnaja; g - metalowa lampa odbiorcza-wzmacniająca; e-

szklana lampa bez podstawy o dużej mocy; e - cermetale -

puls kaliczny

5. Urządzenia z wiązką elektronów. Należą do nich kineskopy (lampy odbiorcze), lampy nadawcze, lampy oscyloskopowe i akumulacyjne, lampy wzmacniające obraz, przełączniki wiązki katodowej, lampki wskaźnikowe stacji radarowych i hydroakustycznych itp.

Wygląd lamp niektórych typów pokazano na ryc. 1.1.

Urządzenia elektropróżniowe są również klasyfikowane:

1. Zgodnie z materiałem i konstrukcją butli:

Szkło;

Metal;

Ceramiczny;

Łączny.

2. Według rodzaju chłodzenia:

Naturalny lub promienny;

Wymuszone - powietrze, woda, para.

Klasyfikacji urządzeń wyładowczych dokonuje się według rodzaju wyładowania występującego w gazie. W sprzęcie radiotechnicznym stosowane są trzy typy urządzeń wyładowczych:

a) Urządzenia do wyładowań jarzeniowych. Urządzenia te mają zimne, nie podgrzewane

katoda jest używana i służy głównie do stabilizacji napięcia.

b) Urządzenia do wyładowań łukowych z ciekłą lub stałą nieogrzewaną katodą.

c) Urządzenia do wyładowań łukowych ze sztucznie podgrzewaną katodą. Urządzenia te służą do prostowania AC na DC i

różne schematy sterowania i automatyzacji.