Конструкции катодов.

Катоды, у которых нить накала является источником тока эмиссии, называются катодами прямого накала. Конструктивное выполнение таких катодов показано на рис. 3

Оксидные катоды прямого накала бывают проволочные (рис. 4) :

 реже ленточные (рис. 5) :

 Недостатком катодов прямого накала является то, что их нельзя питать переменным током, так как это приводит к появлению фона. Дело в том, что при питании катода прямого накала переменным током разность потенциалов между катодом и анодом изменяется с частотой сети, что приводит к пульсации тока эмиссии, то есть к появлению фона. Кроме того, при прохождении по катоду переменного тока вследствие его малой тепловой инерции, температура катода будет меняться с частотой в два раза большей частоты тока, что также приведет к пульсации тока эмиссии.

По этим причинам наибольшее распространение в электровакуумной технике получили катоды косвенного накала или подогревные. Такие катоды можно питать переменным током. Так как по подогревному катоду непосредственно не проходит ток, то его потенциал относительно анода будет постоянен. Кроме того, вследствие большого (1-2 мм) диаметра тепловая инерция катода велика, а поэтому и температура катода также будет постоянна. К достоинствам подогревного катода относится значительная эмиссия при небольшой длине и большая жесткость. Однако в сравнении с катодами прямого накала, подогревные катоды из того же материала менее эффективны и из-за значительной тепловой инерции таких катодов лампа начинает работать через 1-2 мин. после включения.

Подогревные катоды могут быть выполнены в виде тонкой трубочки 1, внутри которой проходит нить накала 2. Сверху на трубочку надет никелевый цилиндр 3, поверхность его покрыта слоем оксида 4 (рис. 6)

 Распространена и другая конструкция подогревного катода, в которой нить накала 1 навита на изоляционный стержень 2 в виде спирали (рис. 7) :

Аноды.

Другим электродом, имеющимся в лампе любого назначения и типа, является анод. Анод находится под положительным (относительно катода) потенциалом, благодаря чему в лампе создается электрическое поле, под действием которого электроны, испускаемые катодом, попадают на анод. В работающей лампе анод разогревается до красного, а при неправильном режиме и до белого каления. Поэтому аноды изготавливают из таких тугоплавких металлов, как никель, молибден, тантал. Для этой же цели в некоторых типах ламп используют черненые аноды, так как они лучше рассеивают тепло.

Двухэлектродная лампа (диод).

Двухэлектродная лампа или диод является простейшей по своему устройству. Она представляет собой стеклянный или металлический баллон, в котором находятся два электрода:катод и анод.

Источником электронной эмиссии является- накаленный катод, размещенный внутри цилиндрического или плоского анода (рис. 8 )

Условные обозначения диодов с катодом прямого и косвенного накала показаны на рис. 9

 Принцип действия диода основан на законе движения зарядов в электрическом поле, согласно которому электрон движется против направления линий электрического поля (к положительно заряженному электроду). Если на анод диода подать положительное (по отношению к катоду) напряжение, то внутри лампы возникнет электрическое поле, под действием которого электроны, вылетевшие с поверхности катода, будут двигаться к аноду. В цепи анода появится ток, называемый анодным током Ia. Анодный ток в двухэлектродной лампе зависит от количества электронов, излучаемых катодом в единицу времени, и от разности потенциалов между анодом и катодом.

Рассмотрим распределение потенциала в пространстве между анодом и катодом. Для упрощения будем считать, что оба электрода представляют собой две параллельные бесконечные плоскости, расположенные на расстоянии ra друг от друга. Потенциал всех точек пространства между электродами определяется относительно катода, потенциал которого принимается равным нулю. Далее предположим, что на аноде имеется некоторое положительное напряжение Uа (рис. 10, а)

 Если в междуэлектродном пространстве нет электронов (эмиссия катода отсутствует), то потенциал равномерно повышается от катода к аноду (кривая 1). Когда между электродами движется поток электронов в пространстве между катодом и анодом возникает пространственный (объемный) заряд, который уменьшает потенциал на всем расстоянии между электродами. Если при этом потенциал во всех точках пространства остается положительным (кривая 2), то ток, проходящий через лампу, называется током насыщения, а соответствующее ему напряжение Uа, напряжением насыщения.

