Elektrovakuové přístroje s elektrostatickým a dynamickým řízením. Konstrukce a princip činnosti elektrovakuových zařízení. Typy elektronek a jejich oblasti použití Klasifikace a grafické označení

Moderní vakuová zařízení vděčí za svůj vzhled americkému vynálezci Thomasi Edisonovi. Byl to on, kdo vyvinul první úspěšný způsob osvětlení, pomocí elektrické žárovky.

Historie lampy

V dnešní době je těžké uvěřit, že elektřina neexistovala ve všech historických obdobích. První žárovky se objevily až na konci devatenáctého století. Edisonovi se podařilo vyvinout model žárovky, která obsahovala uhlíková, platinová a bambusová vlákna. Právě tento vědec je právem nazýván „otcem“ moderní žárovky, který zjednodušil obvod žárovky a výrazně snížil náklady na výrobu. V důsledku toho se na ulicích neobjevilo plynové, ale elektrické osvětlení a nová osvětlovací zařízení se začala nazývat Edisonovy lampy. Thomas dlouho pracoval na vylepšení svého vynálezu, v důsledku toho se používání svíček stalo nerentabilním podnikem.

Princip činnosti

Jaké zařízení mají žárovky Edison? Každé zařízení má vláknité tělo, skleněnou baňku, hlavní kontakt, elektrody a základnu. Každý z nich má svůj vlastní funkční účel.

Podstata fungování tohoto zařízení je následující. Když je vláknité těleso silně zahřáto proudem nabitých částic, elektrická energie se přemění na světlo.

Aby záření bylo vnímáno lidským okem, je nutné dosáhnout teploty alespoň 580 stupňů.

Mezi kovy má wolfram maximální bod tání, takže je z něj vyrobeno vlákno. Pro zmenšení objemu se drát začal řadit do spirály.

Přes vysokou chemickou odolnost wolframu je pro jeho maximální ochranu před korozním procesem těleso vlákna umístěno v utěsněné skleněné nádobě, ze které byl předem odčerpán vzduch. Místo toho se do baňky čerpá inertní plyn, který brání wolframovému drátu vstoupit do oxidačních reakcí. Jako inertní plyn se nejčastěji používá argon, někdy se používá dusík nebo krypton.

Podstatou Edisonova vynálezu je, že odpařování, ke kterému dochází při dlouhodobém zahřívání kovu, je zabráněno tlakem vytvořeným inertním plynem.

Vlastnosti lampy

Existuje poměrně málo různých lamp určených k osvětlení velké plochy. Zvláštností Edisonova vynálezu je možnost upravit výkon tohoto zařízení s přihlédnutím k osvětlené ploše.

Výrobci nabízejí různé typy žárovek, které se liší životností, velikostí a výkonem. Podívejme se na některé typy těchto elektrospotřebičů.

Nejběžnější elektronky jsou LON. Plně vyhovují hygienickým požadavkům a jejich průměrná životnost je 1000 hodin.

Mezi nevýhody univerzálních svítidel vyzdvihujeme nízkou Přibližně 5 procent elektrické energie se promění ve světlo, zbytek se uvolní ve formě tepla.

Bodové lampy

Mají poměrně vysoký výkon a jsou určeny k osvětlení velkých ploch. Elektrovakuová zařízení se dělí do tří skupin:

• filmová projekce;
• majáky;
• obecný účel.

Světelný zdroj reflektoru se liší délkou vláknového tělesa, má kompaktnější rozměry, což umožňuje zvýšit celkový jas a zlepšit zaostření světelného toku.

Zrcadlová elektrická vakuová zařízení mají reflexní hliníkovou vrstvu a jiný design žárovky.

Jeho část, která má vést světlo, je vyrobena z matného skla. To vám umožní změkčit světlo a snížit kontrastní stíny z různých objektů. Taková elektrovakuová zařízení se používají pro osvětlení interiéru.

Uvnitř halogenové baňky jsou sloučeniny bromu nebo jodu. Díky své schopnosti odolávat teplotám až 3000 K mají lampy životnost cca 2000 hodin. Tento zdroj má ale i své nevýhody, například halogenová žárovka má při chlazení nízký elektrický odpor.

Hlavní nastavení

V Edisonově žárovce je wolframové vlákno uspořádáno v různých tvarech. Pro stabilní provoz takového zařízení je potřeba napětí 220 V. Průměrně se jeho životnost pohybuje od 3000 do 3500 hodin. Vzhledem k tomu, že barevná teplota je 2700 K, lampa poskytuje bílé teplé nebo žluté spektrum. V současné době jsou lampy nabízeny v různých velikostech (E27). Na přání si můžete vybrat lampu v podobě vlásenky, rybí kosti nebo spirály pro stropní lustr nebo nástěnné svítidlo.

