Электровакуумный диод | Основы электроакустики

Главная » Электронные лампы

Электровакуумный диод

Электровакуумный диод — вакуумная двухэлектродная электронная лампа. Катод диода нагревается до температур, при которых возникает термоэлектронная эмиссия. При подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения все эмитированные катодом электроны возвращаются на катод, при подаче на анод положительного напряжения часть эмитированных электронов устремляется к аноду, формируя его ток. Таким образом, диод выпрямляет приложенное к нему напряжение. Это свойство диода используется для выпрямления переменного тока и детектирования сигналов высокой частоты. Практический частотный диапазон традиционного вакуумного диода ограничен частотами до 500 МГц. Дисковые диоды, интегрированные в волноводы, способны детектировать частоты до 10 ГГц

Диод — двухэлектродный прибор, состоящий из катода и анода. Одна группа диодов предназначена для детектирования, т. е. для выделения напряжения низкой частоты из модулированных высокочастотных колебаний. Они выпускаются с катодами косвенного накала и имеют электроды небольшого размера, рассчитанные на малые анодные токи, малую допустимую мощность потерь на аноде и сравнительно невысокое обратное напряжение. Вторая группа диодов (диоды большой мощности) предназначена для выпрямления переменного напряжения, в основном, тока промышленной частоты.

Электровакуумный диод представляет собой сосуд (баллон), в котором создан высокий вакуум. В баллоне размещены два электрода — катод и анод. Катод прямого накала представляет собой прямую или W-образную нить, разогреваемую током накала. Катод косвенного накала — длинный цилиндр или короб, внутри которых уложена электрически изолированная спираль подогревателя. Как правило, катод вложен внутрь цилиндрического или коробчатого анода, который в силовых диодах может иметь рёбра или «крылышки» для отвода тепла. Выводы катода, анода и подогревателя (в лампах косвенного накала) соединены с внешними выводами (ножками лампы).

Принцип работы При разогреве катода электроны начнут покидать его поверхность за счёт термоэлектронной эмиссии. Покинувшие поверхность электроны будут препятствовать вылету других электронов, в результате вокруг катода образуется своего рода облако электронов. Часть электронов с наименьшими скоростями из облака падает обратно на катод. При заданной температуре катода облако стабилизируется: на катод падает столько же электронов, сколько из него вылетает. Уже при нулевом напряжении анода относительно катода (например, при коротком замыкании анода на катод) в лампе течёт ток электронов из катода в анод: относительно быстрые электроны преодолевают потенциальную яму пространственного заряда и притягиваются к аноду. Отсечка тока наступает только тогда, когда на анод подано запирающее отрицательное напряжение порядка ?1 В и ниже. При подаче на анод положительного напряжения в диоде возникает ускоряющее поле, ток анода возрастает. При достижении током анода значений, близких к пределу эмиссии катода, рост тока замедляется, а затем стабилизируется (насыщается). 2}} — универсальная термоэлектронная постоянная Зоммерфельда.
ВАХ анода зависит от напряжения накала — чем больше накал, тем больше крутизна ВАХ и тем больше ток насыщения. Чрезмерное увеличение напряжения накала приводит к уменьшению срока службы лампы.
К основным параметрам электровакуумного диода относятся:

• Крутизна ВАХ: S={dI_a \over dU_a} — изменение анодного тока в мА на 1 В изменения напряжения.
• Дифференциальное сопротивление: R_i={1 \over S}
• Максимально допустимое обратное напряжение. При некотором напряжении, приложенном в обратном направлении (то есть изменена полярность катода и анода), происходит пробой диода — проскакивает искра между катодом и анодом, что сопровождается резким возрастанием силы тока.
• Запирающее напряжение — напряжение, необходимое для прекращения тока в диоде.
• Максимально допустимая рассеиваемая мощность.
• Крутизна и внутреннее сопротивление являются функциями от анодного напряжения и температуры катода.

Если температура катода постоянна, то в пределах участка «трех вторых» крутизна равна первой производной от функции «трех-вторых».

