2.2.4 Трехэлектродная лампа — триод

Триодом называется электронная лампа с тремя электродами: анодом, катодом и управляющей сеткой. Схема включения и ус­ловное обозначение триода представлены на рис. 2.12. Кроме анодной и накальной цепей трехэлектродная лампа имеет еще сеточную цепь, которую характеризуют напряжение на сетке U_c, сеточный ток I_с и напряжение смещения Е_с.

Управляющая сетка делается в виде цилиндрической или плоской (прямоугольной) спирали из тугоплавкой проволоки, которая своими неплотно намотанными витками окружает катод. Сетка имеет один вывод из лампы (рис. 2.12, а) и располагается ближе к катоду. Через промежутки между витками сетки элек­троны могут свободно пролетать с катода на анод, но количество электронов, достигающее анода, и их скорость будут зависеть от величины и знака напряжения на сетке относительно катода.

Если на сетку подать положительный потенциал относитель­но катода, то в лампе на электроны будут действовать два элек­трических поля — поле анода и поле сетки. В результате их сов­местного действия анодный ток увеличится.

Если на сетку подать отрицательный потенциал, то поле сет­ки будет отталкивать часть электронов обратно к катоду и анод­ный ток уменьшится. Можно подать такой отрицательный потен­циал, что сетка оттолкнет все электроны и ни один из них не по­падет на анод, в этом случае говорят, что лампа «заперта».

Если на сетку подать переменное напряжение (небольшой ве­личины), то анодный ток будет изменяться: то увеличиваться, то уменьшаться, в результате в анодной цепи лампы появится пуль­сирующий ток.

Таким образом, управляющая сетка предназначена для управления потоком электронов внутри лампы, т. е. для управле­ния анодным током.

Для определения основных параметров триода строят его се­точные и анодные характеристики.

Сеточной характеристикой триода называется график, показы­вающий зависимость анодного тока I_а от изменения напряжения на сетке U_c при постоянном анодном напряжении (рис. 2.13, а).

При большом отрицательном напряжении на сетке (больше U_с) анодный ток в лампе отсутствует, так как сетка возвращает все электроны обратно к катоду. По мере уменьшения отрица­тельного напряжения на сетке часть электронов под действием положительного напряжения на аноде преодолевает тормозящее поле сетки и попадает на анод. Анодный ток начинает увеличи­ваться (участок а—б).

При подаче положительного напряжения на сетку электроны притягиваются к аноду под действием двух положительных на­пряжений (анода и сетки). Анодный ток продолжает увеличи­ваться, но пропорциональность его роста почти не изменяется, так как положительно заряженная сетка перехватывает часть электронов на себя, появляется сеточный ток I_с, а характери­стика сохраняет свой прямолинейный участок (до точки в).

Дальнейшее увеличение напряжения на сетке приводит к тому, что электронное облачко около катода полностью рассасы­вается и все электроны, вылетевшие с катода, попадают на анод и частично на управляющую сетку. Ток в лампе достигает насы­щения (участок в—г).

Если увеличивать напряжение на сетке еще больше, то нач­нется перераспределение тока между сеткой и анодом. Сеточный ток начинает резко увеличиваться, а анодный — уменьшаться. Кривую абвг часто называют анодно-сеточной характеристикой, а кривую б'в'г' — сеточно-сеточной характеристикой.

Две или несколько сеточных характеристик, снятых при раз­личных анодных напряжениях, называются семейством сеточных характеристик (рис. 2.13,6).

Анодной характеристикой триода называется график, показы­вающий зависимость анодного тока от изменения анодного на­пряжения при постоянном напряжении на сетке. Несколько анод­ных характеристик, снятых при различных напряжениях на сетке, называется семейством анодных характеристик (рис. 2.13, в).

Основными параметрами, характеризующими триод, являются крутизна (анодно-сеточной) характеристики, коэффициент усиле­ния и внутреннее сопротивление.

Крутизна характеристики S показывает, на сколько милли­ампер изменится анодный ток при изменении напряжения на сетке на 1 В. если анодное напряжение постоянно:

Крутизна характеристики в существующих триодах изменя­ется в пределах 1 —10 мА/В.

Коэффициент усиления триода μ. показывает, во сколько раз изменение сеточного напряжения воздействует на анодный ток сильнее, чем такое же изменение анодного напряжения. Коэффи­циент усиления триода вычисляется по формуле

У современных триодов он колеблется в пределах от 2 до 100 и более. Величина, обратная коэффициенту усиления, называется проницаемостью лампы D:

Внутреннее сопротивление триода R_i— это отношение изме­нения анодного напряжения к вызванному им изменению анод­ного тока при постоянном напряжении на сетке:

Внутреннее сопротивление усилительных триодов в зависи­мости от конструкции меняется от 100 до 70 000 Ом.

. Основные параметры триода связаны соотношением

Пользуясь этими формулами, по любым двум известным па­раметрам можно определить третий.

Электроды лампы можно рассматривать как обкладки кон­денсаторов, разделенные диэлектриком, т. е. между электродами триода -существуют емкости. Величины междуэлектродных емко­стей зависят от конструкции триода и составляют 5—10 пФ. Емкость между сеткой и катодом С_с,к называется входной, между анодом и катодом С_а.к — выходной, а между анодом п сеткой С_а.о — проходной.

Через проходную емкость в усилительном триоде часть коле­бательной энергии из анодной цепи может попадать в сеточную, вызывая паразитную обратную связь между этими цепями, в ре­зультате чего усилитель превращается в генератор, его нормаль­ная работа нарушается. Чем выше частота, на которой использу­ется триод, тем больше вероятность самовозбуждения усилителя.

Наличие большой емкости анод — сетка С_а.с и сравнительно низкий коэффициент усиления являются недостатками триода.