Edisonův vynález je rozdělen do samostatných tříd podle počtu wolframových vláken. Náklady na osvětlovací zařízení, jeho výkon a životnost přímo závisí na tomto indikátoru.

Princip činnosti EVL

Termionická emise spočívá v emisi elektronů zahřátým vláknitým tělesem do vakua nebo inertního prostředí vytvořeného uvnitř baňky. Magnetické nebo elektrické pole se používá k řízení toku elektronů.

Termionická emise umožňuje prakticky využít kladných vlastností toku elektronů - generovat a zesilovat elektrické oscilace různých frekvencí.

Vlastnosti rádiových trubic

Vakuová dioda je základem radiotechniky. Konstrukce lampy má dvě elektrody (katodu a anodu) a mřížku. Katoda zajišťuje emisi, k tomu je vrstva wolframu potažena bariem nebo thoriem. Anoda je vyrobena ve formě desky vyrobené z niklu, molybdenu a grafitu. Mřížka je oddělovač mezi elektrodami. Při zahřívání pracovní tekutiny od pohybujících se částic vzniká ve vakuu silný elektrický proud. Elektrovakuová zařízení tohoto typu tvoří základ radiotechniky. V druhé polovině minulého století byly elektronky používány v různých oblastech technického a radioelektronického průmyslu.

Bez nich nebylo možné vyrábět rádia, televize, speciální zařízení a počítače.

Oblasti použití

S rozvojem výroby přesných přístrojů a radioelektroniky ztratily tyto lampy svůj význam a přestaly se používat ve velkém měřítku.

Ale i dnes jsou průmyslové oblasti, které EVL vyžadují, protože pouze vakuová lampa dokáže zajistit provoz zařízení podle daných parametrů v určitém prostředí.

EVL jsou zvláště zajímavé pro vojensko-průmyslový komplex, protože elektronky se vyznačují zvýšenou odolností vůči elektromagnetickým impulsům.

Jeden vojenský aparát může obsahovat až sto EVL. Většina polovodičových materiálů a elektronické elektroniky nemůže fungovat při zvýšené radiaci, stejně jako v podmínkách přirozeného vakua (ve vesmíru).

EVL přispívají ke zvýšení spolehlivosti a odolnosti družic a vesmírných raket.

Závěr

V elektrovakuových zařízeních, která umožňují generování, zesilování a přeměnu elektromagnetické energie, je pracovní prostor zcela bez vzduchu a je od atmosféry ohraničen neprostupným pláštěm.

Objev termionické emise vedl k vytvoření jednoduché dvouelektrodové lampy zvané vakuová dioda.

Po připojení k elektrickému obvodu se uvnitř zařízení objeví proud. Když se změní polarita napětí, zmizí, bez ohledu na to, jak je katoda horká. Udržováním konstantní teploty žhavené katody bylo možné stanovit přímý vztah mezi anodovým napětím a proudovou silou. Získané výsledky se začaly využívat při vývoji elektronických vakuových zařízení.

Například trioda je elektronka, která má tři elektrody: anodu, termionickou katodu a řídicí mřížku.

Právě triody se staly na začátku minulého století prvními zařízeními používanými k zesilování elektrických signálů. V současné době byly triody nahrazeny polovodičovými tranzistory. Vakuové triody se používají pouze v těch oblastech, kde je potřeba převádět vysoce výkonné signály s malým počtem aktivních součástek a lze zanedbat hmotnost a rozměry.

Výkonné radioelektronky jsou co do účinnosti a spolehlivosti srovnatelné s tranzistory, ale jejich životnost je mnohem kratší. U triod s nízkým výkonem jde většina vlákna na kaskádový příkon, někdy jeho hodnota dosahuje 50 %.

Tetrody jsou elektronická elektronka s dvojitou mřížkou, která je určena ke zvýšení výkonu a napětí elektrických signálů. Tato zařízení mají ve srovnání s triodou vyšší zisk. Takové konstrukční vlastnosti umožňují použít tetrody k zesílení nízkých frekvencí v televizorech, přijímačích a dalších rádiových zařízeních.

Spotřebitelé aktivně používají žárovky, ve kterých je tělo vlákna wolframová spirála nebo drát. Tato zařízení mají výkon od 25 do 100 W, jejich životnost je 2500-3000 hodin. Výrobci nabízejí lampy s různými základnami, tvary a velikostmi, takže si můžete vybrat možnost lampy s ohledem na vlastnosti osvětlovacího zařízení a plochu místnosti.

Elektrovakuová zařízení jsou zařízení pro přeměnu, zesilování a generování elektromagnetické energie, ve kterých je pracovní prostor izolován od vzduchu a chráněn před okolní atmosférou pevným plynotěsným pláštěm.

