Elektrovákuové zariadenie- zariadenie určené na generovanie, zosilňovanie a konvertovanie elektromagnetickej energie, v ktorej je pracovný priestor zbavený vzduchu a chránený pred okolitou atmosférou nepriepustným plášťom.

Takéto zariadenia zahŕňajú vákuové elektronické zariadenia, v ktorých prúd elektrónov prechádza vo vákuu, a elektronické zariadenia s plynovým výbojom, v ktorých prúd elektrónov prechádza v plyne. K elektrickým vákuovým zariadeniam patria aj žiarovky.

V elektrovákuových zariadeniach sa vodivosť uskutočňuje pomocou elektrónov alebo iónov pohybujúcich sa medzi elektródami cez vákuum alebo plyn.

Začiatok bol položený objavom termoelektrónov. V roku 1884 objavil slávny americký vynálezca Thomas Alva Edison pri hľadaní racionálneho dizajnu žiarovky efekt pomenovaný po ňom. Tu je jej prvý popis: „Medzi vetvami vlákna“ žiarovky, v rovnakej vzdialenosti od oboch, je umiestnená platinová platňa, ktorá je izolovanou elektródou ... Ak zapnete galvanometer medzi touto elektródou a jeden z koncov vlákna, potom keď lampa horí, je pozorovaný prúd, ktorý mení svoj smer v závislosti od toho, či je kladný alebo záporný koniec uhlíkového vlákna pripojený k nástroju. Jeho intenzita sa navyše zvyšuje so silou prúdu prechádzajúceho závitom.
Nasleduje vysvetlenie: „zrejme sa v tejto lampe častice vzduchu (alebo uhlia) rozptyľujú z vlákna v priamych líniách a odnášajú elektrický náboj.
Edison je vynálezca, tento fenomén neanalyzuje. Citované frázy sú v podstate obmedzené na obsah poznámky. Nie je to nič iné ako prednostná pohľadávka. Edisonove pokusy nájsť praktické využitie nemal žiadny účinok.

Tak bol objavený fenomén termionickej emisie a vznikla prvá rádiová elektrónka, elektrovákuová dióda.

Termionická emisia (Richardsonov efekt, Edisonov efekt) - jav emisie elektrónov zahrievanými telesami. Koncentrácia voľných elektrónov v kovoch je pomerne vysoká, preto aj pri stredných teplotách majú niektoré elektróny v dôsledku distribúcie elektrónov z hľadiska rýchlostí (z hľadiska energie) dostatok energie na prekonanie potenciálovej bariéry na hranici kovu. So stúpajúcou teplotou sa zvyšuje počet elektrónov, ktorých kinetická energia tepelného pohybu je väčšia ako pracovná funkcia, a javí sa fenomén termionickej emisie.

Štúdium zákonitostí termionickej emisie sa môže uskutočniť pomocou najjednoduchšej dvojelektródovej lampy - vákuovej diódy, čo je evakuovaný balón obsahujúci dve elektródy: katódu K a anódu A.

Obr.3.1 Konštrukcia vákuovej diódy

V najjednoduchšom prípade slúži ako katóda vlákno zo žiaruvzdorného kovu (napríklad volfrámu) vyhrievané elektrickým prúdom. Anóda je najčastejšie vo forme kovového valca obklopujúceho katódu. Označenie diódy v schémach elektrického obvodu je znázornené na obrázku 3.2.

Ryža. 3.2. Označenie vákuovej diódy v schémach elektrického obvodu.

Ak je dióda zahrnutá v obvode, potom keď sa katóda zahreje a na anódu sa privedie kladné napätie (vzhľadom na katódu), v anódovom obvode diódy sa objaví prúd. Ak zmeníte polaritu napätia, prúd sa zastaví, bez ohľadu na to, ako silne sa katóda zahrieva. V dôsledku toho katóda emituje negatívne častice - elektróny.

Ak je teplota vyhrievanej katódy udržiavaná konštantná a je odstránená závislosť anódového prúdu na anódovom napätí - charakteristika prúdového napätia, potom sa ukáže, že nie je lineárna, to znamená, že nie je splnený Ohmov zákon. vákuová dióda. Závislosť termionického prúdu od anódového napätia v oblasti malých kladných hodnôt je opísaná zákonom troch sekúnd

kde B je koeficient závislý od tvaru a veľkosti elektród, ako aj od ich vzájomnej polohy.

So zvýšením anódového napätia sa prúd zvyšuje na určitú maximálnu hodnotu, ktorá sa nazýva saturačný prúd. To znamená, že takmer všetky elektróny opúšťajúce katódu dosiahnu anódu, takže ďalšie zvýšenie intenzity poľa nemôže viesť k zvýšeniu termionického prúdu. Závislosť termionického prúdu od anódového napätia je znázornená na obrázku 3.3.

Ryža. 3.3. Závislosť termionického prúdu od anódového napätia

Hustota saturačného prúdu preto charakterizuje emisivitu katódového materiálu. Hustota saturačného prúdu je určená Richardsonovým - Deshmanovým vzorcom, odvodeným teoreticky na základe kvantovej štatistiky:

kde A je pracovná funkcia elektrónov opúšťajúcich katódu,

T - termodynamická teplota,

C je konštanta, teoreticky rovnaká pre všetky kovy (toto nie je potvrdené experimentom, ktorý sa zjavne vysvetľuje povrchovými efektmi). Zníženie pracovnej funkcie vedie k prudkému zvýšeniu hustoty saturačného prúdu. Rádiové elektrónky preto používajú oxidové katódy (napríklad nikel potiahnutý oxidom kovov alkalických zemín), ktorých pracovná funkcia je 1–1,5 eV.

Prevádzka mnohých vákuových zariadení je založená na fenoméne termionickej emisie. elektronické spotrebiče.

Elektrovákuová trióda, alebo jednoducho trióda, - elektronická lampa s tromi elektródami: termionická katóda (priamy alebo nepriamy ohrev), anóda a jedna riadiaca mriežka. Vynájdený a patentovaný v roku 1906 Američanom Lee de Forest. Konštrukcia vákuovej triódy je znázornená na obr. 3.4

Obr.3.4 Návrh vákuovej triódy

Triódy boli prvé zariadenia používané na zosilnenie elektrických signálov na začiatku 20. storočia. Schéma elektrického obvodu triódy je znázornená na obr. 3.5

Ryža. 3.5 Symbol pre triódu v schémach elektrických obvodov

Voltampérové ​​charakteristiky trióda je znázornená na obrázku 3.6

Ryža. 3,6 Voltampérová charakteristika triódy

Prúdovo-napäťová charakteristika triódy má vysokú linearitu. Vďaka tomu vákuové triódy vnášajú do zosilneného signálu minimálne nelineárne skreslenia.

V súčasnosti boli vákuové triódy nahradené polovodičovými tranzistormi. Výnimkou sú oblasti, kde je potrebné konvertovať signály s frekvenciou rádovo stoviek MHz - GHz vysokého výkonu s malým počtom aktívnych komponentov a rozmery a hmotnosť nie sú také kritické, napríklad pri výstupe. stupne rádiových vysielačov, ako aj indukčný ohrev na povrchové kalenie. Výkonné rádiové elektrónky majú porovnateľné výkonné tranzistory efektívnosť; ich spoľahlivosť je tiež porovnateľná, ale životnosť je oveľa nižšia. Triódy s nízkym výkonom majú nízku účinnosť, pretože značná časť energie spotrebovanej kaskádou sa vynakladá na vykurovanie, niekedy viac ako polovica celkovej spotreby lampy.

Tetróda je dvojmriežková elektrónová trubica určená na zosilnenie napätia a výkonu elektrických signálov. Schéma elektrického obvodu tetódy je znázornená na obr. 3.7

Ryža. 3.7 Symbol tetódy v schémach elektrického obvodu

Na rozdiel od triódy má tetroda medzi riadiacou mriežkou a anódou tieniacu mriežku, ktorá oslabuje elektrostatický účinok anódy na riadiacu mriežku. Tetróda má v porovnaní s triódou veľký zisk, veľmi nízku kapacitu anódovej riadiacej mriežky a veľký vnútorný odpor.
Podľa účelu sa delia na tetrody na zosilnenie nízkofrekvenčného napätia a výkonu a na širokopásmové tetrody na zosilnenie videosignálov. Lúčová tetroda, podobne ako obyčajná, je dvojmriežková lampa, ale líši sa od nej absenciou dynatrónového efektu, ktorý sa dosahuje použitím dosiek tvoriacich lúč umiestnených medzi tieniacou mriežkou a anódou a pripojených vo vnútri balón s katódou. Lúčové tetrody sa používajú hlavne na zosilnenie nízkofrekvenčného výkonu v koncových fázach prijímačov, televízorov a iných zariadení.

