Меню

Ток катода в триоде



Триод: подробно простым языком

Триод — электронная лампа с тремя элементами, которыми являются: катод, анод и управляющая сетка. Управляющей сеткой является тонкий металлический провод, обычно никель, молибден или железо, который окружает катод.

Схема триода в разрезе

Принцип действия триода

Когда триод проводит ток, электроны, двигаясь от катоду к аноду, вынуждены проходить через отверстия в управляющей сетке. Посредством подачи небольшого отрицательного потенциала на управляющую сетку через ножку на основании лампы, можно управлять количеством электронов, пролетающих от катода к аноду. Отрицательный потенциал, подведенный к сетке управления отталкивает часть электронов, но остальные проходят через открытое пространство между проводами и движутся к аноду. Таким образом, протекание тока через лампу и внешнюю цепь может управляться отрицательным потенциалом, поданным на сетку управления.

Источником питания лампы является источник постоянного тока. Источник постоянного тока подсоединен к катоду и аноду так, что анод имеет положительный потенциал по отношению к катоду.

В то время, когда переменное напряжение на входе сетки проходит через свой положительный полупериод, напряжение на сетке управления становится менее отрицательным по сравнению в катодом, так как положительное входное напряжение вычитается с отрицательного потенциала сетки управления. В результате отрицательный потенциал на сетке управления уменьшается, и большее количество электронов освобождается из пространственного заряда и движется через сетку к аноду. Протекание тока через лампу усиливается.

Протекание тока в триоде

В то время, когда входное напряжение переменного тока на сетке проходит через свой отрицательный полупериод, напряжение на сетке становится более отрицательным по сравнению с катодом, потому что оно складывается с предыдущим отрицательным потенциалом на сетке. Поэтому, очень малое количество электронов покидают пространственный заряд, что уменьшает количество электронов, движущихся к аноду. Ток через лампу уменьшается.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Катодный ток — триод

Катодный ток триода , так же как и катодный ток диода, определяется количеством электронов, преодолевающих потенциальный барьер в околокатодной области. [1]

Условие эквивалентности состоит в равенстве катодного тока реального триода и анодного тока эквивалентного диода. Без учета поля пространственного заряда можно считать, что результирующее поле в реальном триоде пропорционально заряду, наведенному у катода зарядами сетки и анода, а результирующее поле в эквивалентном диоде пропорционально заряду, наведенному у катода зарядом воображаемого анода. [2]

В эквивалентном диоде анодный ток равен катодному току триода , а роль анодного напряжения выполняет действующее напряжение. [4]

В силу эквивалентности ламп это выражение определяет и катодный ток триода . [5]

В таком случае, применяя закономерности, связывающие катодный, ток с анодным напряжением в диоде, можно рассчитать катодный ток триода и многоэл ктрод-ных ламп. [6]

В таком случае, применяя закономерности, связывающие катодный ток с анодным напряжением в диоде, можно рассчитать, катодный ток триода и многоэлектродных ламп. [7]

При UCQ появляется ток / с и анодный ток / д уже не будет равен катодному, так как / к / А с, поэтому анодно-сеточная характеристика идет заметно более полого, чем зависимость катодного тока от потенциала анода и сетки. При положительных потенциалах сетки катодный ток триода распределяется между сеткой и анодом. [8]

Напряжение, приложенное к аноду эквивалентного диода, при котором поле в околокатодной области будет таким же, как и в триоде, называется действующим напряжением. Такая замена дает возможность применить для расчета катодного тока триода закон степени трех вторых, выведенный ранее для диода. [10]

Таким образом оказываются одинаковыми процессы в промежутке сетка — катод триода и анод — катод эквивалентного диода. В этом случае анодный ток эквивалентного диода ( он же и катодный) будет равен катодному току триода . [12]

В таком случае, применяя закономерности, связывающие катодный ток с анодным напряжением в диоде, можно рассчитать катодный ток триода и многоэлектродных ламп. [13]

Это условие может выполняться даже при отрицательных значениях Uc или Ua; катодный ток в этом случае равен току в цепи электрода, имеющего положительный потенциал относительно катода. Заменив трехэлектродную лампу эквивалентным диодом, по формуле ( 5 — 4) можно вычислить анодный ток эквивалентного диода или, что то же, катодный ток реального триода , равный сумме анодного и сеточного токов. [14]

На анод эквивалентного диода подается такое действующее напряжение ил, при котором электрическое поле возле катода эквивалентного диода и триода будут одинаковыми. Таким образом оказываются одинаковыми процессы в промежутке сетка — катод триода и анод — катод эквивалентного диода. В этом случае анодный ток эквивалентного диода ( он же и катодный) будет равен катодному току триода . [15]

Источник

Статические характеристики триода

Закон степени 3/2. Количественную оценку зависимо­сти тока в триоде от напряжений его электродов можно прове­сти, заменив оба напряжения, создающие результирующее электри­ческое поле у катода, некоторым эквивалентным напряжением, подведенным к одному из электродов лампы и создающим такое же суммарное поле у катода. Это напряжение называется действую­щим и обозначается через . Эквивалентный электрод располагается в плоскости витков сетки (см.рис.3).

