И анодом введена третья, так называемая антидинатронная сетка, соединяемая с катодом (рис. 82). Действие этой сетки можно уяснить из рассмотрения кривой распределения потенциалов в

Экран

J Экран

Я эс инк ЙС а 6

Рис. 82, Схема включения пентода

пространстве между анодом и катодом (рис. 83). Так как потенциал антидинатронной сетки равен нулю, то между нею и анодом получается поле, перемещающее любые электроны, в

том числе и электроны вторичной эмиссии, в сторону

Катод

йнод Катод

jc э\с й

i i

у\с э\с I I

йнод

Рис. 83. Распределение потенциала между электродами: а - пентода; б - лучевого тетрода

анода, что исключает их попадание на экранную сетку.

Такая трехсеточная лам-па, в которой устранен ди-натронный эффект, называется пятиэлектродной лампой или пентодом. На рис. 84 представлены характеристики пентода, на которых нет провала, характерного для тетрода. Из характеристик пентода очевидно, что его параметры также отличаются от параметров триода. Действительно, котангенс угла наклона касательной к анодной характеристике очень велик, что означает большую величину внутреннего сопротивления /?,. Обычно оно превосходит внутреннее сопротивление триода в Ю-100 раз. Следует подчеркнуть, что речь идет о внутреннем сопротивлении переменному току; сопротивление же постоянному току у пентода и триода одного порядка.

Физически большая величина /? так же как у тетрода, объясняется малым влиянием изменения анодного напряжения на анодный ток благодаря экранирующему действию экранной R антидинатронной сеток. Это означает, что для небольшого из-

менения тока А/д нужно изменить анодное напряжение на очень большую величину [см. формулу (12)].

Величина S [см. формулу (11)] пентода того же порядка, что и у триода, так как расположение управляющей сетки и ее влияние на анодный ток у обеих ламп приблизительно одинаково.

Из формулы (14) следует, что величина р, [см. формулу (13)], так же как /? должна быть у пентода в 10-100 раз больше,

к 160 2it0 Ш 1,00 Яиоднае напряжение Ja.

Рис. 84, Характеристики пентода: напряжение на антидинотронной сетке tg-g =0; напряжение на эранной сетке t/g =100 в; цифры на кривых обозначают напряжение на управляющей сетке U gi

чем у триода, что физически объясняется ослаблением влияния анода на анодный ток по сравнению с влиянием управляющей сетки.

Лучевые тетроды. Устранить динатронный эффект в тетроде можно не только при помощи антидинатронной сетки, но и изменяя его конструкцию. В тетроде, конструкция которого изображена на рис. 85, управляющая и экранная сетки имеют один И тот же шаг и витки их расположены один против другого (компланарно, т. е. в одной плоскости). Благодаря этому поле обеих сеток фокусирует проходящие между ними электронные потоки, разбивая их на отдельные лучи (рис. 85, б). Боковые вертикальные пластины S, соединенные с катодом и имеющие поэтому нулевой потенциал, сжимают эти лучи с боков (рис. 85, а). В результате электронный поток вблизи анода уплотняется и в точках повышенной плотности электронов создается минимум потенциала. Распределение потенциалов в пространстве между катодом и анодом аналогично их распределению в пентоде (см. рис. 83), что и обеспечивает возвращение на анод электронов вторичной эмиссии. Таким образом, роль антидина-

тронной сетки выполняет электронный поток, сфокусированный в лучи, отчего лампа и называется лучевым тетродом.

На рис. 86 представлены для сравнения типичные анодные характеристики триода, тетрода, пентода и лучевого тетрода. Как видно из рисунка, эти характеристики для лучевого тетрода получаются приблизительно такими же, как и у пентода

Рнс. 85. Конструкция лучевого тетрода: а - расположение электродов в плане: б - вертикальный разрез

Рнс. 86. Сравнение .характеристик многоэлектродных электро;:ных ламп:

/ - триод; 2 - тетрод; 3 - пентод; 4 - лучевая лампа

Устранение динатронного эффекта при более простой конструкции (отсутствие динатронной сетки) является преимуществом лучевого тетрода. При этом области с высокой плотностью электронов, возникающие на пути электронного потока, лучше действуют на вторичные электроны, отбрасывая их на анод, чем витки антидинатронной сетки, расположенные на некотором расстоянии один от другого. Компланарная конструкция сеток позволяет экранной сетке находиться в тени отрицательно заряженной управляющей. Это значит, что электроны, обходя при движении к аноду витки управляющей сетки, не попадают и на экранную. В результате уменьшается экранный ток в лампе, который является фактором, ограничивающим ее мощность. Действительно, тонкие витки экранной сетки больше подвержены тепловому воздействию, чем анод, поэтому мощность пентода ограничена именно экранным током, несмотря на то, что анод мог бы выдержать достаточно большой ток. В лучевой лампе мощность ограничена термической прочностью анода, а не экранной сетки, что является вторым ее преимуществом. Кроме того, отсутствие антидинатронной сетки, витки которой могли

бы препятствовать части электронного потока достигать анода, увеличивает часть поверхности анода, собирающую электроны. Все эти обстоятельства позволяют применять катоды с более высокой эмиссионной способностью, не вызывая при этом перегрева анода и сеток. Поэтому лучевой тетрод применяется в мощных узлах приборов, обычно в их выходных каскадах.

