![]() |
ecosnos.ru |
![]() |
Главная Двухэлектродные лампы 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Отсюда определяется максимально допустимая величина анодного тока лампы при заданном анодном напряжении: /атах = . (1.38) Чем выше анодное напряжение, тем меньше допустимый анодный ток. Аноды электронных ламп изготавлизаю;т из Л1икеля или молибдена, иногда из тантала и графита. Радиаторы увеличения мощности, рассеи- ваемой анодом, прибегают к увеличению поверхности охлаждения, для этого анод снабжают радиаторами (рис. 1.30). Прибегают также к чернению анода, что увеличивает коэффициент лучеиспускания, а следовательно, и рассеивае-, мую мощность в 2~-2> раза. С этой же целью анод покрывают цирконием, который не только повышает коэффициент лучеиспускания, но и эффективно поглощает остаточные газы, улучшая вакуум в лампе. , Алоды с лучистым охлаждением имеют удельную мощность рассеяния не более 8-J-9 вт/см, поэтому при приемлемых для эксплуатации размерах лампы максимальная мощность рассеяния таких анодов не превосходит 500 вт, В случае необходимости иметь большую мощность рассеяния используют аноды с принудительным воздушным или жидкостным охлаждением. Конструкция этих, анодов рассматривается в гл. 2. § 1.7. ЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА ДИОДА Как показывает опыт, с ростом частоты эффективность работы диода ухудшается. Это проявляется в умень'щеЦии выпрямленного тока и в возникновении фазового сдвига между током и напряжением. Для каждого диода существует предельная частота / р, выше которой использование его нецелесообразно. Частотный диапазон диода ограничизаетсянесколькими причинами. Важнейшими из них являются: инерционность электронного потока, междуэлектродная емкость и индуктивность выводов. ![]() Рис. 1.30. Анод с радиаторами Угол пролета, электронов Возникновение инерционности электронного потока связано с затратой некоторого времени на пролет электронов от катода до анода: т = (1.39) где d - расстояние анод - катод; - средняя скорость электронов. Если приближенно принять, что скорость электрона 3 лампе изменяется линейно от у„ = О у катода до уа=/2/а у анода, то средняя скорость Vc,-=~---vU, = 3.lOYU, см/сек и время пролета электронов т = =33-4г се/с, где d - измеряется в сантиметрах, а f/a - в вольтах. В действительности скорость электрона нарастает нелинейно. Из Закона степени трех вторых (1.11) может быть получена более точная формула для времени пролета электрона з плоском диоде: 3d d т = - =50- нсек. (1.40) Воспользовавшись этой формулой, найдем, что, например, в диоде, имеющем d = 2 мм и Од = 4 в, время пролета составляет всего 5 нсек. Однако при высокой частоте о = переменного напряжения анода за время пролета т фаза переменного напряжения анода может существенно измениться, что сказывается на величине и фазе тока анода. Изменение фазы напряжения, приложенного к аноду, имеющее место за время пролета т, определяется следующим выражением: г, 27: уу - - т = сот. т (1.41) Эта величина называется углом пролета электронов в лампе. Наведенный ток В плоскопараллельном диоде Е - -~ и наведенный ток Для того чтобы определить, при каких значениях угла пролета электронов еще не нарушается нормальная работа диода и какова предельная величина угла пролета, рассмотрим более подробно процесс возбуждения тока в анодной цепи электронами, движущимися в междуэлектродном пространстве. Вылетевшие из катода электроны, находясь в междуэлектродном пространстве, наводят, в соответствии с законом электростатической индукции, заряды на катоде и аноде. Величина этих зарядов зависит от местоположения движущихся электронов. По мере приближения электронов к аноду растет заряд на аноде и уменьшается отрицательный заряд на катоде. При этом во внешней цепи анода возникает электрический ток, обеспечивающий перераспределение индуктированных зарядов и представляющий собой поток электронов, движущихся по проводу от анода к катоду. Этот ток, возбужденный во внешней цепи движущимися в лампе электронами, называется наведенным током. Определить величину наведенного тока можно исходя из мощности взаимодействия электронов и поля в лампе. Из уравнения движения электрона в электрическом поле т-= е£ (1.42) найдем, что скорость изменения кинетической энергии электрона = evE. (1.43) Так как изменение кинетической энергии электрона может произойти только за счет обмена энергиейс электрическим полем, то мощность взаимодействия электрона и электрического поля Р = еи£. (1.44) Эта мощность расходуется источником питания и равна Отсюда наведенный ток in.. = ev-f--. (1.45) (1.46) Из полученных выражений вытекает, что наведенный ток обусловлен процессом движения электронов в вакуумном промежутке и не зависит от того, попадают электроны на анод или не попадают. Более того, в момент попадания электрона на анод, когда его скорость становится равной нулю, наведенный анодный ток также становится равным нулю. ![]() Рис. 1.31. Конвекционный и наведенный токи в диоде Рис. 1.32. Переменная плотность конвекционного тока в'диоде Если весь вакуумный промежуток между катодом и анодом лампы заполнен электронами, имеющими концентрацию п = п {х) и движущимися со скоростью у = и (х), то ток, протекающий в любом сечении данного промежутка, определяется количеством зарядов, проходящих в единицу времени через это сечение: Пеп dx dt = Ylenv. (1.47) Этот ток называется конвекционным. Каждый бесконечно тонкий слой dx, имеющий заряд dq = Uendx (рис. 1.31), наводит в анодной цепи элементарный ток: ,. nenv , di , = -r-dx = ci.lK. Ill а полная величина наведенного тока iunn кОНВ (1.48) о Отсюда видно, что если конвекционный ток /конв во всех точках междуэлектродного пространства имеет одну и ту же величину, то 1вав = /конв- Такой случай имеет место в режиме постоянного тока и при очень малых углах пролета. Если же угол пролета электронов в лампе велик, то плотность конвекционного тока различна в различных точках междуэлектродного пространства (рис. 1.32) и наведенный ток, равный среднему значению конвекционного тока, будет меньше максимальной величины конвекционного тока и больше его минимальной величины. Следовательно, крутизна характеристики диода при больших углах пролета должна быть меньше, чем в режиме постоянного тока. Предельная частота диода Количественный анализ процесса прохождения переменного тока малой амплитуды через диод дает зависимость крутизны от угла пролета, представленную на рис. 1.33. ![]() 3Jt 7Jz4t tfce Рис. 1.33. Зависимость крутизны диода от угла пролета При угле пролета в == я уменьшение крутизны составляет 25%. Полагая дальнейшее ее уменьшение недопустимым для нормальной работы диода, примем, что предельный угол пролета в^р = 2я/прТ = я. Отсюда найдем частоту, выше которой использование диода нецелесообразно: 2т Для рассмотренного диода (см. стр. 47), имеющего время пролета т = 5 нсек, / =--=100 Мгц. Практически предельная частота диода может быть еще ниже из-за вли- Рис. 1.34. Междуэлектродная емкость и индуктивность выводов диода ![]() Рис. 1.35. Высокочастотный диод яния междуэлектродной емкости диода анод -катод С^к, через которую протекает емкостный ток емк = /соСак 1 та- Полный ток В анодной цепи в этом случае равен ~ нав емк- С ростом частоты емкостный ток становится сравнимым по величине с наведенным током, что приводит к ухудшению односторонней проводимости диода, т. е. к падению выпрямленного тока. Очень часто ограничение частотного диапазона диода величиной междуэлектродной емкости может быть более существенным, чем ограничение из-за инерционности электронного потока. 3* 5! |