Динатронный эффект.

П ри малых анодных напряжениях, повышение анодного напряжения сопровождается быстрым увеличением анодного тока, но когда напряжение анода достигает 10-15 вольт. Энергия электронов возрастает настолько, что возникает вторичная эмиссия из анода .

Электроны, выбитые из анода устремляются на экранирующую сетку, которая имеет более высокий потенциал (сотни вольт). При этом результирующий анодный ток, определяемый разностью приходящих на анод и уходящих с анода электронов, уменьшается, а ток, экранирующей сетки соответственно увеличивается.

Когда анодное напряжение приближается к напряжению сетки, переход вторичных электронов на экранирующую сетку прекращается и анодный ток начинает увеличиваться, а ток экранирующей сетки уменьшается.

Переход электронов вторичной эмиссии на другой электрод носит название динатронного эффекта. В тетроде этот эффект приводит к появлению падающего участка АБ на анодной характеристике. Наличие падающего участка на анодной характеристике может привести к искажениям при усилении и самопроизвольной генерации колебаний.

Лучевые тетроды.

В лампах с экранирующей сеткой динатронный эффект может быть подавлен с помощью потенциального барьера, созданного объемным зарядом вблизи анода. Этот принцип подавления динатронного эффекта используют в лампах, называетмых лучевыми тетродами.

Пентоды

Подавление динатронного эффекта полем защитной сетки.

Динатроннй эффект можно подавить, создав перед анодом с помощью специальной сетки С₃ электрическое поле, тормозящее вторичные электроны и препятствующее их переходу на экранирующую сетку. Сетка С₃ называется защитной или антидинотронной. Лампа с защитной сеткой имеет пять электродов, поэтому ее называют пентодом.

Защитную сетку обычно соединяют с катодом, поэтому в сечении 1, проходящем через виток защитной сетки, создается минимум в котором потенциал равен нулю. В сечении 2 проходящем посередине между витками защитной сетки минимум имеет положительный потенциал и поэтому не представляет серьезного препятствия для первичного электронного потока, д вижущегося на анод с большой скоростью, определяемой потенциалом экранирующей сетки. В то же время вторичные электроны вылетающие из анода с относительно небольшой скоростью, не могут преодолеть этот минимум потенциала и возвращаются на анод. В результате динатронный эффект в триоде не возникает.

Стабилитроны тлеющего разряда.

Электрический разряд в газе сопровождается рядом явлений, которые используются в приборах, называемых ионными или газоразрядными. Наиболее часто в таких приборах используются тлеющий и коронный разряды.

Стабилитрон тлеющего разряда имеет цилиндрическую коаксиальную конструкцию. Наружный цилиндрический электрод является катодом, а внутренний (обычно никелевый стержень) – анодом. Колбу прибора наполняют смесью инертных газов под давлением 2,5-10 кПа.

В газовой среде, представляющей совокупность нейтральных атомов и молекул, всегда имеются в небольшом количестве ионизированные атомы и свободные электроны, образующиеся под воздействием света, радиоактивного излучения и космических лучей. При указанных давлениях средняя длина свободного пробега электронов в газовой среде оказывается значительно меньше, чем расстояние анод-катод. Поэтому, если подать положительное напряжение на анод, то возникающее при этом движение электронов от катода к аноду будет происходить в условиях столкновений их с атомами газа. Результат столкновения электрона с атомом зависит от скорости электрона: при небольшой скорости электрона структура атома остается неизменной, при большой скорости, столкновение электрона и атома сопровождается возбуждением и ионизацией атомов.

Возбужденное состояние характеризуется переходом электронов в атоме на более высокие энергетические уровни на короткое время (порядка 1 нс), после чего атом возвращается в нормальное состояние, испустив при этом фотон. При ионизации атом теряет электрон, вследствие чего в междуэлектродном пространстве появляются пары подвижных носителей заряда – электрон и положительный ион.

При подаче на анод стабилитрона достаточно большого напряжения в приборе возникает лавинная ионизация газа. Образующиеся при этом положительные ионы движутся под действием электрического поля к катоду. Под ударами ионов холодный катод начинает испускать электроны и возникает электронно-ионная эмиссия.

В ыбитые из катода электроны устремляются к аноду, создавая на своем пути новые ионы и т.д.

Если каждый выбиваемый из катода электрон в результате всех процессов, протекающих в приборе, обеспечит выход из катода хотя бы одного нового электрона, то в приборе возникает самостоятельный газовый разряд (для его поддержания не требуется накаливать катод).

Напряжение возникновения самостоятельного разряда зависит от напряжения ионизации газа, давления газа р и расстояния между электродами d.

Напряжение возникновения разряда значительно выше напряжения ионизации газа и достигает сотен вольт.

При некоторой величине произведения (pd) напряжение возникновения разряда минимально. При меньшем, чем в этой точке значении (pd) возникновение разряда затруднено вследствие того, что уменьшается вероятность столкновения электронов с атомами газа, а при большем значении (pd) электроны набирают на пути свободного пробега слишком малую энергию, недостаточную для ионизации.

В междуэлектродном пространстве стабилитрона наряду с процессом ионизации газа протекает обратный процесс – рекомбинация электронов и ионов газа, в результате которой вновь образуются нейтральные атомы.

В стационарном состоянии существует динамическое равновесие между процессами ионизации и рекомбинации: число появляющихся вследствие ионизации носителей заряда равняется числу носителей, исчезающих за это же время в результате рекомбинации. В разрядном пространстве устанавливается значительная концентрация электронов и ионов, возникает смесь нейтральных и возбужденных атомов, положительных ионов, электронов, называемая электронной плазмой.

Число электронов и ионов в плазме практически одинаково и объемный отрицательный заряд электронов в приборе оказывается почти скомпенсированным объемным зарядом положительных ионов. Вследствие высокой концентрации электронов и ионов плазма обладает значительной проводимостью, поэтому падение потенциала на разрядном промежутке очень мало (0,2-0,5 В/см), а потенциал плазмы примерно равен потенциалу анода.

Основное падение потенциала в стабилитроне сосредотачивается у катода в слое толщиной порядка длины свободного пробега электрона. Здесь выбиваемые из катода электроны приобретают скорость, достаточную для ударной ионизации газа, а ионы, движущиеся к катоду, - скорость необходимую для выбивания в достаточном количестве электронов из катода.

Величина катодного падения потенциала U_k при нормальном тлеющем разряде ниже напряжения возникновения разряда и при давлениях в несколько тысяч паскалей зависит только от материала катода и рода газа.

В стабилитронах в качестве материала катода обычно используют никель, железо или молибден.

Материал катода	Катодное падение, В
	Гелий	Неон	Аргон
Калий
Молибден	110	107	100
Никель	144	136	-
Железо	161	129	131