§ 12.3. Токи сетки и томораспределение в триоде

Токи сетки. В цепях сетки токи- возникают как при положительном, так и отрицательном потенциале на ней. Различают прямые и обратные токи сетки. При положительном и даже сравнительно небольшом отрицательном напряжении на сетке (примерно 2 В) на нее возможно попадание части электронов, пролетающих с катода к аноду триода. Эти электроны создают в цепи сетки прямой электронный ток сетки /с пр. Электронный ток заметно возрастает с повышением потенциала сетки (рис. 12.8, о).

Обратным считают ток, который возникает в цепи сетки при отрицательном потенциале на сетке, направление которого обратно электронному сеточному току. Значение этого тока мало (десятые доли микроампера), однако он оказывает существенное влияние на работу маломощных приемно-усилительных ламп при включении в цепь сетки резистора Rc с большим сопротивлением (рис. 12.8, б). На резисторе создается падение напряжения At/, которое может оказаться одного порядка с напряжением источника питания сеточной цепи Ео, что вызывает нарушение режима ее работы.

Пример, /с.обр =1 мкА, = МОм, Ш = /с.обрс = 1 Ю- 1 = 1 В.

Различают несколько составляющих обратного сеточного тока (см. рис. 12.8, а): термоток /т. обусловленный нагревом сетки тепловым излучением катода и анода; ток проводимости (утечки) /у по поверхности баллона и цоколя, возникающий из-за несовершенства изоляции между сеткой и другими электродами; ионный ток /си, обусловленный ионизацией остаточного газа в баллоне лампы. Ионы, обволакивая сетку, отнимают от нее электроны и нейтрализуются. При этом в цепи сетки возникает обратный ионный ток /си. Ионный ток пропорционален анодному току /а и давлению газа р в баллоне:

ryJaP. (12.5)

где 7с - постоянная, зависящая от типа лампы, размеров ее электродов и свойств газа.

Отношением величины ионного тока сетки к величине вызывающего его электронного тока анода иногда пользуются для оценки вакуума в лампе

= =YrV, (12.6)

где .Сг=/сп а - коэффициент газности (вакуумфактор); для ламп с хорошим вакуумом Kг=10---10-. Качество лампы характеризуют величиной суммарного обратного тока сетки при определенном напряжении на ней

/собр =/т +/у + си-

В маломощных приемно-усилительных лампах допускается /с o6p=0,l-f-l мкА, а в более мощных - до 2-5 мкА.

б) I,

Рис. 12.8. Сеточные токи и токораспределение в триоде

Суммарный (прямой и обратный) сеточный ток i;/c=/o пр+/с обр- Прямой сеточный ток 1с пр заметно возрастет с повышением потенциала сетки. При напряжении примерно -0,5 В он превышает 1с оор, поэтому S/c меняет свой знак. В области положительных сеточных напряжений 1с пр быстро нарастает за счет перераспределения тока катода между цепями сетки и анода. • -

Токораспределение в триоде. В области положительных сеточных напряжений распределение электронов между анодом и сеткой зависит от соотношения потенциалов анода.и сетки. Если на аноде установить некоторый положительный потенциал и повышать положительное напряжение на сетке, то сначала (при малых Ue) /а И 1с увеличиваются (рис. 12.8, в, участки Оа и Оа), а затем общий ток катода начинает перераспределяться между цепями сетки и анода. Практически сеточный ток увеличивается до тока насыщения 1с вас, обычно наступающего по достижении режима насыщения в анодной цепи (точка а). В этом режиме в лампе действует нормальное токораспределение и ток катода /к=/а нас+/с вас-

Если, достигнув режима насыщения, продолжать увеличивать положительное напряжение на сетке, то нормальное токораспределение в лампе нарушается. При некоторых Ua и положительном Uc из сетки выбиваются вторичные электроны и притягиваются к аноду, т. е. возникает динатронный эффект. Вследствие дина-тронного эффекта сеточный ток в лампе уменьшается (участок об), а анодный увеличивается (участок аЬ). При некотором Uc число первичных электронов п\, попадающих на сетку, становится равным числу вторичных п, уходящих к аноду, и /с=0 (точка 6). При дальнейшем увеличении напряжения Uc щ>П\ и ток сетки становится отрицательным (участок Ьс). Если продолжать увеличивать Uc, то сетка начнет притягивать часть вторичных электронов, поэтому обратный ток сетки начнет снижаться (участок ed). При t/ct/a (область за точкой d) сетка интенсивно притягивает вторичные электроны, вследствие чего сеточный ток резко возрастает (участок de), а анодный снижается (участок de).

