Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Розділ II. Основи електроніки

Тема 1. Електровакуумні та іонні прилади.

1. Фізичні основи роботи електронних ламп.

Для роботи електронних ламп, необхідні вільні електрони, які потрібно ввести в середину балона. Джерелом вільних електронів в електровакуумних приладах служить спеціальний електрод – катод, а процес виходу електронів з катоду у навколишнє середовище – електронна емісія.

При кімнатній температурі тільки невелика кількість електронів, які мають запас енергії для виходу із металу. Томі за таких умов електронна емісія не відбудеться по двом причинам; по – перше, ті електрони, що вилетіли з поверхні металу, втрачають велику частину енергії та накопичуються на поверхні металу. Між тим електрони та позитивні іони, що знаходяться всередині металу, утворюють сумарне електричне поле. Сукупність заряджених частинок на поверхні металу та над його поверхнею названо подвійним електричним шаром. Дія подвійного шару на електрони, що намагаються покинути метал, є гальмуючою. По – друге, якщо деяка кількість електронів вийшла за межі металу, то метал намагається їх притягнути назад, це пояснюється тим, що метал втративши частину електронів, породжує позитивне електричне поле, яке заважає виходу електронів. Томі щоб електрон зміг покинути метал, необхідно щоб він виконав роботу, яку названо роботою виходу. Вона залежить від роду металу та вимірюється в електрон-вольтах (еВ). Один електрон-вольт – це робота, яку повинен здійснити електрон для подолання різниці потенціалів.

В залежності від методу надання електронам додаткової енергії розрізняють наступні види електронної емісії:

1. термоелектрична, при якій додаткова енергія надається в результаті нагрівання катоду.

2. фотоелектрична, при якій на поверхню катода діє електромагнітне випромінювання.

3. вторинна електронна емісія, являється результатом бомбардуванням катода потоком електронів або іонів, що летять з великою швидкістю.

4. Електростатичну, за якої сильне електричне поле на поверхні катода створює силу, що спричинює вихід електрона за його межі.

В електронних лампах для отримання електронів використовують термоелектронну емісію. За звичайних кімнатних температур число електронів, енергія яких перевищує роботу виходу, дуже мала. Проте це число різко зростає при збільшенні температури металу за рахунок збільшення швидкості рухомих електронів. Помітна термоелектронна емісія розпочинається близько 2000ºС, а потім різко зростає. Дане явище спричинює різке випаровування металу катоду та скорочує термін його служби. Тому катод повинен працювати при жорстко визначеному інтервалі температур. Отриманими електронами потрібно управляти. Управління рухом вільних електронів здійснюється за допомогою електричного поля, так званої сітки.

2. Електровакуумні діоди.

Діод – найпростіша електронна лампа, яка складається з катода і анода. Обидва електроди розміщені в скляному або металевому балоні, в якому створено високий вакуум. Катоди прямого накалювання (мал.1)являють собою нитку із тугоплавкого металу, який нагрівається тоді, коли по нитці проходить струм накалювання. Дані катоди вигідні тим, що затрачається в колі невелика потужність. Час розігрівання становить декілька секунд. Дані катоди живляться струмом постійної напруги.

Конструкція підігріваючого

катоду показано на мал.2.

Катод складається з нікеле-

мал.1 2 - нитка накалювання вої трубки, на зовнішню

поверхню якої нанесено

оксидний емітуючий шар.

1 – утримуючі стійки Всередині катода знаходи-

ться підігрівач, який ізольо-

ваний від трубки теплостей-

ким ізоляційним матеріалом (оксид алюмінію або магнію). На відміну від попереднього катоду він має велику масу та теплоємність. Тому при накалюванні його змінним струмом, температура його практично не змінюється, а емісійний струм залишається сталим. Для виготовлення катода найчастіше використовують нікель, молібден або тантал, що допускають високу температуру нагрівання.

 

1 – нікелева трубка

2 – оксидний шар

3 – ізолююче покриття

4 – нитка накалювання

 

 

5 – виводи нитки накалювання

6 – виводи катода

мал.2

Для роботи діода, його необхідно з'єднати із джерелом живлення. Схему підключення показано на мал.3. ( а) з катодом прямого накалювання; б) з підігріваючим катодом).