Elektrovakuová zařízení zahrnují elektronická zařízení s plynovým výbojem, ve kterých proud elektronů prochází v plynu, vakuová elektronická zařízení, ve kterých proud elektronů prochází ve vakuu, a žárovky.

Žárovky jsou nejběžnějším typem elektrických vakuových zařízení. Odstranění vzduchu z válce lampy zabraňuje kyslíku v oxidaci vlákna. Po odstranění vzduchu, aby se snížilo odpařování horkého vlákna, se některé typy žárovek naplní inertním plynem. To umožňuje zvýšit provozní teplotu vlákna, a tím zvýšit světelnou účinnost žárovek bez snížení jejich životnosti. Přítomnost inertního plynu neovlivňuje přeměnu elektrické energie dodávané do lampy na světlo. Vakuová elektronická zařízení jsou vyráběna tak, že v provozním režimu je tlak zbytkových plynů uvnitř lahve roven 10-6-KG10 mmHg. Umění.

Ionty zbytkových plynů při daném stupni zředění neovlivňují trajektorie elektronů a šum, který vzniká prouděním takových iontů, když se přibližují ke katodě, je relativně malý. Taková elektrovakuová zařízení pokrývají několik tříd zařízení.

1. Elektronky - pentody, tetrody, triody atd.; nutné k přeměně energie stejnosměrného proudu na energii elektrických vibrací o frekvenci až 3 x 109 Hz. Hlavní oblasti použití elektronek jsou rozhlasové vysílání, radiotechnika, radiokomunikace a televize.

2. Elektrovakuová mikrovlnná zařízení - magnetrony a zařízení magnetronového typu, reflexní a tranzitní klystrony, výbojky se zpětnou vlnou a výbojky s postupnou vlnou atd.; jsou určeny k přeměně energie stejnosměrného proudu na energii elektromagnetických kmitů o frekvencích od 3 x 108 do 3 x 1012 Hz. Elektrovakuová mikrovlnná zařízení se používají hlavně v radarových a televizních zařízeních pro přenos televizních signálů prostřednictvím radioreléových komunikačních linek, mikrovlnné radiové komunikace a satelitních linek.

3. Katodová zařízení - oscilografické katodové trubice, paměťové katodové trubice, obrazovky atd.; jsou určeny pro různé transformace informací prezentovaných ve formě světelných nebo elektrických signálů (například vizuální zobrazení elektrických signálů, převod dvourozměrného optického obrazu na sekvenci televizních signálů a naopak).

4. Fotoelektronická zařízení - vysílací televizní trubice, vakuové fotobuňky, fotonásobiče; slouží k přeměně optického záření na elektrický proud a používají se v automatizačních zařízeních, jaderné fyzice, televizi, astronomii, zvukovém kině, faxové komunikaci atd.

5. Vakuové indikátory - digitální indikátory, elektronické indikátory světla atd. Činnost indikátorů je založena na přeměně energie stejnosměrného proudu na energii světelnou. Používá se v rádiových přijímačích, informačních zobrazovacích zařízeních, měřicích přístrojích atd.

6. rentgenky; přeměňují energii stejnosměrného proudu na rentgenové záření. Používá se: v lékařství - k diagnostice řady onemocnění; v průmyslu - najít neviditelné vnitřní vady v různých výrobcích; v chemii a fyzice - zjišťovat strukturu organických látek, chemické složení látek, parametry a strukturu krystalových mřížek pevných látek; v biologii - určit strukturu složitých molekul.

V elektronických zařízeních s plynovým výbojem je tlak plynu zpravidla mnohem nižší než atmosférický tlak, a proto jsou klasifikovány jako elektrická vakuová zařízení. Třída elektrických vakuových zařízení s plynovým výbojem zahrnuje několik typů zařízení.

1. Vysoce výkonná iontová zařízení až několik megawattů při proudech až tisíc ampér, jejichž působení je založeno na neutralizaci vesmírného náboje ionty plynu. Mezi podobná elektrická vakuová zařízení patří rtuťové ventily používané k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný v průmyslu, železniční dopravě a dalších průmyslových odvětvích; pulzní vodíkové ta-sitrony a tyratrony, určené k přeměně stejnosměrného proudu na pulzní proud v zařízeních pro elektrické jiskrové zpracování kovů, radar atd.; stříhací zařízení a jiskřiště používaná k ochraně zařízení před přepětím.

2. Plynové výbojkové světelné zdroje kontinuálního záření, používané pro osvětlení místností, ulic, ve filmových zařízeních, světelných reklamách apod., a pulzní světelné zdroje, používané v telemechanice a automatizačních zařízeních, přenosu informací, optické lokalizaci atd.

3. Indikátory výboje (maticové, znakové, lineární, signální), určené pro vizuální reprodukci informací v počítačích a jiných zařízeních.