Pentoda(z iného gréckeho πέντε päť, podľa počtu elektród) - vákuová elektrónová trubica s tieniacou mriežkou, v ktorej je medzi tieniacou mriežkou a anódou umiestnená tretia (ochranná alebo antidynatrónová) mriežka. Podľa konštrukcie a účelu sú pentódy rozdelené do štyroch hlavných typov: nízkovýkonové vysokofrekvenčné zosilňovače, výstupné pentódy pre video zosilňovače, výstupné pentódy zosilňovačov nízke frekvencie a výkonné generátorové pentódy.

Tienené elektrónky, tetroda a pentóda, prekonávajú triódu pri vysokých frekvenciách. Horná pracovná frekvencia pentódového zosilňovača môže dosiahnuť 1 GHz. Účinnosť výkonového zosilňovača na báze pentód (asi 35 %) je výrazne vyššia ako účinnosť zosilňovača na báze triód (15 % - 25 %), ale o niečo nižšia ako účinnosť zosilňovača na báze lúčových tetrod.

Nevýhody pentód (a všeobecne všetkých tienených lámp) sú vyššie nelineárne skreslenia ako u triódy, v ktorej prevládajú nepárne harmonické, výrazná závislosť zisku od odporu záťaže, vyššia úroveň vlastného hluku.

Zložitejšie sú viacelektródové výbojky s dvoma riadiacimi mriežkami - heptódami, ktoré sa objavili v súvislosti s vynálezom superheterodynného príjmu.

Obsah článku

ELEKTROVAKUOVÉ A VYPÚŠŤACIE ZARIADENIA, elektrónky používané na generovanie, zosilňovanie alebo stabilizáciu elektrických signálov. Elektrónka je v podstate zapečatená ampulka, v ktorej sa elektróny pohybujú vo vákuu alebo v plynnom prostredí. Ampulka je zvyčajne vyrobená zo skla alebo kovu. Elektronický tok je riadený elektródami vo vnútri lampy.

Hoci polovodičové zariadenia nahradili vo väčšine aplikácií vákuové elektrónky, elektrónky stále nachádzajú využitie vo video termináloch, radaroch, satelitná komunikácia a mnoho ďalších elektronických zariadení.

Lampa má niekoľko vodivých prvkov nazývaných elektródy. Emisia elektrónov v lampe sa uskutočňuje katódou. Táto emisia je spôsobená buď zahrievaním katódy, v dôsledku čoho sa elektróny „varia“ a vyparujú sa z jej povrchu, alebo pôsobením svetla na katódu. Pohyb emitovaných elektrónov je riadený elektrickými poľami vytvorenými inými elektródami vo vnútri lampy. Vo väčšine prípadov sú elektródy lampy navzájom izolované a pripojené k vonkajším obvodom pomocou vodičov. Elektródy, ktoré slúžia na riadenie pohybu elektrónov, sa nazývajú mriežky; elektródy, kde sa elektróny zhromažďujú, sa nazývajú anódy.

Vo vákuovej trubici je relatívne ľahké ovládať veľkosť, trvanie, frekvenciu a ďalšie charakteristiky toku elektrónov. Táto jednoduchosť a jednoduchosť obsluhy z neho robí cenný nástroj v mnohých aplikáciách.

Termionická emisia.

Elektróny spontánne neprechádzajú za povrchovú vrstvu kovu v dôsledku pôsobenia príťažlivých síl, ktorých zdrojom je samotný kov. Potenciálna energia elektrónu v ktoromkoľvek bode kovu v blízkosti jeho povrchu môže byť znázornená ako graf (obr. 1), z ktorého je zrejmé, že na to, aby elektrón prešiel za povrch kovu, musí zvýšiť svoju energiu T 0 , ktorú má pri absolútnej nulovej teplote, navyše o hodnotu W. Pri izbovej teplote má veľmi malý počet elektrónov energiu potrebnú na únik, ale ako teplota stúpa, energia elektrónov sa zvyšuje a blíži sa úrovni potrebnej na emisiu. AT elektronické elektrónky ah, potrebnú tepelnú energiu dodáva elektrický prúd prechádzajúci drôteným vláknom (ohrievačom) umiestneným v lampe.

Dióda.

Keď elektróny opustia katódu, ich pohyb je určený silami elektrických polí, ktoré na ne pôsobia vo vákuu. V najjednoduchšej elektronickej lampe - dióde - sú elektróny priťahované kladným potenciálom druhej elektródy - anódy, kde sa zhromažďujú a prechádzajú do obvodu zodpovedajúceho obvodu (obr. 2). Dióda je teda zariadenie, ktoré prechádza prúdom iba jedným smerom - od anódy ku katóde - a preto je usmerňovačom. Jednoduchou ilustráciou použitia diódy je obvod znázornený na obr. 3, kde dióda slúži na nabíjanie kondenzátora napätím zo zdroja striedavý prúd. Keď je potenciál katódy pod potenciálom anódy, prúd tečie cez diódu, takže sa nakoniec kondenzátor nabíja až na špičkové napätie zdroja striedavého prúdu. Možnosti diagramu obr. 3 sa používajú na detekciu signálu frekvencia zvuku z vysokofrekvenčných vĺn a získať energiu priamy prúd zo zdrojov striedavého prúdu.

trióda.

Trióda je elektrónka, v ktorej je medzi katódou a anódou nainštalovaná tretia (riadiaca) elektróda (obr. 4). Táto elektróda je zvyčajne mriežka z jemných drôtov, namontovaná veľmi blízko katódy, takže pri malom potenciálovom rozdiele medzi mriežkou a katódou pôsobí v oblasti medzi týmito dvoma elektródami relatívne vysoké elektrické pole. V tomto prípade bude mať potenciál siete silný vplyv na elektróny.

Typický obvod triódového zosilňovača je znázornený na obr. 5. K sieti je pripojená záporná predpätá batéria, označená Vajcia. Pretože mriežka má negatívny potenciál vzhľadom na katódu, nebude priťahovať elektróny z prúdu pohybujúceho sa od katódy k anóde. Anóda je udržiavaná na kladnom potenciáli vzhľadom na katódu, ktorú poskytuje batéria E pp. Hodnoty parametrov Vajcia, E pp, odpor odporu Rg v mriežkovom obvode a zaťažovacom rezistore R L zvoľte tak, aby lampou pretekal určitý prúd. Anódový potenciál sa preto ukazuje byť o niečo menší ako potenciál E pp jeho zdroj energie v dôsledku toku prúdu R L.

Ak sa na mriežku cez kondenzátor privedie kladný signál, ovplyvní to elektróny opúšťajúce katódu. Keďže takáto mriežka je pre elektróny slabou fyzickou prekážkou, prejdú cez mriežku k anóde. Preto pri zmene potenciálu siete v pozitívna stránka prúd cez triódu sa zvyšuje a napätie na anóde klesá. (Tento pokles je spôsobený zvýšením poklesu napätia naprieč R L spojené so zvýšením prúdu.) Ak vstupný signál prichádzajúci do siete zmení svoj potenciál v negatívnom smere, potom nastáva opačný proces; napätie na anóde sa zvyšuje. V mnohých vákuových elektrónkach zmena sieťového napätia v podstate určuje zmenu anódového prúdu; z toho vyplýva, že zmeny napätia na anóde sú dané voľbou R L. Výsledkom je, že malá zmena sieťového napätia môže byť dostatočne veľká R L spôsobiť oveľa väčšiu zmenu napätia na anóde.

multielektródové žiarovky.