Применение понятия действующего напряжения позволяет при­вести триод к эквивалентному диоду (рис.4) и воспользоваться соотно­шениями, справедливыми для диода.

Читайте также:  Чему равна скорость изменения силы тока в катушке

Действующее напряжение вычисляется, исходя из того, что напряженность поля у катода в триоде и в эквивалентном диоде одинакова, а сетка в триоде до­статочно густая, так что поле у катода триода можно считать однородным. При этих условиях действующее напряжение оказывается равным

где — проницаемость триода – коэффициент, представляющий собой отношение емкости анод – катод к емкости сетка – катод ( = / ).

Равенство (1) можно интерпретировать следующим образом. Напряжение сетки , подведенное к аноду эквивалентного диода, дей­ствует в пространстве у катода так же, как и в триоде, поэто­му оно входит без какого-либо коэффициента в действующее на­пряжение. Анодное напряжение действует в околокатодном прост­ранстве значительно слабее из-за того, что анод расположен дальше от катода, чем сетка, а также из-за экранирования сет­кой околокатодного пространства, поэтому анодное напряжение входит в действующее напряжение с коэффициентом , меньшим единицы ( 3/2 , (2)

Коэффициент k, входящий в формулу (2 был определен ранее (см. лекцию № 13).

Закон степени 3/2 позволяет находить суммарный ток триода, не разделяя его на составляющие. При

В итоге, закон степени 3/2 дает возможность построить те­оретические статические вольт-амперные характеристики катодного тока триода.

Статические характеристики триода. В статическом режиме зависимости анодного и сеточного токов триода от напряжений анода и сетки выражаются четырьмя семействами характеристик: анодно-сеточных (прямой передачи) и сеточных (входных) при = const; анодных (выходных) и сеточно-анодных (обратной связи) при = const.

Анодно-сеточные и сеточные характеристики (рис.5). Семейство анодно-сеточных характеристик триода показано на рис.5а. В об­щих чертах вид этих характеристик в области

В области положительных напряжений сетки помимо анодного тока появляется сеточный ток, который может быть значительным при напряжениях анода, соизмеримых с напряжениями сетки (рис.5б).

Увеличение напряжения сетки ведет к росту катодного тока, который распределяется между сеткой и анодом. При больших на­пряжениях анода увеличение положительного напряжения сетки ведет к росту как сеточного, так и анодного тока.

Изменение анодного напряжения в области больших напряже­ний сдвигает анодно-сеточную характеристику и почти не изме­няет наклон сеточной характеристики. Если напряжение анода невелико, то вследствие сильного влияния сетки на катодный ток с увеличением напряжения сетки рост анодного тока замедляется, а рост сеточного тока ускоряется. Это проявляется особенно сильно в режиме возврата» При больших напряжениях сетки рост анодного тока прекращается и анодный ток может начать даже уменьшаться, несмотря на рост катодного тока. Наиболее ярко эта особенность анодно-сеточных характеристик проявляется при = 0, когда анодный ток вначале растет вместе с увеличением катодного тока, а затем уменьшается вследствие возврата к сетке большого количества электронов, попадающих в усиливающееся тормозящее поле.

Особенностью сеточных характеристик (рис.5б) является существенное различие в изменениях тока сетки при одинаковом шаге изменения анодного напряжения в области режима возврата и близкого к нему режима и в области режима прямого перехвата. В любом режиме сеточная характеристика, снятая при большем анодном напряжении, идет ниже, чем снятая при меньшем напряжении.

Анодные и сеточно-анодные характеристики. Анодные характеристики триода показаны на рис.6 сплошными линиями, а сеточто-анодные — штриховыми.

При отрицательных напряжениях сетки с увеличением анодно- ч о напряжения характеристики смещаются почти па

раллельно. Соседние характеристики, как следует из закона степени 3/2, отстоят друг от друга вдоль оси на расстояние = — .

