Тема 6. Тріод

6.1. Конструкція тріода

Тріодом називають електронну лампу, в якої між анодом і катодом розміщена сітка. Цей третій електрод призначений для регулювання струму анода. Для збільшення впливу на струм анода сітка розміщена ближче до катода.

На рис.1.31 (а) показана конструкція тріода. Тріод складається з системи електродів (підігрівний термокатод 1; сітка 2; анод 3), змонтованих на скляній ніжці 4, через яку проходять виводи електродів 5, приєднаних до штирків 6. Положення всіх електродів фіксується слюдяними пластинами 7. Арматура лампи розміщена в балоні 8, з якого відкачане повітря до тиску порядку 10^-5 – 10^-6 Па. Гетер 9 – газопоглинач, який розпилюють на внутрішні стінки балона (дзеркальна плівка 10). Різновиди конструкцій металічних сіток наведено на рис. 1.31 (б).

Як і діод, тріод найчастіше працює в режимі просторового заряду. Але розподіл потенціалу і потенціальні діаграми в ньому більш складні. На рис.1.31 (в) показано електричне поле в тріоді.

б)

а) в)

Рис. 1.31.

Як видно з рис.1.31 (в), внесення в міжелектродний простір діода третього електрода – сітки, набагато ускладнює структуру електричного поля в приладі. В більшості випадків поле стає тривимірним, звідси і складності його аналітичного розрахунку. Ці складності стимулювали в свій час розробку штучного методу одержання необхідних формул.

Сутність цього методу полягає в зведенні реального тріода до деякого еквівалентного за катодним струмом діоду, і в використанні для розрахунку катодного струму в тріоді формул, одержаних для діода. Тоді поле в прикатодній області тріода можна розглядати, як поле деякого еквівалентного діода, у якого анод розміщений в площині сітки і має потенціал U_д (діючий потенціал). Діючий потенціал викликає в діоді катодний струм, аналогічний струму тріода, створеного спільною дією потенціалів сітки і анода.

6.2. Діючий потенціал

У відповідності з методом, запропонованим М.А. Бонч-Бруєвичем, для розрахунку діючої напруги прирівнюють заряд, наведений на катоді, в схемі тріода і еквівалентного діода. Схеми тріода і еквівалентного діода з урахуванням міжелектродних ємностей С_ск і С_ак наведені на рис. 1.32.

Рис. 1.32.

Електричний заряд , що наведений на поверхні катода полем сітки, , де - ємність сітка-катод. Електричний заряж, наведений на поверхні катода тією частиною анодного поля, яка не заекранована сіткою , де - ємність анод-катод. Сумарний заряд на катоді тріода

(1)

Електричний заряд на катоді еквівалентного діода

, (2)

де - ємність анож-катод еквівалентного діода.

Прирівняємо праві частини виразів (1) і (2):

q = C_ckU_c + C_akU_a = CU , (3)

Розділивши ліву і праву частину (3) на і ввівши позначення , одержимо вираз для діючої напруги

(4)

Коефіцієнт D = C_ak\C_ck називається проникністю (поле анода проникає крізь витки сітки, впливаючи на просторовий заряд біля катода).

Враховуючи, що сітка розташована близько до катода, можна вважати, що D<<1. Тоді рівняння (4) можна спростити і привести до виду

U = (U_c + DU_a)

Запишемо закон «степеня три других» для тріода

I_k = I_a + I_c = GU ^3/2 = G(U_c + DU_a) ^3/2

При від’ємній напрузі на сітці (U_c < 0), це робочий режим підсилювальних тріодів, струм сітки I_c відсутній. Тоді анодний струм тріода дорівнює

I_a = G(U_c + DU_a) ^3/2

Коефіцієнт для циліндричної конструкції тріода

G = 2,33 * 10^-6*(S_a/r_ar_cß²),

де _ß² = f(r_c/r_k), r_c - радіус сітки, r_k - радіус катода, S_a - поверхня анода.

Для тріодів проникність складає D ≈ 0,02 – 0,15.