Je logické položiť si otázku: aký by mohol byť účinok zvýšenia počtu mriežok vo vákuovej trubici? Zvyčajne sa druhá mriežka, ktorá sa nazýva mriežka obrazovky a udržiava sa na kladnom potenciáli, nachádza medzi riadiacou mriežkou a anódou. Jeho úlohou je tieniť riadiacu mriežku od anódy, čím sa znižuje kapacita medzi nimi, čo môže v niektorých prípadoch viesť k nežiaducim efektom. spätná väzba. Lampa s dvoma mriežkami (štyri elektródy) sa nazýva tetroda. V niektorých prípadoch je medzi mriežku obrazovky a anódu pridaná ďalšia mriežka - antidynatrónová, výsledkom čoho je päťelektródová lampa alebo pentóda. V tetrode elektróny, ktoré sa dostanú na povrch anódy, pri náraze vyradia sekundárne elektróny. Niektoré z nich sa môžu pohybovať opačným smerom a sú zhromažďované sieťovou mriežkou, ktorá má zvyčajne potenciál blízky potenciálu anódy. Takýto proces spôsobuje straty v celkovom toku elektrónov prechádzajúcich anódou (v anódovom prúde). Antidynatrónová mriežka umiestnená medzi mriežkou obrazovky a anódou je udržiavaná na zápornom potenciáli vzhľadom na obe susedné elektródy, takže vracajúce sa elektróny sú ňou odpudzované späť k anóde. Na obr. 6 znázorňuje typický pentódový spínací obvod.

V niektorých prípadoch, aby sa ušetril priestor a peniaze, sú dve samostatné konštrukcie vákuových trubíc kombinované v jednom zapečatenom balení.

katódové trubice.

Katódová trubica (CRT) využíva lúč elektrónov z vyhrievanej katódy na reprodukciu obrazu na fluorescenčnej obrazovke. Tento lúč je starostlivo zaostrený do lúča, ktorý vytvára na obrazovke malý bod a excituje elektróny fosforu obrazovky, čo vedie k emisii svetla. Tento lúč sa vychyľuje pôsobením elektrického alebo magnetického poľa, pričom opisuje trajektóriu na obrazovke a intenzitu lúča je možné meniť pomocou riadiacej elektródy, čím sa mení jas bodu. Časť CRT, v ktorej sa vytvára zaostrený elektrónový lúč, sa nazýva elektrónový reflektor. Elektronický projektor je síce hlavnou súčasťou CRT, no pre svoju zložitosť sa o ňom bude uvažovať po iných.

Systémy vychyľovania lúčov.

Na výstupe z elektrónového projektora sa získa úzky elektrónový lúč, ktorý môže byť na ceste k plátnu vychýlený elektrickým alebo magnetickým poľom. Elektrické polia sa bežne používajú v CRT s malými obrazovkami, ako sú tie, ktoré sa nachádzajú v osciloskopoch. Magnetické polia sú potrebné na vychýlenie lúča v televíznych CRT s veľkými obrazovkami.

V systémoch vychyľovania elektrického poľa je vektor poľa orientovaný kolmo na počiatočnú dráhu lúča (ktorá sa zvyčajne označuje smerom z). Vychýlenie sa vykonáva aplikáciou rozdielu potenciálov na dvojicu vychyľovacích dosiek, ako je znázornené na obr. 7. Zvyčajne sa vychyľovacie dosky vychyľujú v horizontálnom smere (smer X) úmerne času. To sa dosiahne aplikáciou napätia na vychyľovacie dosky, ktoré sa rovnomerne zvyšuje, keď lúč prechádza cez obrazovku. Potom toto napätie rýchlo klesne na pôvodnú úroveň a opäť sa začne rovnomerne zvyšovať. Signál, ktorý sa má skúmať (zvyčajne periodické kmitanie), sa aplikuje na dosky vychyľujúce sa vo vertikálnom smere ( r). Výsledkom je, že ak sa trvanie jedného horizontálneho pohybu rovná perióde alebo zodpovedá frekvencii opakovania signálu r, obrazovka bude nepretržite zobrazovať jednu periódu vlnového procesu. V prípadoch, keď je potrebné veľké vychýlenie, sa použitie elektrického poľa na vychýlenie lúča stáva neefektívnym.

Aby lúč vytvoril dostatočne jasný bod na obrazovke a vychyľovací potenciál nedosiahol prierazné napätie medzi vychyľovacími doskami, musia elektróny dostať veľké zrýchlenie. Okrem toho by CRT nemala byť príliš dlhá, aby sa zariadenie, v ktorom sa má používať, nestalo neprijateľne objemným. Nakoniec je obmedzená aj dĺžka vychyľovacích dosiek. Pri použití magnetických polí na vychýlenie lúča pod veľkými uhlami sa CRT ukáže byť krátky (obr. 8).

Luminiscenčná obrazovka.

Luminiscenčná obrazovka je vytvorená nanesením tenkej vrstvy fosforu na vnútorný povrch koncovej steny kužeľovej časti CRT. Kinetická energia elektrónov bombardujúcich obrazovku sa premieňa na viditeľné svetlo.

Elektronický projektor.

V úzkom hrdle CRT žiarovky je umiestnený elektronický vyhľadávací svetlomet. Jeden z mnohých možných návrhov elektronického vyhľadávača je schematicky znázornený na obr. 9, a. Katóda a množstvo tesne umiestnených valcových elektród sú zarovnané pozdĺž ich spoločnej osi. Na obr. 9, b zväčšenie ukazuje zaostrovaciu oblasť lúča (t.j. "šošovku" elektrónového projektora), v ktorej pôsobí nehomogénne, ale osovo symetrické elektrické pole. Vektory elektrického poľa sú na obrázku všade kolmé na ekvipotenciálne plochy a nasmerované doľava, pretože druhá anóda má vyšší potenciál ako prvá. V tomto prípade sa elektróny sformujú do zbiehajúceho sa lúča, ktorý je vďaka správnemu prispôsobeniu tvaru elektród a ich relatívnych potenciálov presne zaostrený, keď dosiahnu povrch obrazovky. V niektorých prípadoch sa zaostrovanie uskutočňuje pomocou magnetického poľa nasmerovaného rovnobežne s osou CRT. Na obr. 9, v je vysvetlený princíp takéhoto zaostrovania.

Elektrický potenciál, ktorý určuje najvyššia rýchlosť elektrónov na výstupe elektronického projektora sa pohybuje od niekoľkých stoviek do 10 000 V. V prevádzke býva posledná urýchľovacia elektróda (druhá anóda) uzemnená. Elektródy majú membrány s okrúhlymi otvormi, ktoré odrezávajú periférne elektróny od lúča, čím zabraňujú rozmazaniu bodu. Okrem toho zachytávajú sekundárne emisné elektróny vracajúce sa z rôznych povrchov vnútorných komponentov CRT.

Fotoelektronické zariadenia.

Fotoelektronické elektrovákuové zariadenie (fotobunka) je elektronická lampa s katódou, ktorá vyžaruje elektróny, keď na ňu dopadá viditeľné svetlo alebo infračervené alebo ultrafialové žiarenie. Zmeny v intenzite žiarenia spôsobujú zodpovedajúce zmeny v toku elektrónov v lampe, a tým aj v prúde vo vonkajšom obvode.

Vo vedeckom výskume a technike sa na meranie osvetlenia používajú fotoelektronické zariadenia. Používajú sa aj v zariadeniach na ovládanie pouličného osvetlenia, na vyrovnávanie farieb v televízii a zhodu farieb pri tlači, na počítanie predmetov vo výrobe. Fotoelektronické zariadenia sa používajú na čítanie zvuku pri premietaní filmov. Zvuk sa zaznamenáva na film ako súvislá stopa s premenlivou hustotou, ktorá moduluje svetelný lúč nasmerovaný na fotoelektronické zariadenie. Výstupný signál tohto zariadenia je úmerný hustote zvukovej stopy zaznamenanej na filme.

Na obr. desať, a sú znázornené voltampérové ​​charakteristiky typického elektrovákuového fotočlánku a na obr. desať, b sú relatívne spektrálne charakteristiky typického fotoelektronického zariadenia a ľudského oka pri konštantnej intenzite svetla a meniacej sa vlnovej dĺžke žiarenia. Absolútne hodnoty amplitúd spektrálnych charakteristík závisia od výberu materiálu pre citlivý povrch fotokatódy.