В области высоких анодных напряжений характеристики рас­ходятся веером, т.е. угол наклона их к оси абсцисс уменьшается, так как с ростом напряжения анода проницаемость снижается. Уменьшение проницаемости при высоких значениях анодного напря­жения объясняется увеличением рабочих «островков» на поверхно­сти катода вследствие действия сильного суммарного поля. В ре­зультате этого витки сетки приближаются к рабочим островкам, т.е. воздействие сетки на катодный ток увеличивается, и про­ницаемость триода уменьшается.

При положительных напряжениях сетки с увеличением анодно­го напряжения анодный ток в режиме возврата вначале быстро воз­растает за счет уменьшения количества возвращающихся к сетке электронов, обусловленного ослаблением тормозящего поля между сеткой и анодом. Снижение пространственного заряда, образован­ного электронами в этом промежутке, еще больше ослабляет тор­мозящее поле. В дальнейшем рост анодного тока замедляется и триод переходит в режим прямого перехвата. При увеличении на­пряжения сетки характер кривой анодного тока остается прежним, но характеристика идет выше, так как катодный ток увеличива­ется.

Особенностью анодных характеристик >0 является прак­тически полное их совпадение в начальной части — в режиме возврата. Слабое влияние увеличивающегося сеточного напряже­ния на положение начального участка анодных характеристик связано с ростом пространственного заряда между сеткой и анодом, приводящим к увеличению тормозящего поля в этом про­межутке. Сильное тормозящее поле препятствует увеличению анод­ного тока, несмотря на рост катодного тока, обусловленный уве­личением сеточного напряжения.

Зависимость сеточного тока от анодного напряжения, по су­ществу, была рассмотрена ранее (см.рис.3б). Следует лишь от­метить, что с ростом анодного напряжения сеточный ток быстро уменьшается в режиме возврата, а затем остается примерно по­стоянным в режиме прямого перехвата. Характеристика располага­ется тем ниже, чем меньше положительное напряжение сетки.

Читайте также:  Закон устанавливающий зависимость между силой тока

Источник

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

  • главная
  • инфо
  • блог
  • словарь электромеханика
  • электроника
  • крюинговые компании
    • Одесса/Odessa
    • Николаев/Nikolaev
  • Обучение
    • Предметы по специальности
      • АГЭУ
      • АСЭЭС
      • Диагностика и обслуживание судовых технических средств
      • Мехатронные системы
      • Микропроцессоры
      • Моделирование электромеханических систем
      • МПСУ
      • САЭП
      • САЭЭС
      • СДВС
      • СИВС
      • Силовая электроника
      • Судовые компьютерные ceти
      • СУЭ и ОСУ
      • ТАУ
      • Технология судоремонта
      • ТЭП
      • ТЭЭО и АС
    • Общие предметы
      • Безопасность жизнедеятельности
      • Высшая математика
      • Ділова українська мова
      • Интеллектуальная собственность
      • Культурология
      • Материаловедение
      • Охрана труда
      • Политология
      • Системы технологий
      • Судовые вспомогательные механизмы
      • Судовые холодильные установки
    • I курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • II курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • III курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • IV курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • V курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
  • Теория
    • английский
    • интернет-ресурсы
    • литература
    • тематические статьи
  • Практика
    • типы судов
    • пиратство
    • видеоуроки
  • мануалы
  • морской словарь
  • технический словарь
  • история
  • новости науки и техники
    • авиация
    • автомобили
    • военная техника
    • робототехника

28.02.2014

Что такое триод? Устройство и принцип действия триода. Усилители на триодах

При рассмотрении двухэлектродной лампы было установлено, что ток в ее анодной цепи зависит от электрического поля вблизи катода и управлять величиной анодного тока можно изменением либо анодного напряжения, либо напряжения (тока) накала катода. Причем для небольших изменений анодного тока необходимо в широких пределах изменять напряжение на аноде или затрачивать больше мощности на накал катода.

Что такое триод?

Трехэлектродная лампа (триод) является прибором, в котором можно управлять током анода с помощью небольших напряжений, подаваемых на управляющую сетку. У современных триодов расстояние между сеткой и катодом равно 30—60 мкм. Так как сетка С (рис. 1,а) расположена к катоду К значительно ближе, чем анод А, ее влияние на ток анода во много раз больше, чем влияние анода. Таким образом, небольшие изменения сеточного напряжения могут сильно изменять сеточный ток.