Они выпускаются как с катодами прямого, так и подогревного (косвенного) накала и делятся на два класса: низковольтные и высоковольтные. К маломощным высокочастотным диодам, предназначенным для детектирования высокочастотных колебаний, относятся диоды типа 6Х6С, 6Х2П, 6Х7Б, а также диоды в комбинации с триодами и пентодами: 1Б1П, 1Б2П, 6Б2П, 6Б8С, 6Г2 и 6Г7. К кенотронам, предназначенным для выпрямления напряжения промышленной частоты в выпрямителях радиоаппаратуры, относятся: 5Ц3С, 5Ц4С, 5Ц9С, 6Ц4П и 6Ц5С.

Обозначения диодов

• Первый элемент — число, обозначающее (округленно) напряжение накала.
• Второй элемент — буква, обозначающая тип лампы: Д — одинарные диоды. Х — двойные диоды. Ц — кенотроны (назависимо от числа анодов).
• Третий элемент — число, указывающее порядковый номер типа прибора с одинаковыми остальными элементами обозначения.
• Четвертый элемент — буква, указывающая на конструктивное оформление. Лампы в металлическом баллоне этой буквы не имеют. С — стеклянный баллон; П- пальчиковая лампа; Б — миниатюрная лампа диаметром 6 мм; Ж — лампы типа «желудь», специально для УКВ; Л — лампы с замковым цоколем, устраняющим возможность выпадения из гнезда при тряске.

Электронные лампы (диоды, триоды, тетроды и пентоды)

Применение диодов для выпрямления переменного тока

Условные обозначения электровакуумных ламп

Тетрод

Комбинированные вакуумные лампы

Полупроводниковые диоды Параметры и характеристики

Импульсные стабилизаторы напряжения

Усилители напряжения модулирующей частоты

8.2. Электровакуумные диоды

106Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

тельных каскадах передатчиков, развивают мощность в 500 кВт и более.

8.2.1.Конструкция и принцип действия электровакуумных

диодов

Электровакуумным диодом называют электронную лампу, имеющую два основных электрода – анод и катод, обладающую свойством односторонней проводимости. Катод – это электрод, который раскалѐн до такой степени, что его поверхность покидают электроны и устремляются к аноду. Анод – это электрод, к которому внутри лампы прилетают заряженные частицы. Анод имеет чаще всего положительный потенциал. Для увеличения эффективности желательно отводить тепло от анода. Анод и катод электровакуумного диода помещают в баллон, который обычно выполняют из стекла или ме-

талла, с откачанным воздухом, причѐм вакуум составляет обычно от 10–3 Па до 10–8 Па.

Различают катоды двух разновидностей: с косвенным и с непосредственным накалом. Катод непосредственного, или, иначе, прямого накала, непосредственно подключаемый к источнику питания обычно постоянного тока, выполняют из проволоки с высокой температурой плавления, изготовленной обычно из молибдена, вольфрама и других металлов и сплавов. Эту проволоку внутри баллона размещают так, чтобы расстояние от любой еѐ точки до поверхности катода было примерно одинаковым, и закрепляют на специальных держателях, именуемых траверсами. Масса катода непосредственного накала не велика и при попытке питания переменным током может возникнуть ситуация, при которой его пульсации будут при-

107Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

водить к циклическому изменению температуры катода, и, следовательно, паразитной флюктуации прямого тока, что недопустимо.

Катод косвенного накала, чаще всего изготавливаемый из никеля, имеет форму полого цилиндра. Внутри такого трубчатого катода размещена нить накала, изолированная термостойким веществом, например, Al2O3. Масса катода косвенного накала больше, чем катода непосредственного накала, и пульсации тока в цепи накала не приведут к существенным флюктуациям его температуры. Поэтому катод косвенного накала допускает подключение нити накала к источнику питания переменного тока.