V niektorých prípadoch sa do zariadenia zavádza plyn, aby sa zvýšila jeho aktuálna citlivosť. Táto citlivosť sa však stáva silne závislá od anódového potenciálu, zatiaľ čo vo vákuovej fotobunke zostáva výstupný signál nezmenený v širokom rozsahu anódových potenciálov (obr. 11).

Fotonásobič.

Činnosť fotonásobiča je založená na použití sekundárnych elektrónov, ktoré sa uvoľnia, keď elektrón má vysoká rýchlosť nárazom na kovový povrch. Zariadenie funguje nasledovne. Elektróny emitované obyčajnou fotokatódou sú priťahované elektrickým poľom dynódy - elektródy, ktorej potenciál je o niečo vyšší ako potenciál katódy. Keď elektrón narazí na dynódu, vyletí z nej niekoľko sekundárnych elektrónov. Zrýchľujú sa smerom k druhej dynóde, ktorá je na vyššom potenciáli ako prvá a v dôsledku zrážky vzniká ešte väčší počet sekundárnych elektrónov. Po niekoľkých takýchto stupňoch kaskádového „množenia“ elektrónov sa proces konečne dostane k anóde, ktorá elektróny zhromažďuje. Výrazne zvýšený počet elektrónov zhromaždených anódou vytvára oveľa väčší prúd v porovnaní s prúdom fotokatódy. Ak každý elektrón zasiahne dynódu vypadne n sekundárnych elektrónov, potom s počtom dynód rovným k, aktuálny zisk bude nk. Poloha dynód je starostlivo vypočítaná tak, aby väčšina elektrónov opúšťajúcich jednu dynódu skončila na druhej atď. Na obr. 12, a je ukázané, ako sa tento proces realizuje v relatívne obmedzenom objeme elektrónovej trubice. Na obr. 12, b je uvedená schéma zapojenia typického fotonásobiča. Rezistory všetkých dynód majú zvyčajne rovnaký odpor. Na obr. 12, v je daná aktuálna charakteristika fotonásobiča. V tomto prípade je potenciálny rozdiel medzi susednými dynódami 100 V a výsledný prúdový zosilňovací faktor je 106.

Výbojky.

Výbojka je vákuová trubica, ktorá obsahuje dostatok plynu, ktorý výrazne ovplyvňuje jej výkon. Tlak tohto plynu je nižší ako atmosférický tlak. Na plnenie výbojok sa zvyčajne používajú inertné plyny (neón, argón atď.) alebo ortuťové pary. Charakteristiky lampy sú určené tak vlastnosťami použitého plynu, ako aj jeho tlakom vo vnútri lampy.

Zrážky a ionizácia.

Prítomnosť molekúl plynu v elektrónovej trubici môže spôsobiť dva efekty. Zrážky s molekulami môžu spôsobiť spomalenie toku elektrónov vo výbojke (takéto zrážky môžu viesť k zvýšeniu priestorového náboja s vytvorením elektrónového oblaku okolo katódy, čo spôsobí pokles prúdu) a ak sú elektróny urýchlené o dostatočne veľký potenciálny rozdiel, môžu vyraziť elektróny z molekúl plynu a zanechať za nimi kladne nabité ióny. Tento proces sa nazýva ionizácia. Ak je urýchľovací potenciál v lampe ešte vyšší, potom sa môže primárny elektrón a elektrón uvoľnený z molekuly počas procesu ionizácie urýchliť na takú vysokú rýchlosť, že spôsobia ďalšiu ionizáciu. Takýto proces vedie k výboju - šíreniu ionizácie v priestore medzi anódou a katódou výbojky. Vzdelávanie Vysoké číslo kladné ióny a elektróny uvoľnené počas ionizácie zvyšujú prúd pretekajúci lampou a odpor lampy pri vybíjaní je veľmi malý.

Výbojkové diódy a plynové výbojky.

Dióda s plynovou výbojkou (gastron) je dióda, v ktorej prítomnosť plynu vytvára vysokú vodivosť v priepustnom smere. Elektróny emitované katódou sú urýchľované smerom k anóde a v dôsledku toho dochádza k výboju. Výboj pokračuje, kým anódový potenciál neklesne pod určitý hraničný potenciál. Ale akonáhle sa anóda stane negatívnou, nedostatok elektrónov už nie je schopný znova spustiť výboj. Ak však anódový potenciál klesne na veľkú zápornú hodnotu (napríklad viac ako -100 V), potom je výboj spustený elektrónmi emitovanými anódou. Inými slovami, anóda emituje elektróny ľahšie, keď jej potenciál nie je nulový, ale záporný. Elektróny sa môžu uvoľňovať tepelnou emisiou aj pri izbovej teplote v dôsledku ich tepelného pohybu. Môžu sa objaviť aj v dôsledku fotoelektrických procesov spôsobených bombardovaním fotónmi. V každom prípade emitované elektróny spôsobia ionizáciu v lampe, po ktorej nasleduje výboj. Preto sa na anódy plynových výbojových diód zvyčajne neaplikujú veľké záporné napätia. Takéto diódy však nachádzajú využitie v nízkonapäťových obvodoch usmerňovačov, najmä v nabíjačkách batérií, kde sa vyžaduje vysoký priepustný prúd.

Neónová lampa je plynová výbojková dióda s dvoma rovnakými elektródami bez ohrievačov. Na obr. 13 znázorňuje charakteristiku prúdového napätia takejto žiarovky. Je ľahké vidieť, že úbytok napätia na lampe zostáva takmer nezmenený po tom, čo sa lampa „rozsvieti“ privedením napätia o niečo vyššieho ako počiatočné. Táto charakteristika plynových výbojok pracujúcich v oblasti autonómneho žeravého výboja z nich robí užitočné zariadenia na udržiavanie konštantného napätia v obvode s meniacim sa zaťažovacím prúdom. Zvyčajne sa pre takéto stabilizátory napätia (zenerove diódy) používajú špeciálne navrhnuté lampy, ale vhodná je aj jednoduchá neónová lampa. Pripojte lampy k zdroju napätia cez sériový odpor, aby ste zabránili prílišnému nárastu prúdu, ktorý by mohol poškodiť lampu alebo zdroj napätia.

Thyratron.

Thyratrón je trióda s plynovým výbojom, zvyčajne s vyhrievanou katódou. Tyratrónová anóda je typicky udržiavaná na dostatočne vysokom potenciáli na spustenie výboja, keď je mriežka na katódovom potenciáli. (Na mriežke sa udržiava záporný potenciál, aby sa zabránilo úniku elektrónov z oblasti blízkej katóde a iniciovaniu výboja.) V správnom momente na signál mriežkový potenciál stúpne natoľko, aby sa spustil výboj. Po výskyte výboja ho mriežka nekontroluje, kým anódové napätie neklesne na úroveň, pri ktorej výboj zhasne.

Malý kladný impulz aplikovaný na mriežku umožňuje iniciovať prechod veľkého prúdu cez lampu. Táto kontrolná funkcia určuje užitočnosť tyratrónu. „Štartovací potenciál“ mriežky – napätie, pri ktorom je iniciovaný výboj – závisí od potenciálu anódy a teploty plynu vo výbojke.

V iónových (plynom naplnených) fotovoltaických článkoch sa plyn používa na zosilnenie prúdu v dôsledku ionizácie molekúl plynu fotoelektrónmi. Anódový potenciál sa nikdy nedostane na úroveň, pri ktorej sa výboj stane sebestačným a nevyžaduje emisiu fotoelektrónov z katódy.

Elektrovákuové zariadenia (EVD) sú zariadenia, v ktorých elektrický prúd vzniká prúdom elektrónov alebo iónov pohybujúcim sa v prostredí vysokého vákua alebo inertného plynu. EVP sa delia na elektronicky riadené lampy (EUL), katódové trubice (CRT), plynové výbojky (GDP) a fotoelektrické (fotoelektronické) zariadenia.

V EUL sa elektrický prúd vytvára pohybom elektrónov vo vysokom vákuu (tlak plynu je iba 1,33 () Pa (mmHg)) z jednej elektródy na druhú. Najjednoduchšia EUL je dióda.