Динатронный эффект может наступить и при относительно невысоком положительном потенциале на сетке, если ее поверхность загрязнена испарениями катодных покрытий, обладающими малой работой выхода. В большинстве случаев динатронный эффект нежелателен, так как нарушает нормальную работу лампы, вызывает искажение ее электрических характеристик.

§ 12.4. Статические параметры триода

Параметрами называют величины, связывающие между собой изменения напряжений и токов в анодной и сеточной цепях триода.

Параметры анодной цепи. Эти параметры устанавливают связь между анодным током и напряжениями на аноде и сетке. К параметрам анодной цепи относят крутизну, внутреннее сопротивление, проницаемость и коэффициент усиления.

Крутизна S (мА/В) устанавливает зависимость анодного тока от изменения напряжения на сетке при постоянном анодном напряжении.. Если изменение напряжения на сетке лампы на небольшую величину А.[/с вызывает изменение анодного тока на А/а, то

при a = const или S = - при а а = 0. (12.7)

Крутизна характеристики показывает, на сколько миллиампер изменяется анодный ток от изменения напряжения на сетке на 1 В при постоянном напряжении анода. Так как анодно-сеточная характеристика непрямолинейна, то и крутизна в различных ее точках неодинакова.

Крутизна зависит от конструкции .лампы и режима ее работы. При отрицательных напряжениях на сетке в лампе отсутствует сеточный ток /с=0, поэтому из уравнения (12.4)

/ = /, = «(£Г,+адП

Взяв производную от анодного тока /а по С/с, найдем аналитическое выражение для крутизны характеристики триода

S = = -- /с (САе -Н Df/,)v2 35.10-6 (СА, -f- DUSI. (12.8)

Отсюда следует, что крутизна возрастает с увеличением рабочей поверхности анода и с уменьшением расстояния /ск между сеткой и катодом, причем последнее является определяющим. В современных лампах расстояние /ск доведено до десятых долей миллиметра, что позволило крутизну усилительных триодов увеличить до 20- 30 мА/В и более. Чем она больше, чем лучше лампа, тем сильнее управляющее действие сетки. Большинство триодов широкого применения имеет крутизну в 2-4 мА/В. В импульсном режиме S обычных триодов 30-40 мА/В, что в 5-6 раз превышает крутизну характеристик непрерывного режима.

Внутреннее сопротивление триода Ri переменному току характеризует абсолютное влияние С/а на /а; оно показывает сопротивление лампы малым изменениям анодного тока. Если изменение анодного напряжения на небольшую величину АС/а вызывает изменение анодного тока на А/а. то внутреннее сопротивление

= при = const или Ri - при dU = 0. (12.9)

Д/а dl а

Анодная характеристика триода криволинейна, поэтому Ri в разных режимах его работы неодинаково. Для линейных участков характеристик различных типов триодов Ri составляет 0,5-80 кОм. Триоды широкого применения обладают Ri от нескольких килоом до U0-30 кОм, снижаясь до сотен ом в мощных усилительных триодах.

Величина, обратная внутреннему сопротивлению, выражает проводимость анодной (выходной) цепи лампы и равна крутизне анодной характеристики

G; = = при = const. (12.10)

Подобно крутизне выходная проводимость показывает, на сколько миллиампер изменится /а от изменения С/а на 1 В.

Коэффициент усиления триода оценивает относительное влияние сеточного и анодного напряжений на анодный ток. Если одно и то же изменение анодного тока на величину А/а достигается при изменении анодного напряжения на АС/а или при изменении сеточного напряжения на величину АС/с, то коэффициент усиления

при /а = const или (л =

прн rf/a=0. (12.11)