Подключим соответствующий источник питания к нити накала, к аноду подсоединим нагрузку и рассмотрим принцип действия электровакуумного диода. В прямом включении к катоду прикладывают напряжение отрицательной полярности, а к аноду – положительной. В лампе возникает электрическое поле, которое будет ускоряющим для электронов, пребывающих на поверхности катода, что принуждает их покинуть катод и лететь к аноду. В результате в цепи течѐт прямой ток от анода к катоду.

В обратном включении к катоду подводят напряжение положительной полярности, а к аноду – отрицательной. Возникающее электрическое поле будет тормозящим для электронов катода, и заставляет электроны не покидать катод. Поэтому обратный ток не течѐт.

Зависимость тока анода от напряжения анод-катод при фиксированной температуре катода или стабильном напряжении накала, называемая анодной характеристикой, выступает в качестве важнейшего показателя электровакуумных диодов. Типовая, резко нелинейная анодная характеристика электровакуумного диода дана на рис. 8.1.

108Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

Рис. 8.1. Анодная характеристика электровакуумного диода На ней можно выделить три участка. На отрицательном участке

имеет место незначительное повышение тока анода в связи с тем, что электроны обладают достаточной энергией для того, чтобы по-

кинуть разогретый катод. Затем, при увеличении анодного напряжения Uа, ток анода Iа возрастает по выражению Iа = k • Uа3/2, где

k – это коэффициент, соответствующий конструкции и габаритам катода и анода. Затем, при большом напряжении анода, на анодной характеристике можно различить участок насыщения, когда сила тока анода замедляет рост из-за того, что почти все электроны покидают поверхность катода и устремляются к аноду.

Располагая анодной характеристикой и выбрав на ней почти линейный участок, можно определить крутизну характеристики электровакуумного диода как отношение приращения тока анода к приращению анодного напряжения (мА / В):

S = Iа / Uа.

Внутренним сопротивлением именуют отношение приращения анодного напряжения к приращению тока анода, Ом:

Rв = Uа / Iа = 1 / S.

Также важным параметром электровакуумных диодов следует считать максимально допустимое обратное напряжение, при кото-

ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА

• Главная
• ДОБРАТЬСЯ К ЧОППА

Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.

Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.

Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?

Крышка переключателя ракеты — красная

В наличии COM-09278

Избранное Любимый 37

Список желаний

Монитор сердечного ритма SparkFun с одним отведением — AD8232

В наличии SEN-12650

21,50 $

22

Избранное Любимый 48

Список желаний

Футболка AVC 2017 — XL

Осталось всего 7! SWG-14524

14,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

OLED-дисплей Zio Qwiic (1,5 дюйма, 128×128)

25 в наличии ЖК-15890

21,50 $

4

Избранное Любимый 32

Список желаний

Сэр, да, SerLCD

28 августа 2020 г.

Доступны три новые версии SerLCD!

Избранное Любимый 0

DA16200 приходит в Thing+

16 сентября 2022 г.

Доступен новый DA16200 Thing+, а также новый комплект ESP32 IoT RedBoard!

Избранное Любимый 0

Неуверенный 7-куб

8 марта 2013 г.

Неуверенный 7-Cube — ни к чему не обязывающий, малополезный, но при этом абсолютно честный предсказатель. Просто задайте ему вопрос «да» или «нет», подтолкните его, и 7-Cube покорно сообщит вам, что у него нет всех фактов и ему неудобно делать предположения.

Избранное Любимый 3

• Электроника SparkFun®
• 6333 Dry Creek Parkway, Niwot, Colorado 80503
• Настольный сайт

• Ваш счет
• Авторизоваться
• регистр

ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА

• Главная
• ФНОРД

Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.

Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.

Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?

Навигационный переключатель для поверхностного монтажа

В наличии COM-08184

Избранное Любимый 13

Список желаний

Камера обработки изображений Himax CMOS — HM01B0

В наличии SEN-15570

10,95 $

2

Избранное Любимый 14

Список желаний

MIKROE Давление 14 Нажмите

Нет в наличии SEN-19294

39,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

МИКРОЭ TFmini Click

Нет в наличии DEV-20523

11,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

RFID с ударом на расстоянии

23 июня 2020 г.