Dióda. Dióda obsahuje iba dve elektródy: katódu a anódu. Katóda je zdrojom voľných elektrónov. Na to, aby elektróny opustili katódu, musia dostať dodatočnú energiu, ktorá sa nazýva pracovná funkcia. Elektróny prijímajú túto energiu, keď je katóda zahrievaná elektrickým prúdom. Emisia elektrónov zo zahriatej katódy sa nazýva termionická emisia.

Záporný priestorový náboj tvorený elektrónmi emitovanými z katódy vytvára v blízkosti jej povrchu elektrické pole, ktoré bráni elektrónom opustiť katódu a vytvárať potenciálnu bariéru na ich ceste.

Na anódu sa aplikuje kladné napätie vzhľadom na katódu, čo znižuje potenciálnu bariéru na povrchu katódy. Elektróny, ktorých energia je dostatočná na prekonanie potenciálnej bariéry, opúšťajú oblasť priestorového náboja, vstupujú do urýchľujúceho elektrického poľa anódového napätia a pohybujú sa smerom k anóde, pričom vytvárajú anódový prúd. S nárastom anódového napätia sa zvyšuje aj anódový prúd diódy.

Pri zápornom anódovom napätí sa potenciálna bariéra na povrchu katódy zvyšuje, energia elektrónov je nedostatočná na jej prekonanie a diódou nepreteká prúd. Toto je dôležitá vlastnosť diódy - jej jednostranná elektrická vodivosť.

Na obr. 3.1 zobrazenie dohovorov diódy a schémy ich pripojenia k zdroju anódového napätia.

trióda. Na rozdiel od diódy má trióda tri elektródy: katódu, anódu a mriežku (obr. 3.2, a, b). Mriežka sa nachádza

medzi katódou a anódou v bezprostrednej blízkosti katódy. Ak sa na mriežku privedie záporné napätie (obr. 3.2, c), potom sa potenciálna bariéra na katóde zvýši a anódový prúd sa zníži. Pri nejakom zápornom sieťovom napätí, nazývanom vypínacie napätie U CK .z an , sa anódový prúd zníži na nulu. Ak sa na mriežku aplikuje kladné napätie (obr. 3.2, d), potom elektrické pole, ktoré tvorí medzi katódou a mriežkou, povedie k zníženiu potenciálnej bariéry a zvýšeniu anódového prúdu.

Vzhľadom na to, že mriežka je umiestnená bližšie ku katóde ako anóda, napätie na nej pôsobí na potenciálovú bariéru a anódový prúd triódy je oveľa silnejší ako anódové napätie rovnakej hodnoty. Preto je v trióde anódový prúd riadený zmenou sieťového napätia a nie anódového.

Hlavnými charakteristikami triódy sú rodiny statických anódovo-mriežkových (prenosových) charakteristík braných pri rôznych anódových napätiach U a k (obr. 3.3, a) a anódových (výstupných) charakteristík I a \u003d f (U ak), braných pri rôznych sieťových napätiach (obr. 3.3, b).

Nevýhodou triódy je veľká priepustná kapacita (kapacita medzi mriežkou a anódou) a nízky statický zisk. Tieto nedostatky sú odstránené zavedením druhej siete do EUL.

Tetrode. Ide o štvorelektródovú elektronicky riadenú lampu obsahujúcu katódu, anódu a dve mriežky (obr. 3.4, a). Prvá mriežka, umiestnená v blízkosti katódy, sa používa rovnako ako v trióde na riadenie anódového prúdu a nazýva sa riadiaca mriežka. Druhá mriežka, umiestnená medzi prvou mriežkou a anódou, je akousi clonou medzi týmito elektródami. V dôsledku tieniaceho pôsobenia druhej mriežky sa výrazne zníži priepustná kapacita lampy a vplyv anódového napätia na

Potenciálna bariéra na povrchu katódy. Preto, aby sa vytvoril riadený pohyb elektrónov z katódy na anódu, na druhú mriežku, nazývanú tieniaca mriežka, sa privádza kladné napätie U c 2 k, ktoré je rovnaké alebo o niečo menšie ako anódové napätie. V tomto prípade časť elektrónov vstupuje do tieniacej mriežky a vytvára prúd I c2 tejto mriežky.

Elektróny dopadajúce na anódu z nej vyrážajú sekundárne elektróny. Keď (a takéto prípady sa vyskytujú počas činnosti tetrody), sekundárne elektróny sú priťahované tieniacou mriežkou, čo vedie k zvýšeniu prúdu tieniacej mriežky a zníženiu anódového prúdu. Tento jav sa nazýva dinatrónový efekt. Na elimináciu dinatrónového efektu, ktorý obmedzuje pracovnú oblasť EUL, sa medzi anódou a tieniacou mriežkou vytvára potenciálna bariéra pre sekundárne elektróny. Takáto bariéra vzniká zvýšením hustoty toku elektrónov v dôsledku jeho fokusácie v lúčových tetrodách (obr. 3.4, b) alebo zavedením tretej mriežky medzi tieniacu mriežku a anódu, ktorá má spravidla nulový potenciál.

Pentoda. Päťelektródová EUL sa nazýva pentóda (obr. 3.4, i). Nulový potenciál tretej mriežky, ktorá sa nazýva antidynatron alebo ochranná, poskytuje elektrické pripojenie ju s katódou.

Hlavnými charakteristikami tetród a pentód sú rodiny statickej anódy (výstupu) at a mriežkovej anódy pri charakteristikách, ktoré sú brané pri konštantnom napätí U c 2k a vynesené do rovnakého grafu (obr. 3.5).

Parametre charakterizujúce zosilňovacie vlastnosti EUL sú:

strmosť charakteristiky anódovej mriežky

vnútorný (diferenciálny) odpor

statický zisk

Parametre S a , nazývané diferenciál, sú vzájomne prepojené vzťahom .

CATHONY RAY TUBE

Katódové trubice (CRT) sú elektronické elektrovákuové zariadenia, ktoré využívajú prúd elektrónov koncentrovaných vo forme lúča. Tieto zariadenia sú vo forme trubice predĺženej v smere lúča. Hlavnými prvkami CRT sú sklenený valec alebo banka, elektronický vyhľadávací svetlomet, vychyľovací systém a obrazovka (obr. 3.6).

Valec 7 slúži na udržanie potrebného vákua v CRT a ochranu elektród pred mechanickým a

klimatickými vplyvmi. Časť vnútorného povrchu valca je pokrytá grafitovým filmom 8, nazývaným aquadag. Na aquadag sa aplikuje kladné napätie vzhľadom na katódu.

Elektronický vyhľadávací svetlomet je navrhnutý tak, aby vytvoril zaostrený elektrónový lúč (lúč) s požadovanou prúdovou hustotou. Pozostáva z termionickej katódy 2, vo vnútri ktorej je ohrievač 1, riadiaca elektróda 3, nazývaná modulátor, prvá 4 a druhá 5 anóda. Modulátor a anódy sú vyrobené vo forme dutých valcov koaxiálnych s valcovou katódou.

Modulátor je pripojený k zdroju záporného napätia, nastaviteľného od nuly do niekoľkých desiatok voltov. Na anódy sa aplikuje kladné napätie: niekoľko stoviek voltov pre prvú a niekoľko kilovoltov pre druhú.

Medzi modulátorom a prvou anódou sa vytvorí nehomogénne elektrické pole, ktoré sústreďuje všetky elektróny, ktoré vyleteli z katódy a prešli cez otvor modulátora, v určitom bode na osi CRT v dutine prvej anódy. Takéto elektrické pole sa nazýva elektrostatická šošovka.

Druhá elektrostatická šošovka je vytvorená medzi prvou a druhou anódou. Na rozdiel od prvého, krátkeho ohniska, je to dlhé ohnisko: jeho ohnisko je umiestnené na osi CRT v rovine obrazovky 9.

Zmena napätia modulátora vedie k zmene počtu elektrónov, ktoré môžu prekonať potenciálnu bariéru na katóde a dostať sa do urýchľujúceho sa elektrického poľa prvej anódy. Preto napätie modulátora určuje hustotu elektrónového lúča a jas svetelného bodu na obrazovke CRT. Zaostrenie lúča na obrazovku CRT sa dosiahne zmenou nerovnomerného elektrického poľa druhej elektrostatickej šošovky zmenou napätia prvej anódy.