4. Kvantová plynová výbojová zařízení, která přeměňují energii stejnosměrného proudu na koherentní záření - plynové lasery, kvantové frekvenční standardy.

Elektrovakuové zařízení- zařízení určené ke generování, zesilování a přeměně elektromagnetické energie, ve kterém je pracovní prostor zbaven vzduchu a chráněn před okolní atmosférou neprostupným pláštěm.

Mezi taková zařízení patří jak vakuová elektronická zařízení, ve kterých tok elektronů prochází ve vakuu, tak elektronická zařízení s plynovým výbojem, ve kterých tok elektronů prochází v plynu. Mezi elektrická vakuová zařízení patří také žárovky.

V elektrovakuových zařízeních je vedení prováděno elektrony nebo ionty pohybujícími se mezi elektrodami prostřednictvím vakua nebo plynu.

Začátek byl učiněn s objevem termionických elektronů. V roce 1884 objevil slavný americký vynálezce Thomas Alva Edison při hledání racionálního návrhu žárovky po něm pojmenovaný efekt. Zde je jeho první popis: „Mezi větvemi vlákna“ žárovky, ve stejné vzdálenosti od obou, je umístěna platinová deska, což je izolovaná elektroda... Pokud mezi tuto elektrodu připojíte galvanometr a jeden z konců vlákna, pak když lampa hoří, je pozorován proud, který mění svůj směr v závislosti na tom, zda je kladný nebo záporný konec uhlíkového vlákna připojen k nástroji. Jeho intenzita se navíc zvyšuje se silou proudu procházejícího závitem.“
Následuje vysvětlení: „v této lampě zjevně odlétají částice vzduchu (nebo uhlí) od vlákna v přímých liniích a odnášejí elektrický náboj.
Edison je vynálezce, neanalyzuje jev. Citované fráze v podstatě omezují obsah poznámky. Nejde o nic jiného než o nárok na přednost. Edisonovy pokusy najít praktické uplatnění efektu byly neúspěšné.

Tak byl objeven fenomén termionické emise a byla vytvořena první radioelektrická vakuová dioda.

Termionická emise (Richardsonův efekt, Edisonův efekt) - jev emise elektronů zahřátými tělesy. Koncentrace volných elektronů v kovech je poměrně vysoká, proto i při průměrných teplotách, díky rozložení rychlostí elektronů (energie), mají některé elektrony dostatečnou energii k překonání potenciálové bariéry na hranici kovu. S rostoucí teplotou roste počet elektronů, jejichž kinetická energie tepelného pohybu je větší než pracovní funkce, a je patrný jev termionické emise.

Studium zákonů termionické emise lze provést pomocí nejjednodušší dvouelektrodové lampy - vakuové diody, což je vakuový válec obsahující dvě elektrody: katodu K a anodu A.

Obr.3.1 Konstrukce vakuové diody

V nejjednodušším případě je katodou vlákno vyrobené ze žáruvzdorného kovu (například wolframu), ohřívané elektrickým proudem. Anoda má nejčastěji podobu kovového válce obklopujícího katodu. Označení diody ve schématech elektrických obvodů je na obrázku 3.2.

Rýže. 3.2. Označení vakuové diody ve schématech elektrických obvodů.

Pokud je dioda zapojena do obvodu, pak při zahřátí katody a přivedení kladného napětí (vzhledem k katodě) na anodu vzniká v anodovém obvodu diody proud. Pokud změníte polaritu napětí, proud se zastaví, bez ohledu na to, jak horká je katoda zahřátá. V důsledku toho katoda emituje negativní částice - elektrony.

Pokud udržíte konstantní teplotu žhavené katody a odstraníte závislost anodového proudu na anodovém napětí - proudově napěťovou charakteristiku - ukáže se, že není lineární, to znamená, že pro vakuovou diodu neplatí Ohmův zákon . Závislost termionického proudu na anodovém napětí v oblasti malých kladných hodnot popisuje zákon tří sekund

kde B je koeficient závislý na tvaru a velikosti elektrod a také na jejich vzájemné poloze.

S rostoucím anodovým napětím se proud zvyšuje na určitou maximální hodnotu, nazývanou saturační proud. To znamená, že téměř všechny elektrony opouštějící katodu se dostanou k anodě, takže další zvýšení intenzity pole nemůže vést ke zvýšení termionického proudu. Závislost termionického proudu na anodovém napětí je na obrázku 3.3.