Для простоты рассуждений воспользуемся плоской конструкцией триода (рис. 1,б). Допустим, при отсутствии тока в лампе потенциал сетки равен —8 В (кривая 1 на рис. 1, в, г). Чтобы повысить потенциал сетки до —5 В, необходимо напряжение на аноде увеличить, например на 100 В (кривая 2). Чтобы еще больше увеличить ток в лампе, нужно потенциал анода увеличить еще, например, на 100 В, т. е. до значения 200 В (кривая 3). Тогда потенциал сетки будет —2 В. И, наоборот, достаточно сообщить потенциал сетке —2 В, чтобы уже при Uа = 100 В получить ток такой же величины, как и в диоде при Uа = 200 В.

В данном случае поле вблизи катода одинаковое, а изменение потенциала сетки на 3 В вызывает такое же изменение анодного тока, как изменение напряжения на аноде на 100 В, т. е. управляющая сетка в данном примере влияет на ток анода в 33 раза сильнее, чем анод. С точки зрения наилучшего усиления потенциал сетки должен быть отрицательным, так как в этом случае почти все электроны, излучаемые катодом, достигают анода, а сеточный ток равен нулю. Сеточные и анодные характеристики выражаются зависимостями анодного тока от напряжений на сетке и на аноде соответственно.

Трехэлектродная лампа

Из сеточных и анодных характеристик можно определить три основных параметра триода:

Величина (мА/В)

называемая крутизной лампы, показывает, на сколько миллиампер увеличивается ток лампы при увеличении напряжения на сетке на 1 В;

Внутреннее сопротивление лампы (Ом)

определяется отношением изменения анодного напряжения к изменению анодного тока;

  • статический коэффициент усиления

Статический коэффициент усиления

показывает, на сколько вольт нужно увеличить анодное напряжение при изменении сеточного напряжения на ΔUc = — 1 В, чтобы анодный ток остался неизменным.

Все три параметра лампы связаны уравнением

Параметры триода

У современных триодов: S = l,25-6 мА/В; Ri = 1-70 кОм; μ = 2-100.

Усилитель на триоде

Схема простейшего усилителя на триоде и его характеристики представлены на рис. 2, а, б. Для уменьшения влияния сеточного тока от батареи подается постоянное смещение Ес.

Усилитель на триоде

Сопротивление анодной нагрузки

Сопротивление Rc утечки сетки, обычно равное 0,5—1 мОм, служит для того, чтобы электроны, попавшие на сетку, стекали на катод.

При подведении положительного сигнала Uвх на сетку сеточное напряжение возрастает, отрицательное поле сетки уменьшается, а число электронов, попадающих на анод, и анодный ток увеличиваются. При правильном выборе анодной нагрузки Ra выходное напряжение Uвых = ΔIаRа значительно больше входного. Величина

Коэффициент усиления напряжения

называется коэффициентом усиления напряжения. В триодах он достигает 100. Для увеличения коэффициента усиления применяют несколько ступеней (каскадов) усиления, т. е. выходной сигнал схемы рис. 2 подают на вход второго усилителя и т. д.

Трехэлектродные лампы применяют для усиления тока, мощности, напряжения и для генерирования электрических колебаний в различных схемах автоматики. Маркируют триоды буквой С, двойные триоды — буквой Н (например, 6С19П, 6Н7 и т. д.). Триодам присущи недостатки, которые устранены в четырехэлектродных лампах (тетродах) и пятиэлектродных (пентодах).

Источник

Ток катода в триоде

§ 131. Характеристика и параметры триода

Важнейшей характеристикой триода является анодно-сеточная (рис. 188). Она представляет собой график зависимости анодного тока от напряжения на сетке при неизменном напряжении на аноде лампы.

Читайте также:  Как разбить трансформатор тока

По вертикали отложена сила анодного тока при различных напряжениях на сетке, причем анодное напряжение поддерживается постоянным. С изменением сеточного напряжения от отрицательного значения до нуля сила анодного тока возрастает от нуля до определенной величины. Вместе с тем, чем выше напряжение на аноде, тем больше сила анодного тока при данном напряжении на сетке.
К основным параметрам триода относятся крутизна характеристики, внутреннее сопротивление и коэффициент усиления. Крутизна, т. е. угол наклона характеристики триода, показывает, на сколько миллиампер изменяется сила анодного тока при изменении напряжения на сетке на 1 в и постоянном анодном напряжении:

где ΔIа — изменение силы анодного тока, ма;
ΔUc — изменение напряжения на сетке, в;
S — крутизна характеристики триода, ма/в.
Для определения крутизны характеристики графическим способом надо построить на ней прямоугольный треугольник, гипотенузой которого является интересующий нас участок характеристики. Катетами этого треугольника являются линии, параллельные осям графика. Горизонтальный катет показывает величину изменения напряжения на сетке ΔUc, а вертикальный — изменение анодного тока ΔIa. Разделив числа, соответствующие этим отрезкам ΔUc и ΔIa, найдем крутизну характеристики на заданном участке.