 


коло +

анода Е Е мал.3

 


коло накалювання

а) б)

 

+

Діод має два кола – накалювання та анода. Джерело накалювання, з'єднане провідниками та нитка накалювання утворюють коло накалювання лампи. Додатній полюс джерела з’єднують з анодом лампи, а від'ємний – з катодом. При такому підключенні між електродами лампи утворюють постійне електричне поле, так зване поле анода. Різниця потенціалів між анодом і катодом названо анодною напругою. Під дією сили електричного поля електрони, що випромінюються катодом, переміщаються до анода, внаслідок чого в анодному колі з'явиться струм так званий анодний.

При виборі електронних ламп для роботи в різноманітних схемах користуються їх характеристиками і параметрами. Одна з важливих характеристик діода є анодна характеристика, що являє собою залежність анодного струму від анодної напруги при незмінній напрузі накалювання. Анодну характеристику можна розбити на декілька проміжків: початковий А ; проміжок підняття АВ; проміжок насичення ВС (мал..4). На початковому етапі наявність струмів обумовлена тим, що частина елект-

ронів, що вилетіла із нагрітого като-

да, мають початкову швидкість, дос-

В С татню для подолання гальмуючого

поля анода та може його досяг-

нути, не дивлячись на те, що на про-

мал..4 міжку потенціал анода від'єм-

А ний. Ці електрони і складають в колі

анода початковий струм, величина

- О якого не перевищує сотих долів міліампера. На проміжку АВ підняття збільшення анодної напруги викликає зростання анодного струму. Коли напруга на аноді сягає величини, при якій всі електрони, що випромінюються катодом, попадають на анод, характеристика вступає в область насичення.(ВС). Струм насичення анода рівний струму емісії катода . Не лінійність анодної характеристики дозволяє розглядати лампу, як деякий нелінійний опір і пояснює важливу особливість діода – односторонню провідність. Дана властивість широко використовується для вирівнювання змінних струмів, детектування високочастотних коливань, фіксування та обмеження напруг.

Тріоди.

Тріодом названо електронну лампу, у якої в просторі між анодом і катодом розміщено третій електрод – сітка (мал.1).

При наявності в сітці кількості електронів, які до-

сягли анода, то сила анодного струму залежить не

Катод тільки від величини анодної напруги, але й від вели-

чини і полярності напруги між сіткою і катодом. Змі-

Сітка нюючи потенціал сітки відносно катода, можна керу-

вати потоком електронів в лампі, тобто анодним стру

Анод мом. Тому сітку називають керуючою. На мал.2 по-

казано схему підключення тріода. Під дією анодної

напруги між анодом і катодом виникає електричне

мал.1 поле. Поле анода являється прискорюючим. Між сіт-

кою і катодом лампи, створюється електричне поле сітки, яке можна підсилити або послабити дію електричного поля анода. При від'ємній напрузі на сітці поле її напрямлена назустріч полю анода. Результуюче поле між катодом і анодом послаблюється. Частина електронів не долаючи гальмуючого поля сітки, повертається на катод. Тому число потрапивши на анод електронів, зменшиться, а відповідно зменшиться і анодний струм лампи. Велика від'ємна напруга на сітці заважає проходженню анодного струму, не дивлячись на позитивну напругу на аноді, тобто призводить до запирання лампи. Від'ємна напруга сітки, яка може запирати лампу називають гальмуючим запиранням. Якщо до управляючої сітки подати позитивну напругу відносно катода, то поле сітки, являючись прискорюючим, співпаде за напрямком з електричним полем анода. Напруженість результуючого поля між катодом і анодом збільшиться, а величина анодного струму зросте. Змінюючи в невеликих межах від'ємну напругу на сітці при сталій анодній напрузі, можливо в широких межах управляти анодним струмом лампи. змінюючи його від нуля до насичення. Ця властивість сітки дозволяє використовувати тріод де потрібно отримати значні зміни анодного струму при невеликих значеннях, які управляють напругою сітки (наприклад підсилювачі).

 


мал.2

 


  Коло анода
+

Коло сітки

 

 


 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.