Vychyľovací systém slúži na nasmerovanie zaostreného elektrónového lúča do akéhokoľvek bodu na obrazovke. To sa dosiahne vystavením elektrónového lúča priečnemu elektrickému alebo magnetickému poľu.

Pri vychyľovaní elektrónového lúča elektrickým poľom (elektrostatická výchylka) sa vychyľovacie napätia privedú na dva navzájom kolmé páry rovnobežných dosiek 6. Elektrónový lúč prechádzajúci medzi doskami je vychýlený smerom k doske s vysokým potenciálom. Dosky, medzi ktorými elektrické pole vychyľuje elektrónový lúč v horizontálnom smere, sa nazývajú horizontálne vychyľovacie alebo X-dosky a vo vertikálnom - vertikálne vychyľovacie alebo Y-dosky.

Hlavným parametrom elektrostatického vychyľovacieho systému je citlivosť na vychýlenie S, definovaná ako pomer vychýlenia svietiaceho bodu na CRT obrazovke k vychýleniu napätia. Pre moderné CRT S E = 0,1 ... 3 mm / V.

Spolu s elektrostatickým sa využíva aj magnetické vychyľovanie elektrónového lúča. Vychyľovacie magnetické pole je vytvárané prúdom prechádzajúcim cez dva páry cievok umiestnených vzájomne kolmo na hrdlo CRT.

Obrazovky 9 katódové trubice, používané na premenu elektrických signálov na svetlo, sú pokryté špeciálne zloženie- fosfor, ktorý svieti, keď naň dopadá zaostrený elektrónový lúč. Ako fosfor sa používajú sulfidy zinku a zinku a kadmia, kremičitan zinočnatý (willemit), wolframany vápenaté a kadmia. Takéto obrazovky sa nazývajú fluorescenčné.

Len časť energie elektrónového lúča sa minie na žiaru fosforu. Zvyšok energie lúča sa prenáša na elektróny obrazovky a spôsobuje emisiu sekundárnych elektrónov z povrchu obrazovky. Sekundárne elektróny sú priťahované aquadagom, ktorý je zvyčajne elektricky spojený s druhou anódou.

CRT obrazovky používané na získanie farebného obrazu obsahujú zrná fosforu s modrou, červenou a zelenou žiarou - triády usporiadané v určitom poradí. V hrdle tubusu sú tri autonómne elektronické svetlomety. Sú usporiadané tak, že ich elektrónové lúče sa pretínajú v určitej vzdialenosti od obrazovky. V rovine priesečníka lúčov je nainštalovaná tieňová maska, v ktorej je veľké množstvo otvorov. Každý z elektrónových lúčov po prechode cez otvory v maske dopadá na vlastný prvok triády (obr. 3.7).

V dôsledku zmiešania troch farieb rôzneho jasu sa získa žiara požadovanej farby.

Okrem luminiscenčných existujú dielektrické obrazovky. Elektrónový lúč, pohybujúci sa po takejto obrazovke, vytvára na svojich úsekoch rôzne náboje, t.j. akýsi potenciálny reliéf, ktorý sa dá dlhodobo udržiavať. Dielektrické obrazovky sa používajú v pamäťových CRT, nazývaných potenciáloskopy.

ZARIADENIA NA VYPÚŠŤANIE PLYNU

Princíp činnosti plynových výbojových zariadení (GDP) je založený na elektrických javoch vyskytujúcich sa v plynnom médiu.

Hydraulické štiepacie valce sú plnené inertnými plynmi (neón, argón, hélium atď.), ich zmesami, vodíkom alebo ortuťovými parami. Za normálnych podmienok je väčšina atómov a molekúl plynu elektricky neutrálna a plyn je dobrým izolantom. Zvýšenie teploty, vystavenie silným elektrickým poliam alebo časticiam s vysokou energiou spôsobuje ionizáciu plynu. Ionizácia plynu, ku ktorej dochádza pri zrážke rýchlo letiacich elektrónov s neutrálnymi atómami plynu, sa nazýva nárazová ionizácia. Je sprevádzané objavením sa voľných elektrónov a kladných iónov, čo vedie k výraznému zvýšeniu elektrickej vodivosti plynu. Silne ionizovaný plyn sa nazýva elektrónovo-iónová plazma alebo jednoducho plazma.

Spolu s procesom ionizácie plynu existuje aj inverzný proces nazývaný rekombinácia. Keďže energia elektrónu a kladného iónu je väčšia ako energia neutrálneho atómu, pri rekombinácii sa časť energie uvoľní, čo je sprevádzané žiarou plynu.

Proces odovzdávania elektrický prúd cez plyn sa nazýva elektrický výboj v plyne. Prúdovo-napäťová charakteristika plynovej výbojovej medzery je znázornená na obr. 3.8.

Pri napätí U3, nazývanom zápalné napätie, sa ionizácia plynu stáva lavínou. Odpor plynovej výbojovej medzery medzi anódou a katódou prudko klesá a vo HF sa objavuje žeravý výboj (časť CD). Horiace napätie U r podporujúce žeravý výboj je o niečo menšie ako zapaľovacie napätie. Pri žeravom výboji sa kladné ióny pohybujú smerom ku katóde a dopadom na jej povrch zvyšujú počet elektrónov emitovaných z nej v dôsledku zahrievania a sekundárneho

Noahova emisia elektrónov. Keďže v tomto prípade nie je potrebný externý ionizátor, žeravý výboj sa nazýva samoudržiavací, na rozdiel od výboja v sekcii AB, ktorý pre svoj vzhľad vyžaduje externý ionizátor (kozmické žiarenie, termionická emisia a pod.) a je tzv. nesebestačný. Pri výraznom zvýšení prúdu dochádza pri hydraulickom štiepení k oblúkovému výboju (sekcia EF). Ak je oblúkový výboj podporovaný termionickou emisiou katódy v dôsledku jej zahrievania kladnými iónmi dopadajúcimi na povrch, výboj sa nazýva samoudržateľný. Ak termionická emisia katódy vzniká jej zahrievaním z externého zdroja napätia, potom sa oblúkový výboj nazýva nesamosprávny.

Žiarivý výboj sprevádzaný plynovým žiarom sa používa v neónové lampy, znak výboja a lineárne indikátory, zenerove diódy a niektoré ďalšie hydraulické štiepenie.

indikátory vypúšťania plynu. ikonický indikátory vypúšťania plynu pozostávajú z plynom naplneného valca, desiatich katód a jednej spoločnej anódy. Katódy sú vo forme čísel, písmen alebo iných znakov. Napätie sa privádza na anódu a jednu z katód cez obmedzovací odpor. Medzi týmito elektródami vzniká žeravý výboj, ktorý má tvar katódy. Prepnutím rôznych katód je možné zobraziť rôzne znaky. Indikátory segmentových značiek sú všestrannejšie. Segmentový žhaviaci indikátor IN-23, pozostávajúci z 13 segmentov, teda umožňuje pri vhodnom prepínaní katódových segmentov zvýrazniť ľubovoľné číslo od 0 do 9, písmeno ruskej alebo latinskej abecedy.

Lineárne indikátory výboja plynu (LGI) zobrazujú informácie o napätí alebo prúde v obvode vo forme svetelných bodov alebo čiar. Poloha bodky a dĺžka čiary sú úmerné napätiu alebo prúdu v obvode. Systém elektród LGI má predĺžený valcový tvar.

Zenerova dióda s plynovou výbojkou. Zenerova dióda (obr. 3.9, a) má dve elektródy - katódu 1, vyrobenú vo forme dutého valca, a anódu 3 vo forme tenkej tyče umiestnenej pozdĺž katódy OSB. Na zníženie zapaľovacieho napätia je na vnútornej strane katódy privarený malý kolík 2, nazývaný zapaľovacia elektróda.

Činnosť doutnavej zenerovej diódy je založená na udržiavaní takmer konštantného horiaceho napätia na jej elektródach pri výraznej zmene prúdu pretekajúceho zenerovou diódou (časť CD na obr. 3.8).