Пример. Изменение напряжения на сетке триода на 2 в приводит к изменению анодного тока на 10 ма. Определить крутизну характеристики.
Решение .

Характеристики триода, снятые при различных напряжениях на аноде лампы, располагаются на графике почти параллельно одна относительно другой. Однако, как видно из рис. 188, б, характеристика триода, снятая при большем напряжении на аноде, располагается выше и левее, а снятые при более низком напряжении — ниже.
Такая группа характеристик называется семейством анодно-сеточных характеристик.
Параметром, характеризующим усилительные свойства триода, является коэффициент усиления.
Близко расположенная к катоду сетка воздействует на электроны гораздо сильнее, чем далеко расположенный анод. Поэтому изменить анодный ток на некоторую определенную величину можно либо соответствующим изменением анодного напряжения, либо во много раз меньшим изменением напряжения на сетке.
Коэффициент усиления лампы μ определяется отношением изменения анодного напряжения к изменению напряжения на сетке при постоянном анодном токе:

Пример. В лампе, в которой для изменения анодного тока на 2 ма необходимо либо изменить анодное напряжение на 18 в, либо сеточное напряжение на 0,3 в. Определить коэффициент усиления.

В данном случае можно сказать, что напряжение на сетке воздействует на вылетающие из катода электроны в 60 раз сильнее анодного напряжения.
Коэффициент усиления триодов лежит в пределах 4 — 100.
Внутреннее сопротивление триодов имеет различную величину и измеряется в зависимости от рабочего режима триода. Современные триоды обладают внутренним сопротивлением 1000 — 100 000 ом. Так, если в лампе при изменении анодного напряжения на 10 в анодный ток изменяется на 2 ма (0,002 а), то внутреннее сопротивление такой лампы, определяемое путем деления изменения напряжения на изменение силы тока, равно:

Величину внутреннего сопротивления лампы можно определить по семейству характеристик.
На рис. 188, 6 видно, что при напряжении на сетке Uc = 0 и анодном напряжении 100 в анодный ток равен 10 ма (нижняя характеристика). При анодном напряжении Ua = 150 в анодный ток равен 18 ма, следовательно при изменении анодного напряжения ΔUa = 150 — 100 = 50 в анодный ток изменился ΔIa = 18 — 10 = 8 ма (0,008 а).
Внутреннее сопротивление лампы

Для триодов разных типов требуется различное напряжение накала (Uн) и анодное напряжение (Ua). Триоды также отличаются по величине мощности рассеяния на аноде (Pa).
Межэлектродной емкостью называется емкость, образованная близко расположенными друг к другу электродами триода, которые разделены диэлектриком — вакуумом.
В триоде образуется межэлектродная емкость между анодом и сеткой (Ca-c), между катодом и сеткой и между анодом и катодом. Величина этих емкостей составляет 2 — 10 пф. Эти емкости являются нежелательными и их называют паразитными. Особенно вредной является межэлектродная емкость между анодом и сеткой Ca-c (рис. 189), так как через эту емкость осуществляется паразитная связь между анодом и цепью сетки.

Когда на управляющую сетку триода не подаются сигналы, подлежащие усилению, емкость Ca-c заряжается до уровня напряжения, действующего между анодом и сеткой лампы.
При подаче усиливаемого сигнала на сетку триода изменяется напряжение на аноде и при этом емкость Ca-c будет заряжаться или разряжаться. Цепь заряда этой емкости такая: + Ea, Ra, Ca-c, Rc, земля. Цепь разряда этой емкости будет: + Ca-c, анод, катод, Rc, — Ca-c.
Как видно из схемы, заряд и разряд емкости протекает через сопротивление и на нем создается напряжение, которое приложено к управляющей сетке наряду с напряжением усиливаемого сигнала. Таким образом, любое изменение анодного напряжения будет оказывать влияние через межэлектродную емкость Ca-c на цепь сетки, что может привести к самовозбуждению усилителя и к искажению усиливаемых сигналов.
Паразитная связь анод — сетка особенно сильно проявляется при подведении к сетке триода сигналов высокой частоты, так как емкостное сопротивление Ca-c с повышением частоты уменьшается

Источник