Диод и триод.

Э лектронными лампами наз. устройства, основанные на применении явления термоэлектронной эмиссии.

Д иод прямого накала – двухэлектродная лампа, простейший тип электронных ламп. Если анод лампы присоединить к положительному полюсу источника постоянного тока, а катод – к отрицательному, то в цепи лампы устанавливается постоянный термоэлектронный ток . Для электрического тока в вакуумированной газоразрядной трубке имеет значение термоэлектронная эмиссия из нагретого катода. Электроны, испускаемые нагретым телом, наз. термоэлектронами, а само тело – эмиттером. В результате термоэлектронной эмиссии может возникнуть термоэлектронный ток. При постоянной температуре катода сила термоэлектронного тока в диоде прямого накала зависит от анодного напряжения диода – напряжения , приложенного между анодом и катодом (вольтамперная характеристика), размеров и взаимного расположения электродов, работы выхода электронов из катода и его температуры. В диоде не выполняется закон Ома.

Зависимость термоэлектронного тока от анодного напряжения в области малых положительных значений описывается законом трех вторых: , где коэффициент, зависящий от формы, размеров электродов и их взаимного расположения. При увеличении анодного напряжения ток возрастает до некоторого максимального значения - тока насыщения. Т.е. почти все электроны, покидающие катод, достигают анода, поэтому дальнейшее увеличение напряженности поля не может привести к увеличению термоэлектронного тока. Плотность тока насыщения характеризует эмиссионную способность материала катода. Плотность тока насыщения определяется формулой Ричардсона – Дешмана: , где плотность тока насыщения термоэлектронной эмиссии; эмиссионная постоянная, теоретически одинаковая для всех металлов (на деле – зависит от поверхностных эффектов); работа выхода электрона из металла, термодинамическая температура.

Недостаток диода прямого накала: если катод нагревается переменным током, то его температура периодически изменяется, и это вызывает колебания тока в цепи лампы. В диоде с подогревным катодом этот недостаток устраняется тем, что внутри катода помещается изолированный от него источник нагревания катода (напр., вольфрамовая нить накала).

Д иоды обладают односторонней (униполярной) проводимостью: ток в лампе возможен только в том случае, если потенциал анода выше потенциала катода, т.е. напряжение . Если подать на анод отрицательный относительно катода потенциал, т.е. создать электрическое поле, которое будет отталкивать электроны от анода, то лампа будет заперта – анодного тока, т.е. тока в цепи лампы, не будет. Это свойство диодов позволяет применять их для выпрямления переменного тока. Вакуумная двухэлектродная лампа, которая служит для выпрямления переменного тока, наз. кенотроном.

Д ля управления термоэлектронным током в лампе применяются многоэлектродные (трех- и более) лампы – триоды, тетроды, пентоды. В триоде между анодом и катодом помещен третий электрод – управляющая сетка С, сквозь которую проходят электроны, летящие от катода к аноду. Управляющая сетка располагается вблизи катода, так что даже при малом напряжении между сеткой и катодом (сеточное напряжение), вблизи катода создается сильное электрическое поле, которое существенно влияет на движение электронов в триоде.

Зависимость анодного тока от напряжения при одном и том же накале лампы и постоянном напряжении между анодом и катодом (анодное напряжение) наз. статической сеточной характеристикой лампы. Вид сеточных характеристик объясняется тем, что в триоде происходит наложение нескольких электрических полей. Если потенциал сетки выше потенциала катода, т.е. сеточное напряжение положительно , то электрическое поле, создаваемое сеткой вблизи катода, совпадает по направлению с электрическим полем, существующим между анодом и катодом. Электроны, вылетающие из раскаленного катода, движутся со скоростями большими, чем при . Число электронов, попадающих на анод за единицу времени (и анодный ток в триоде) возрастают при увеличении . Если , то электрическое поле сетки ослабляет электрическое поле между анодом и катодом и скорость движения электронов (и анодный ток) уменьшаются. Отрицательное сеточное напряжение, при котором анодный ток полностью прекращается, наз напряжением запирания. Оно возрастает по абсолютному значению с ростом анодного напряжения. Т.о., изменяя сеточное напряжение , можно управлять током в лампе, поэтому сетка С наз. управляющей. Триод используется в радиотехнических устройствах для усиления слабых переменных токов в ламповом генераторе.