Ионные лампы

Газотроны

Газотрон (газовый диод) представляет собой двухэлектрод-ную лампу, заполненную газом под давлением от 10 до нескольких мм рт. ст. Так же как и электронный диод (кенотрон), он содержит в качестве одного из электродов катод, накаливаемый током, который служит источником электронов. Присутствие газа в пространстве между катодом и анодом существенно изменяет вольтамперные характеристики и свойства диода и вызывает некоторые изменения в его конструкции. Газотроны относятся к приборам несамостоятельного дугового разряда. Разряд называется дуговым потому, что поддерживается термоэлектронной эмиссией катода, а несамостоятельным - в связи с те.м,

что эта эмиссия обеспечивается внешним источником энергии.

На рис. 87 приведены для сравнения вольтамперные характеристики газотрона и кенотрона. Характеристика газотрона отличается тем, что при некотором напряжении, называемом потенциалом зажигания газового разряда, происходит скачок напряжения и тока. При этом напряжение уменьшается, а ток увеличивается до величины, определяемой внешним сопротивлением, в.ключенным последовательно с газотроном. При различных значениях силы тока анодное напряжение не изменяется, т. е. в характеристике имеется вертикальный участок, который заканчивается переходом к насыщению. Напряжение, соответствующее вертикальному участку, называется потенциалом погасания, так как при меньшем напряжении сила тока скачком уменьшится и разряд погаснет.

Из сравнения характеристик видно, что у газотрона значения силы тока, близкие к насыщению, достигаются при сравнительно небольшом значении анодного напряжения. В электронном

Рис. 87. Сравнение вольтамперных характеристик газотрона и кенотрона:

/ - газотрон; 2 - кенотрон

диоде для получения такой же силы тока требуются напряжения во много раз большие, что следует из пологого характера зависимости силы тока от напряжения. Таким образом, отношение анодного напряжения к вызванному им анодному току, т. е. сопротивление постоянному току {Ro = ~) у газотрона

получается во много раз меньше, чем у кенотрона.

Физически малое сопротивление газотрона объясняется следующим образом. Как указывалось выше, в электронном диоде образуется электронное облако, препятствующее электронам двигаться к аноду. Для увеличения тока требуется повысить анодное напряжение, чтобы обеспечить компенсацию тормозящего поля электронного облака и его рассасывание. В газотроне при потенциале зажигания образуется в результате ионизации газа так называемая плазма, т. е. среда, насыщенная электронами и ионами и обладающая поэтому свойствами проводника. Она заполняет почти все междуэлектродное пространство, кроме небольшой области возле катода, где благодаря эмиссии катода образуется электронное облако так же, как в электронном диоде. На границе между плазмой и электронным облаком возникает положительно заряженный ионный слой вследствие отталкивания электронным облаком электронов плазмы. Этот ионный слой увеличивается до тех пор, пока его поле не компенсирует поля электронного облака. В результате устраняется причина, препятствующая электронам эмиссии двигаться к аноду и для этого их движения оказывается достаточно лишь небольшого анодного потенциала.

Л1алое сопротивление газотрона имеет важное практическое значение при использовании его в выпрямителях вместо кенотронов. В этом случае уменьшается энергия, бесполезно расходуемая на нагревание лампы, и увеличивается коэффициент полезного действия выпрямителя. Кроме того, поскольку указанная тепловая энергия выделяется на аноде, то анод газотрона не должен рассеивать столь большого количества тепла, как анод кенотрона. Это позволяет сократить размеры анода и, следовательно, всего газотрона в целом по сравнению с кенотроном.

Важным преимуществом газотрона является также возможность использования в нем экономичного катода, позволяющего получить силу тока в 1000 ма на 1 вт мощности, затрачиваемой на накал. Такой катод изготавливается в виде ленты, свернутой в спираль или гофрированной для того, чтобы получить необходимую для эмиссии температуру при возможно меньшей затрате энергии на накал (рис. 88).

В электронном диоде такой катод не дал бы никакого эффекта, так как анодное электрическое поле не могло бы проник-

нуть к участкам катода, прикрытым экраном или другими его частями, или в складки ленты или спирали. Во всех этих частях катода существовало бы электронное облако, отбрасывающее электроны эмиссии обратно на катод. Только к выступающим частям катода могло бы проникнуть анодное поле и обеспечить движение электронов к аноду.

Рис. 88. Катод газотрона в виде гофрированной ленты

Рис. 89. Распределение потенциала в .междуэлектродном пространстве низковольтной дуги: ; - катодное падение напряжения; 2 - падение иапряжения в столбе дуги

В газовом диоде, как было указано, возникает плазма. На рис. 89 показано распределение потенциала между анодом и катодом газотрона в режиме, установившемся после зажигания (для простоты предполагается, что электроды плоские). Почти горизонтальная часть графика соответствует плазме или так называемому столбу газового разряда. Благодаря ее хорошей проводимости в занятом ею участке потенциал почти не меняется. На границе плазмы возле катода, как было указано, существует положительный ионный слой, который можно назвать условным анодом , соединенным через плазму с реальным анодом. Действительно, потенциал этого слоя почти равен потенциалу анода и разгон электронов происходит в участке между этим ионным слоем и катодом, где имеется большое изменение потенциала. Этот промежуток называют участком катодного падения. Условный анод располагается очень близко от катода и обеспечивает рассасывание электронного облака. Если катод не плоский, то условный анод принимает форму поверхности катода, обволакивая его слоем, отстоящим от катода на небольшом расстоянии. Поэтому из любых щелей и складок катода электроны переходят в плазму, а из нее в анод.

По тем же причинам анод газотрона отличается по своей