Zenerove diódy sa používajú na stabilizáciu napätia v jednosmerných obvodoch.

Thyratron. Zložitejším hydraulickým štiepením je tyratrón. Obsahuje katódu, anódu a jednu alebo viac riadiacich elektród nazývaných mriežky. Tyratrón môže byť v dvoch stabilných stavoch: nevodivý a vodivý. Na obr. 3.9, b je znázornené zariadenie tyratrónu so studenou katódou typu MTX-90. Tyratrón pozostáva z valcovej katódy 1, tyčovej kovovej anódy 2 a kovového pletiva 3 vyrobeného vo forme podložky. Keď sa na mriežku aplikuje malé kladné napätie vzhľadom na katódu, medzi mriežkou a katódou sa objaví pomocný „tichý“ výboj. Keď sa na anódu privedie kladné napätie, výboj sa prenesie na anódu. Čím vyšší je pomocný výbojový prúd v mriežkovom obvode, tým nižšie je zapaľovacie napätie tyratrónu. Po výboji medzi katódou a anódou zmena sieťového napätia neovplyvní prúdovú silu tyratrónu a prúd cez tyratrón je možné zastaviť znížením anódového napätia na hodnotu nižšiu ako je horiace napätie.

Tyratróny s žeravým výbojom spotrebúvajú veľmi málo energie, pracujú v širokom rozsahu teplôt, nie sú citlivé na krátkodobé preťaženie a sú pripravené na okamžitú činnosť. Vďaka týmto vlastnostiam sa používajú v impulzných zariadeniach, generátoroch, niektorých uzloch výpočtových zariadení, v reléových zariadeniach, zobrazovacích zariadeniach atď.

FOTOELEKTRICKÉ ZARIADENIA

Medzi elektrovákuové a plynové výbojové fotovoltaické zariadenia patria fotobunky a fotonásobiče, ktorých princíp činnosti je založený na využití vonkajšieho fotoelektrického javu.

Fotobunka (obr. 3.10) má sklenenú banku 2, v ktorej vzniká vákuum (elektrovakuová fotobunka

ment) alebo ktorý je naplnený inertným plynom (plynový výbojový fotočlánok) Pozostáva z anódy a fotokatódy Fotokatóda je vnútorný povrch banky 3 (s výnimkou malej plochy - okienko 1), pokrytý vrstva striebra, na ktorej je nanesená vrstva oxidu cézneho. Anóda 4 je vytvorená vo forme prstenca, aby nezasahovala do svetelného toku. Anóda a katóda sú vybavené svorkami 6 prechádzajúcimi cez plastový držiak 5 banky.

Keď je fotokatóda osvetlená svetelným tokom, elektróny sú z nej vyrazené. Ak sa na anódu aplikuje kladné napätie vzhľadom na katódu, elektróny vyrazené z fotokatódy budú priťahované k anóde, čím sa v jej obvode vytvorí fotoprúd If. Závislosť fotoprúdu od svetelného toku Ф sa nazýva svetelný ha-

vlastnosti fotobunky. Fotoprúd tiež závisí od napätia U aplikovaného medzi fotokatódou a anódou. Táto závislosť sa nazýva anóda CVC. Má výraznú oblasť nasýtenia, na ktorej fotoprúd málo závisí od anódového napätia (obr. 3.11, a)

Vo fotočlánkoch s plynovým výbojom spôsobuje zvýšenie napätia U ionizáciu plynu a zvýšenie fotoprúdu (obr. 3.11, b).

Kvôli malej hodnote fotoprúdu (do niekoľkých desiatok mikroampérov pri vákuových fotobunkách a niekoľko mikroampérov pri plynových výbojových fotobunkách) sa fotobunky zvyčajne používajú s elektrónkovými alebo tranzistorovými zosilňovačmi.

Fotonásobič (PMT) je EEW, v ktorom je fotoelektrónový emisný prúd zosilnený sekundárnou emisiou elektrónov. V sklenenej nádobe PMT (obr. 3.12), v ktorej sa udržiava vysoké vákuum, sú okrem fotokatódy K a anódy A ďalšie elektródy, ktoré sú žiaričmi sekundárnych elektrónov a nazývajú sa dynódy. Počet dynód v PMT môže dosiahnuť 14. Na dynódy sú aplikované kladné napätia a so zväčšujúcou sa vzdialenosťou od fotokatódy sa zvyšuje napätie dynód. Napätie medzi susednými dynódami je asi 100 V. Pri osvetlení fotokatódy vyletujú z jej povrchu elektróny, ktoré sú urýchlené elektrickým odstránením poľom prvého

dynody a dopadnú na prvú dynodu, čím z nej vyrazia sekundárne elektróny. Počet týchto je niekoľkonásobne väčší ako počet elektrónov emitovaných z fotokatódy. Pôsobením elektrického poľa medzi prvou a druhou dynódou dopadajú elektróny, ktoré vyleteli z prvej dynódy, na druhú dynódu D2 a vyraďujú z nej sekundárne elektróny. Počet sekundárnych elektrónov vyrazených z dynódy D2 je niekoľkonásobne väčší ako počet elektrónov, ktoré ju zasiahli. Na každej dynóde teda dochádza k zvýšeniu počtu sekundárnych elektrónov. V dôsledku toho vo fotonásobiči dochádza k viacnásobnému zosilneniu fotoprúdu katódy, čo umožňuje ich použitie na meranie veľmi nízkych svetelných tokov. Výstupný prúd PMT dosahuje niekoľko desiatok miliampérov.

Kontrolné otázky a úlohy

1. Vysvetlite princíp riadenia anódového prúdu v EUL pomocou napätia riadiacej siete.

2. Vymenujte hlavné časti CRT s riadením elektrostatického lúča a vysvetlite ich účel.

3. Vymenujte hlavné typy zariadení na vypúšťanie plynov a oblastí
ich aplikácie.

4. Dajte stručný popis vonkajší fotoelektrický efekt. Ako
Ako sa tento jav využíva vo fotobunkách a fotonásobičoch?

Podobné informácie.

Elektrovákuové zariadenia sú široko používané. Pomocou týchto zariadení je možné premieňať elektrickú energiu jedného druhu na elektrickú energiu iného druhu, ktorá sa líši tvarom, veľkosťou a frekvenciou prúdu alebo napätia, ako aj energiu žiarenia na elektrickú energiu a naopak.

S pomocou elektrovákuové zariadenia Tlačová stena narodeniny Gorreklama Voronezh.

reguláciu rôznych elektrických, svetelných a iných veličín je možné vykonávať plynulo alebo v krokoch, pri vysokej alebo nízkej rýchlosti a s nízkymi energetickými nákladmi na samotný proces regulácie, teda bez výrazného zníženia účinnosti, charakteristické pre mnohé iné spôsoby regulácie a kontroly.

Tieto výhody elektrovákuových prístrojov viedli k ich využitiu na usmerňovanie, zosilňovanie, vytváranie a frekvenčnú premenu rôznych elektrických prúdov, oscilografiu elektrických a neelektrických javov, automatické riadenie a reguláciu, prenos a príjem televízneho obrazu, rôzne merania a ďalšie procesy.

Elektrovákuové zariadenia sú zariadenia, v ktorých má pracovný priestor izolovaný plynotesným plášťom vysoký stupeň riedenie alebo naplnené špeciálnym médiom (pary alebo plyny) a ktorých pôsobenie je založené na využití elektrických javov vo vákuu alebo plyne.

Elektrovákuové zariadenia sa delia na elektronické zariadenia, v ktorých vo vákuu prechádza čisto elektronický prúd, a iónové zariadenia (gas-discharge), ktoré sa vyznačujú elektrickým výbojom v plyne alebo pare.

V elektronických zariadeniach ionizácia prakticky chýba a ak je pozorovaná v malom rozsahu, nemá citeľný vplyv na činnosť týchto zariadení. Zriedenie plynu v týchto zariadeniach sa odhaduje na základe tlaku zvyškových plynov menej ako 10-6 mm Hg. Art., charakteristické pre vysoké vákuum.

V iónových zariadeniach je tlak zvyškových plynov 10-3 mm Hg. čl. a vyššie. Pri takomto tlaku sa významná časť pohybujúcich sa elektrónov zrazí s molekulami plynu, čo vedie k ionizácii, a preto v týchto zariadeniach prebiehajú procesy elektrón-ión.