Rýže. 3.3. Závislost termionického proudu na anodovém napětí

V důsledku toho hustota saturačního proudu charakterizuje emisivitu katodového materiálu. Hustota saturačního proudu je určena Richardson-Deshmanovým vzorcem, odvozeným teoreticky na základě kvantové statistiky:

kde A je pracovní funkce elektronů opouštějících katodu,

T - termodynamická teplota,

C je konstanta, teoreticky stejná pro všechny kovy (nepotvrzuje to experiment, což se zřejmě vysvětluje povrchovými efekty). Snížení pracovní funkce vede k prudkému zvýšení hustoty saturačního proudu. Rádiové elektronky proto používají oxidové katody (například nikl potažený oxidem kovu alkalických zemin), jejichž pracovní funkce je 1–1,5 eV.

Provoz mnoha vakuových elektronických zařízení je založen na jevu termionické emise.

Elektrická vakuová trioda, nebo jednoduše trioda, - elektronka se třemi elektrodami: termionická katoda (přímá nebo nepřímo vyhřívaná), anoda a jedna řídicí mřížka. Vynalezen a patentován v roce 1906 Američanem Lee de Forest. Konstrukce vakuové triody je na obr. 3.4

Obr.3.4 Konstrukce vakuové triody

Triody byly první zařízení používaná k zesílení elektrických signálů na počátku 20. století. Schéma elektrického obvodu triody je na Obr. 3.5

Rýže. 3.5 Symbol triody ve schématech elektrických obvodů

Proudově napěťová charakteristika triody je znázorněna na obrázku 3.6

Rýže. 3.6 Proudově-napěťová charakteristika triody

Proudově napěťová charakteristika triody je vysoce lineární. Díky tomu vakuové triody vnášejí do zesíleného signálu minimální nelineární zkreslení.

V současné době jsou vakuové triody nahrazovány polovodičovými tranzistory. Výjimkou jsou oblasti, kde je potřeba konverze signálů s frekvencí v řádu stovek MHz - je vyžadován vysoký výkon GHz s malým počtem aktivních součástek a rozměry a hmotnost nejsou tak kritické - například v koncových stupních rádiových vysílačů, stejně jako indukční ohřev pro povrchové kalení. Výkonné radioelektronky mají účinnost srovnatelnou s výkonnými tranzistory; Jejich spolehlivost je také srovnatelná, ale jejich životnost je mnohem kratší. Triody s nízkým výkonem mají nízkou účinnost, protože značná část energie spotřebované kaskádou se spotřebuje na žhavení, někdy i více než polovina celkové spotřeby lampy.

Tetroda je elektronka s dvojitou mřížkou určená k zesílení napětí a výkonu elektrických signálů. Schéma elektrického obvodu tetrody je na Obr. 3.7

Rýže. 3.7 Symbol tetrody ve schématech elektrických obvodů

Na rozdíl od triody má tetroda mezi řídící mřížkou a anodou stínící síť, která zeslabuje elektrostatický účinek anody na řídící mřížku. Ve srovnání s triodou má tetroda vysoký zisk, velmi malou kapacitu anodové řídicí mřížky a vysoký vnitřní odpor.
Podle účelu se dělí na tetrody pro zesilování napětí a nízkofrekvenčního výkonu a širokopásmové tetrody určené pro zesilování videosignálů. Paprsková tetroda, stejně jako obyčejná, je dvoumřížková lampa, ale liší se od ní tím, že neexistuje dynatronový efekt, kterého je dosaženo použitím desek tvořících paprsek umístěných mezi stínící mřížkou a anodou a připojených uvnitř válce ke katodě. Svazkové tetrody se používají především k zesílení nízkofrekvenčního výkonu v koncových fázích přijímačů, televizorů a dalších zařízení.

Pentoda(ze starořečtiny πέντε pět, podle počtu elektrod) - vakuová elektronka se stínící mřížkou, ve které je mezi stínící mřížkou a anodou umístěna třetí (ochranná nebo antidynatronová) mřížka. Podle konstrukce a účelu jsou pentody rozděleny do čtyř hlavních typů: nízkovýkonové vysokofrekvenční zesilovače, výstupní pentody pro video zesilovače, výstupní pentody pro nízkofrekvenční zesilovače a vysokovýkonové generátorové pentody.

Stíněné elektronky, tetroda a pentoda, jsou na vysokých frekvencích lepší než trioda. Horní pracovní frekvence pentodového zesilovače může dosáhnout 1 GHz. Účinnost výkonového zesilovače využívajícího pentody (asi 35 %) je výrazně vyšší než účinnost zesilovače využívajícího triody (15 %-25 %), ale o něco nižší než účinnost zesilovače využívajícího paprskové tetrody.

Nevýhodou pentod (a obecně všech stíněných svítidel) jsou vyšší nelineární zkreslení než u triody, u kterých převládají liché harmonické, prudká závislost zisku na zatěžovacím odporu, vyšší úroveň vlastního šumu.

Složitější jsou multielektrodové výbojky se dvěma řídicími mřížkami — heptodami, které se objevily v souvislosti s vynálezem superheterodynní technologie.

