Для увеличения Радоп и снижения рабочей температуры анода 7а в лампах увеличивают теплорассеивающую поверхность охлаждения анода путем устройства продольных ребер (рис. 10.13) или изготовления анода из густой металлической сетки, позволяющей в 2-2,5 раза увеличить поверхность охлаждения по сравнению со сплошными анодами. Эту же цель преследуют, выполняя анод с шероховатой поверхностью. Охлаждение за счет лучеиспускания малоэффективно, поэтому используется в лампах малой и частично средней мощности. Для рассеивания больших мощностей применяют принудительное (воздушное или водяное) охлаждение (см. гл. 17).

Сетки электронных ламп. Сетки электронных ламп располагаются в междуэлектродном пространстве анода и катода. Расстояние между катодом и сетками невелико, особенно между первой сеткой и катодом. В ряде современных ла.мп зазор между первой сеткой и катодом доведен до десятых долей миллиметра. Близкое расстояние сетки от катода приводит к ее интенсивному нагреванию за счет тепла, рассеиваемого анодом. Нагрев вызывает деформацию сеток, создающую опасность сообщения с другими электродами, а также может привести к возникновению термоэлектронной эмиссии с их поверхности.

Во избежание этих нежелательных последствий нагрева температура сеток не должна превышать 600 К- Для снижения температуры сетки делают из черненой проволоки. На траверсах устанавливают дополнительно теплорассеивающие пластины. Аноды ламп снабжают специальными тепловентиляционными вырезками (отверстиями).

Чтобы не было термоэмнссии, сетки выполняют из металлов, обладающих большой работой выхода (никель, молибден, вольф-

Рис. 10.14. Конструкции сеток ламп

рам). В некоторых лампах проволоку для сеток покрывают пленками металлов (золотом, платиной), обладающих более высокой работой выхода.

- Для придания конструкции сетки необходимой жесткости наряду с навитыми сетками (рис. 10.14, а) применяют стержневые (рис. 10.14, б), ножевые (рис. 10.14, в), дисковые (рис. 10.14, г), рамочные (рис. 10.14,6) и другие сетки. При таком конструктивном исполнении сетки не перегораживают путь электронам в процессе их движения от катода к аноду ламп. Число сеток в лампе и их конструктивное оформление определяются назначением лампы. Управление токопрохождением в электронных лампах с сетками осуществляется с помощью электрических полей, которые возникают между катодом, сетками и анодом.

Глава 11 ДВУХЭЛЕКТРОДНЫЕ ЛАМПЫ - ДИОДЫ

§ 11.1. Устройство и принцип работы диода

Устройство. Двухэлектродная лампа является простейщим электронным прибором, содержащим два электрода - катод К и анод А, разделенные вакуумным промежутком. Конструктивно электроды выполняются цилиндрической или плоской (рис. ill-.l,a) формы с катодом прямого или косвенного накала. На рис. 10.1, а изображена примерная конструкция диода с прямонакальным катодом

Принцип работы. В рабочем режиме к электродам диода подключают анодный источник тока Еа (рис. 11.1,6). Для создания в лампе ускоряющего поля отрицательный полюс источника Еа под-

v..

Рис. ll.l. Диод

ключается к катоду, а положительный - к аноду. Разность потенциалов, действующую между электродами, обычно называют анодным напряжением [/а- Одновременно к цепи накала подключают источник накала Еп, под действием которого катод .разогревается и начинает эмиттировать электроны. Электроны попадают в ускоряющее поле и под действием сил поля перемещаются к аноду. При этом через диод и его внешнюю цепь потечет ток, направление которого во внешней цепи показано штриховой линией со стрелкой.

Если полярность подключения напряжения внешнего источника £а изменить на обратную, приложив +£а к катоду, а -£а- к аноду, то между анодом и катодом возникнет тормозящее поле. Под действием этого поля электроны будут тормозиться и снова возвращаться на катод. Ток через диод не пойдет. Таким образом, диод может проводить ток лишь в одном направлении от катода к аноду. На этом свойстве односторонней проводимости тока основано применение диодов для выпрямления переменного тока.

Пространственный заряд в диоде. Токопрохождение в диоде зависит от распределения потенциала в пространстве между катодом и анодом. Представим катод и анод лампы в виде бесконечных параллельных плоскостей, расположенных друг от друга на расстоянии U (рис. 11.1, в). Потенциал катода примем равным нулю, а потенциал анода (относительно катода) - положительным и равным U&.

Если катод не накален и не испускает электронов, то потенциал в пространстве между анодом и катодом изменяется по линейному закону (прямая /). Если катод разогреть до некоторой температуры, то эмиттируемые им электроны постепенно заполнят пространство между катодом и анодом и создадут между ними отрицательный пространственный (объемный) заряд.

При невысокой температуре катода плотность объемного заряда сравнительно невелика, поэтому потенциал всех точек поля в междуэлектродном пространстве хотя и снижается, но остается положительным (кривая 2). В этом режиме электрическое поле на всем участке между электродами будет ускоряющим, поэтому все электроны, испускаемые катодом, будут притягиваться к аноду. Анодный ток диода будет равен току эмиссии (диод работает в режиме насыщения)

Если температуру катода повысить, увеличиваются эмиссия и плотность объемного заряда электронов, а потенциал поля в междуэлектродном пространстве снижается, особенно вблизи катода, где плотность объемного заряда максимальна (кривая 3). В этом режиме на некотором расстоянии /мин от катода возникает минимум потенциала поля 1/мин, т. е. действует тормозящее электрическое поле объемного заряда. При этом электроны с большой начальной скоростью в состоянии преодолеть тормозящее поле объемного заряда и достичь анода. Такой режим, при котором за счет пространственного заряда анодный ток оказывается меньше тока эмиссии катода, носит название режима пространственного заряда. Он характеризуется динамическим равновесием, при котором за любой интервал времени количество электронов, поступающих в объемный заряд за счет эмиссии катода, равно числу электронов, уходящих из пространственного заряда на анод, а также частично возвращающихся к катоду.

Если температуру катода увеличить, оставив неизменным анодное напряжение 1/а, то возрастут-плотность объемного заряда и высота потенциального барьера 1/„ин, а минимум потенциала несколько сдвинется в сторону анода (на расстоянии /мин, кривая 4). При этом большее число электронов будет задерживаться в объемном заряде и возвращаться обратно к катоду, пока не наступит новое состояние равновесия, при котором число электронов, уходящих к аноду, а следовательно, и анодный ток остаются почти неизменными.

Если же при постоянной температуре катода увеличить "анодное напряжение до значения то результирующее (суммарное) поле в междуэлектродном пространстве усилится, величина потенциального барьера уменьшится, а минимум потенциала поля несколько переместится к катоду (кривая 5). В этом режиме