Pôsobenie vodivých (bezvýbojových) elektrovákuových zariadení je založené na využití javov spojených s elektrickým prúdom v pevných alebo kvapalných vodičoch v riedkom plyne. V týchto zariadeniach nedochádza k elektrickému výboju v plyne alebo vo vákuu.

Elektrovákuové zariadenia sú rozdelené podľa rôznych kritérií. Špeciálnou skupinou sú vákuové elektrónky, teda elektronické zariadenia určené na rôzne premeny elektrické veličiny. Podľa účelu sú tieto žiarovky generátorové, zosilňovacie, usmerňovacie, frekvenčné, detektorové, meracie atď. Väčšina z nich je navrhnutá pre nepretržitú prevádzku, ale vyrábajú aj žiarovky pre pulzný režim. Vytvárajú elektrické impulzy, to znamená krátkodobé prúdy, za predpokladu, že trvanie impulzov je oveľa menšie ako intervaly medzi impulzmi.

Elektrovákuové zariadenia sa klasifikujú aj podľa mnohých ďalších kritérií: podľa typu katódy (horúca alebo studená), podľa konštrukcie valca (sklenený, kovový, keramický alebo kombinovaný), podľa typu chladenia (prirodzené, t.j. sálavé, nútené vzduch, voda).

Úvod
Podtitul tejto knihy – „Najlepšie spôsoby prevencie kriminality“ – znamená najmä: 1) spôsoby, ako sa zbaviť metly falošných poplachov; 2) Pochopenie bezpečnostného personálu...

Schémy napájania žiariviek
Žiarivky sú zapojené do siete sériovo s indukčnou reaktanciou (tlmivkou), ktorá zabezpečuje stabilizáciu striedavého prúdu vo svietidle. Faktom je, že elektrický výboj v plyne ...

Vedecko - technická podpora a údržba
Keď som kamarátovi povedal, že si chcem kúpiť auto, povedal: „Takéto auto by si si mal kúpiť, lebo nemá problémy s opravami, náhradné diely naň vždy nájdeš.“ &quo...

Medzi elektrovákuové prístroje patria elektrické prístroje, ktorých činnosť je založená na využití prietoku elektrické náboje vo vákuu alebo v médiu so zriedeným plynom.

Vákuom sa rozumie stav plynu, najmä vzduchu, pri tlaku pod atmosférickým tlakom. Ak sa elektróny voľne pohybujú v priestore, bez toho, aby sa zrazili s molekulami zostávajúcimi po odčerpaní plynu, potom

hovoríme o vysokom vákuu.

Elektrovákuové zariadenia sa delia na elektronické, v ktorých sa pozoruje tok elektrického prúdu vo vákuu, a iónové (plynový výboj), ktoré sa vyznačujú elektrickým výbojom v plyne (alebo pare). V elektronických zariadeniach ionizácia prakticky chýba a tlak plynu nie je menší ako 100 μPa (10-6-10-7 mm Hg).

V iónových zariadeniach je tlak 133 × 10-3 Pa (10-3 mm Hg) a vyšší. O

V tomto prípade sa značná časť pohybujúcich sa elektrónov zrazí s molekulami plynu a ionizuje ich.

Elektronické zariadenia sa nazývajú vákuové trubice.

Klasifikácia elektronických zariadení sa vykonáva podľa nasledujúcich kritérií:

Účel a rozsah,

Počet elektród,

Typ katódy (priamy alebo nepriamy ohrev),

Elektronická metóda riadenia prietoku.

Elektronické zariadenia sa delia na:

1. Usmerňovacie lampy (kenotróny) určené na konverziu

striedavý prúd na jednosmerný prúd.

2. Prijímacie zosilňovacie lampy určené na zosilnenie a konverziu

vytváranie vysokofrekvenčných kmitov v prijímačoch a na zlepšenie kmitania

nízkofrekvenčné zákazy v prijímačoch a zosilňovačoch.

V závislosti od počtu elektród sa prijímacie zosilňovacie lampy delia na:

Dvojelektróda (diódy), ktorá má dve elektródy - katódu a anódu (diódy sa používajú na detekciu (usmernenie) vysokofrekvenčných prúdov, konverziu nízkofrekvenčných prúdov a rôzne automatické riadenie

Trojelektródy (triódy), ktoré majú okrem katódy a anódy aj tretiu elektródu, riadiacu mriežku (triódy sa používajú na zosilnenie nízkofrekvenčných kmitov a v mnohých špeciálnych obvodoch);

Štvorelektródy (tetródy) s katódou, anódou a dvoma mriežkami (tetródy sa používajú na silné zosilnenie nízkofrekvenčných oscilácií);

Päťelektródy (pentódy) s katódou, anódou a tromi mriežkami (pentódy sa používajú na zosilnenie vysokofrekvenčných a nízkofrekvenčných oscilácií, výkonné pentódy sa používajú na zosilnenie výkonu nízkofrekvenčných oscilácií);

Na frekvenčnú konverziu v prijímačoch sa používajú multielektródy (štyri mriežky - hexódy, päť mriežok - heptódy, šesť mriežok - októdy);

Kombinované, obsahujúce dva alebo viac systémov elektród s nezávislými

moje prúdy elektrónov. Existujú nasledujúce typy kombinovaných vákuových trubíc: dvojitá dióda, dvojitá trióda, dvojitá tetroda, dvojitá

dióda - trióda, dvojitá dióda - tetroda, dióda - tetroda, dióda - pentóda, dvojitá

dióda - pentóda, trióda - pentóda, dvojlúčová tetroda atď.

3. Generátor a modulačné lampy. Tieto lampy sú výkonnejšie ako prijímače-zosilňovače. Používajú sa na generovanie vysokofrekvenčných oscilácií, zosilnenie týchto oscilácií vo výkone a na moduláciu.

Výbojky generátora a modulátora sú trojelektródové, štvor-

elektróda a päťelektróda.

4. Ultra-vysokofrekvenčné lampy navrhnuté špeciálne na prevádzku v rozsahu ultra krátkych vĺn (VHF). Niektoré z týchto svietidiel fungujú na rovnakom princípe ako konvenčné lampy, a líši sa od nich iba veľkosťou. Ďalšia časť lampy VHF pásma má špeciálny dizajn. nakoniec

V oblasti VHF sa používajú klystróny a magnetróny, ktorých činnosť je založená na úplne iných princípoch ako činnosť klasickej elektrónky.

Ryža. 1.1 Vzhľad niektoré typy svietidiel:

a a b - prijímacie-zosilňovacie sklenené lampy; c - nepodložené mini-

lampa tyurnaya; g - kovová prijímacia-zosilňovacia lampa; e -

vysokovýkonná sklenená lampa bez podstavca; e - cermety -

kalický pulz

5. Zariadenia s elektrónovým lúčom. Patria sem kineskopy (prijímacie televízne elektrónky), vysielacie televízne elektrónky, osciloskopové a pamäťové elektrónky, elektrónky na zosilnenie obrazu, spínače katódových lúčov, indikačné trubice radarových a hydroakustických staníc atď.

Vzhľad svietidiel niektorých typov je znázornený na obr. 1.1.

Elektrovákuové zariadenia sú tiež klasifikované:

1. Podľa materiálu a konštrukcie valca:

Sklo;

Kovové;

keramika;

Kombinované.

2. Podľa typu chladenia:

Prirodzené alebo žiarivé;

Nútené - vzduch, voda, para.

Klasifikácia plynových výbojových zariadení sa robí podľa typu výboja vyskytujúceho sa v plyne. V rádiotechnických zariadeniach sa používajú tri typy zariadení na vypúšťanie plynu:

a) Zariadenia na žeravý výboj. Tieto zariadenia sú studené, nie vyhrievané

katóda sa používa a používa sa hlavne na stabilizáciu napätia.

b) Oblúkové výbojky s kvapalnou alebo pevnou nezohrievanou katódou.

c) Oblúkové výbojky s umelo vyhrievanou katódou. Tieto zariadenia sa používajú na usmernenie AC na DC a

rôzne riadiace schémy a automatizácia.