Nazývá se elektrovakuové zařízení. zařízení, ve kterém je pracovní prostor izolován plynotěsným pláštěm (válcem), má vysoký stupeň vakua nebo je naplněn speciálním médiem (páry nebo plyny) a jehož působení je založeno na elektrických jevech spojených s pohyb nabitých částic ve vakuu nebo plynu. Podle charakteru pracovního prostředí se elektrická vakuová zařízení dělí na elektronická a iontová (plynový výboj).

V elektronické EVP el. proud je způsoben pohybem pouze volných elektronů ve vakuu (elektronky, katodová zařízení, vakuová fotoelektronická zařízení atd.)

Princip činnosti iontového EVP je založen na použití svatého el. výboj v plynu nebo kovových parách. Tato zařízení se nazývají výboj plynu (praskání plynu, žhavení, vysokofrekvenční výboje atd.)

EVP tvoří soustava navržených elektrod. pro řízení fyzické procesy uvnitř válce oddělující vnějšek. prostředí od pracovníka vnitřní. jednoduchost zařízení.

U všech typů EVP a velkého hydraulického štěpení jsou: katody - elektrody, které emitují (emitují) elektrony, a anody - elektrody, které shromažďují (sbírají) elektrony. Pro řízení toku nabitých částic se používají regulační elektrody vyrobené ve formě mřížek nebo profilovaných desek a speciální elektromagnetické konstrukční prvky (cívky). V zařízeních pro zobrazování informací ve vizuální podobě (CRT, indikátory a další zařízení) jsou široce používány speciální konstrukční prvky - obrazovky, pomocí kterých se energie toku elektronů nebo elektrického pole přeměňuje na optické záření (záření) tělo. Konstrukce elektrod jsou velmi rozmanité a jsou určeny účelem zařízení a jejich provozními podmínkami.

EVP a hydraulické lámací válce jsou vyrobeny ze skla, kovu, keramiky a kombinací těchto materiálů. Závěry z elektrod se provádějí přes základnu, koncové a boční plochy válců.

Elektronická lampa je EVP, která funguje tak, že řídí intenzitu toku elektronů pohybujících se ve vakuu nebo zředěném plynu mezi elektrodami.

Elektronky, určené pro osvětlení (zábleskové výbojky, xenonové výbojky, rtuťové a sodíkové výbojky)

Hlavní typy elektronek:

Diody (snadno vyrobené pro vysoká napětí, viz kenotron), Triody, Tetrody, Pentody, paprskové tetrody a pentody (jako variace těchto typů), Hexody, Heptody, Oktody, Nonody, kombinované lampy (ve skutečnosti obsahují 2 nebo více lamp v jednom válci )

Podle počtu elektrod se elektronické lampy dělí na:

dvouelektrodové (diody), tříelektrodové (triody), čtyřelektrodové (tetrody), pětielektrodové (pentody) a dokonce sedmielektrodové (heptody nebo pentagridy).

CO NENÍ V OTÁZKÁCH, ALE JE V SOUHRNU!

Definice . Elektrická vakuová zařízení jsou zařízení, jejichž princip činnosti je založen na využití elektrických jevů v plynech nebo vakuu probíhajících v pracovním prostoru izolovaném od okolí plynotěsným pláštěm (válcem).

Elektrovakuová a plynová výbojová zařízení jsou vyrobena ve formě skleněného, ​​keramického nebo kovového válce, uvnitř kterého jsou umístěny elektrody v podmínkách vysokého vakua nebo inertního plynu: katoda, anoda, mřížky. Katoda je zářič (emitor) volných elektronů, anoda je kolektor (kolektor) nosičů náboje. Anodový proud je řízen pomocí mřížek nebo řídicích elektrod.

Abychom získali představu o elektrických vakuových a plynových výbojových zařízeních používaných v leteckých elektronických zařízeních, zvažte jejich klasifikaci.

Klasifikace a symbolické grafické označení

1. Podle počtu elektrod se elektronická zařízení dělí na dvouelektrodové (vakuová dioda), tříelektrodové (vakuová trioda) a víceelektrodové výbojky.

Rýže. 1.

Elektrovakuová dioda - Jedná se o dvouelektrodovou výbojku skládající se z katody a anody. Pokud je napětí na anodě kladné vzhledem ke katodě, pak se elektrony emitované katodou pohybují směrem k anodě a vytvářejí anodový proud. Když je napětí záporné, na anodě není žádný proud, proto dioda vede pouze jedním směrem. Tato vlastnost diody určuje její hlavní účel - usměrnění střídavého proudu. Symbolické grafické označení elektrické vakuové diody je na Obr. 1.

Elektrovakuová trioda- Jedná se o tříelektrodovou lampu, ve které je mřížka umístěna mezi anodou a katodou. Mřížka je určena k regulaci anodového proudu. Síťové napětí mění pole mezi anodou a katodou a tím ovlivňuje anodový proud. Pokud je napětí na mřížce vůči katodě záporné, pak má inhibiční účinek na elektrony emitované katodou, v důsledku čehož anodový proud klesá. Když je síťové napětí kladné, má urychlující účinek na elektrony a zvyšuje anodový proud. V tomto případě část elektronů zasáhne mřížku a vytvoří mřížkový proud. V důsledku toho je mřížka řídicí elektrodou, jejíž napětí umožňuje měnit anodový proud.

Konvenční grafické označení elektrické vakuové triody je na Obr. 2.

Rýže. 2.

Pro zvýšení účinku na anodový proud je mřížka umístěna blíže ke katodě. Když je napětí na síti záporné, prakticky v ní není žádný proud.

Rýže. 3. Konvenční grafické označení triod: a - s katodovou mřížkou; b - s mřížkou obrazovky

NA multigrid lampy vztahovat se: tetrody- se dvěma mřížkami, pentody- se třemi mřížkami, hexody- se čtyřmi mřížkami, heptody- s pěti mřížkami a oktody- se šesti mřížkami. Nejběžnější jsou tetrody a pentody.

U tetrody jedna z mřížek se nazývá řídicí mřížka a má záporné napětí. Druhá mřížka je umístěna buď mezi řízením a anodou nebo mezi řízením a katodou. V prvním případě se taková mřížka nazývá stínění, ve druhém - katoda.

Konvenční grafické označení elektrických vakuových tetrod je na Obr. 3.

U tetrod se stínící mřížkou je katodový proud distribuován mezi stínící mřížku a anodu. Hlavní výhodou takové tetrody je snížení kapacity mezi anodou a řídicí mřížkou. Stínící síť snižuje tuto kapacitu na zlomky pikofaradu a snižuje propustnost anody.

Blízkost stínící mřížky k anodě má však nevýhodu, že při nízkém napětí se anoda objevuje dynatronový efekt- snížení anodového proudu v důsledku sekundární emise (pokles anodové charakteristiky (obr. 3.4)). V tomto případě se sekundární elektrony nevracejí zpět ke katodě, ale jsou zachyceny stínící mřížkou.

Pentoda nazývaná lampa se třemi mřížkami. Zavedení třetí mřížky je způsobeno nutností eliminovat dynatronový efekt charakteristický pro tetrodu. Tato mřížka se nazývá ochranná (neboli antidynatronová) a nachází se mezi stínící mřížkou a anodou. Napětí na této mřížce se obvykle rovná napětí na katodě, za tímto účelem se někdy připojuje ke katodě uvnitř baňky. Dynatronový efekt je eliminován díky potenciální bariéře vytvořené v prostoru mezi anodou a stínícím pletivem. Tato potenciální bariéra zároveň nepředstavuje významnou překážku pro pohyb elektronů směrem k anodě vysokou rychlostí.

2. Podle konstrukčních vlastností vláknového obvodu se elektronky dělí na výbojky s přímo žhavenými katodami a výbojky s nepřímo žhavenými katodami.

Katoda s přímým vláknem je kovové vlákno vyrobené z materiálu s vysokou odolností (wolfram nebo tantal), kterým prochází žhavící proud. Tato katoda se vyznačuje nízkými tepelnými ztrátami, jednoduchostí konstrukce a nízkou tepelnou setrvačností. Nevýhodou takové katody je, že musí být napájena stejnosměrným proudem. Při napájení střídavým proudem o frekvenci 50 Hz se emisní proud mění s dvojnásobnou frekvencí napájecího napětí, čímž vzniká nežádoucí nízkofrekvenční šum na pozadí.

Katoda s nepřímým vláknem představuje trubici obsahující uvnitř vlákno. Vlákno je izolováno od katody. V důsledku toho jsou teplotní a emisní proudové pulsace při napájení vlákna střídavým proudem prakticky vyrovnány.

• 3. Podle účelu lampy se dělí na přijímače-zesilovače, generátor, frekvenční měnič, detektor, měření a tak dále.
• 4. V závislosti na provozním frekvenčním rozsahu rozlišovat mezi lampami nízká ( od 1 do 30 MHz), vysoký(od 30 do 600 MHz) a ultra vysoká(přes 600 MHz) frekvence.
• 5. Podle typu elektronického vyzařování rozlišit lampy s termionický, sekundární A fotoelektronické emisí.

Emise elektronů je nezbytná k vytvoření toku elektronů uvnitř elektrického vakuového zařízení mezi elektrodami.

Termionická emise je proces elektronů opouštějících pevná nebo kapalná tělesa do vakua nebo plynu.

Emise sekundárních elektronů se týká emise elektronů tělesem v důsledku bombardování elektrony emitovanými jiným tělesem.

Fotoelektronová emise označuje emisi elektronů tělesem umístěným v toku zářivé energie.

2.1.2 Charakteristiky a parametry

Charakteristiky lampy vyjadřují závislost proudů na napětích v jejích různých obvodech. Vlastnosti elektronek se posuzují podle anodický nebo anodová mřížka statické charakteristiky.

Anoda statická charakteristika je graficky vyjádřená závislost anodového proudu já A od napětí na anodě U A. Závislost já A = F(U A) je odstraněn pro několik hodnot konstantního napětí U S(výjimkou je anodová charakteristika diody). Vzhled anodové charakteristiky je určen počtem elektrod v lampě (obrázek 4).

Rýže. 4. Anodové charakteristiky elektronek: a - dioda; b - trioda; c - tetroda; g - pentoda

Statické charakteristiky anoda-mřížka jsou graficky vyjádřené závislosti anodového proudu já A od síťového napětí U C při pevných hodnotách anodového napětí U A. Stejné jako u charakteristik anodické závislosti já A = f(U S ) vzato pro několik konstantních hodnot anodového napětí Ua. (Obrázek 5).

Čím vyšší je anodové napětí U A, čím výše a vlevo jsou charakteristiky anodové mřížky umístěny já A = f(U S ) . To se vysvětluje tím, že při vyšším anodovém napětí musí být na mřížku přivedeno větší záporné napětí, aby výsledné elektrické pole v prostoru mezi katodou a mřížkou zůstalo nezměněno.

NA základní elektrické parametry vakuové diody zahrnují následující: vakuové zařízení na výboj plynu

1. Vnitřní DC odpor:

Kde U A- konstantní složka anodového napětí, já A- konstantní složka anodového proudu.

Rýže. 5. Anodově mřížkové charakteristiky elektronek: a - trioda; b - pentoda

2. Vnitřní diferenciální odpor R d Dioda představuje odpor prostoru mezi anodou a katodou pro střídavý proud. Je to převrácená hodnota sklonu a určuje se pomocí statických charakteristik anody (obr. 3.4, a):

a obvykle dosahuje stovek a někdy desítek ohmů.

Obvykle odpor R 0 více R d .

3. Svah S ukazuje, jak se mění anodový proud při změně anodového napětí a je vyjádřen následující závislostí:

• 4. Napětí vlákna U n- napětí dodávané do ohřívače. Tato hodnota je hodnota pasu. Při nedostatečném zahřátí výbojky klesá teplota katody a tím i emisní proud. Když se napětí vlákna prudce zvýší U nživotnost katody je výrazně snížena, takže napětí vlákna by se nemělo lišit o více než 10% od jmenovitého.
• 5. Emisní proud I E - maximální proud, který lze získat jako výsledek emise elektronů termionickou katodou. Je reprezentován celkovým nábojem elektronů, které opustily termionickou katodu za jednu sekundu.
• 6. Přípustné zpětné napětí diody U arr max- maximální záporné napětí na anodě, které dioda vydrží, aniž by narušila vlastnosti jednosměrné vodivosti.

Parametry některých sériových vakuových diod jsou uvedeny v tabulce. 1.

Tabulka 1. Hlavní parametry sériových vakuových diod

Mezi hlavní elektrické parametry elektronek skládajících se ze tří nebo více elektrod patří:

1. Vnitřní (výstupní) odpor lampy je odporem mezera mezi anodou a katodou výbojky pro střídavou složku anodového proudu je určena vzorcem:

Kde U A - změna napětí na anodě, V; já A- změna anodového proudu, mA. U vakuových diod se vnitřní odpor nazývá odpor střídavého proudu a je definován jako:

2. Sklon charakteristiky S ukazuje, o kolik miliampérů se změní anodový proud lampy, když se napětí na řídicí mřížce změní o 1 V při konstantních napětích na anodě a dalších mřížkách:

Kde U S - změna síťového napětí, V.

Je třeba poznamenat, že čím větší je strmost, tím silnější je regulační působení mřížky a tím vyššího zisku lampy lze dosáhnout, přičemž všechny ostatní věci jsou stejné.

3. Statický zisk ukazuje, kolikrát má změna napětí na první mřížce silnější vliv na anodový proud než změna anodového napětí. Zisk je určen poměrem změny anodového napětí ke změně napětí sítě, které stejně ovlivňují anodový proud:

4. Výkon rozptýlený na anodě je určen vzorcem:

5. Výstupní výkon Pout charakterizuje užitečný výkon dodávaný lampou do vnějšího obvodu.

Parametry některých sériových triod, tetrod a pentod jsou uvedeny v tabulce. 2.

Tabulka 2. Základní parametry sériových triod, tetrod a pentod