Электрическое поле между катодом и анодом для этого случая показано на рис. 10, б. В таком случае все испускаемые катодом электроны попадают на анод.

Если анодное напряжение меньше напряжения насыщения, то не все электроны смогут преодолеть отталкивающее действие сил самого электронного потока, и часть электронов падает на катод. В результате около катода образуется отрицательный пространственный заряд большой плотности. На некотором расстоянии гу от катода плотность заряда наибольшая (рис. 11, а)

Такое распределение потенциала приводит к образованию на участке г^ тормозящего электрического поля (рис. 11, б). На анод попадают только/те электроны, которые могут преодолеть тормозящее действие этого поля.

Если, не изменяя величину анодного напряжения, увеличить напряжение накала (UH2 > UH1) скорость и количество электронов, вылетающих из катода, возрастут, и минимум потенциала переместится в направлении к аноду (рис. 12)

а величина анодного тока уменьшится.

Если же увеличить анодное напряжение Ua2 > Ua1 оставив напряжение накала неизменным, то минимум потенциала переместится ближе к поверхности катода (рис. 13)

а анодный ток возрастет.

Приведенные кривые распределения потенциала поясняют .зависимость анодного тока от напряжения накала и от анодного напряжения.

Характеристики диодов. Работа диода определяется двумя основными характеристиками: 1 - зависимостью анодного тока от напряжения накала при постоянном значении анодного напряжения, 2 - зависимостью анодного тока от анодного напряжения при постоянном напряжении накала.

Характеристики диода имеют большое практическое значение. По ним можно судить о качестве лампы, о пригодности ее для работы в различных режимах, сравнивать различные типы ламп и выбирать отвечающую определенным требованиям лампу.

Обе характеристики можно получить экспериментальным путем с помощью схемы, приведенной на рис. 14

рис.14 

 Изменяя потенциометром и, величину напряжения накала Uн снимают зависимость, которая имеет вид, показанный на рис. 15 .

 рис.15 

 При небольшом напряжении накала результирующее поле у поверхности катода ускоряющее, поэтому электроны, вылетевшие из катода, будут попадать на анод, то есть анодный ток в этом случае равен току эмиссии катода. Такой режим называется режимом насыщения. В этом режиме с ростом напряжения накала растет величина анодного тока (рис. 15).

Однако при некотором значении напряжения накала Uн=Uн1 сила анодного поля у поверхности катода становится меньше силы пространственного заряда, созданного электронами, вылетающими из катода. В этом случае поле у катода становится тормозящим и часть электронов возвращается на катод. С ростом напряжения накала усиливается тормозящее поле у катода и все большее число электронов возвращается на катод. Рост анодного тока прекращается. Этот режим называется режимом пространственного заряда.

Но, если увеличить анодное напряжение, то переход в режим пространственного заряда произойдет при большем напряжении накала и чем больше напряжение анода, тем позже произойдет этот переход (рис. 15).

Рассмотренные эмиссионные характеристики показывают, что при изменении напряжения накала, анодный ток возрастает до определенной предельной величины для данного анодного напряжения и дальнейшее увеличение напряжения накала почти не влияет на анодный ток.

Двухэлектродные лампы эксплуатируются при постоянном напряжении накала, поэтому на практике приходится пользоваться анодными характеристиками (рис. 16) :

 рис.16 

 Так как температура катода постоянна, то постоянно и число электронов, вылетающих из катода, а они определяют величину пространственного заряда. При небольшом значении анодного напряжения Ua ток Ia незначителен, так как у поверхности катода поле тормозящее и из катода будут вылетать только наиболее быстрые электроны. С ростом анодного напряжения тормозящее действие поля у катода уменьшается, а анодный ток возрастает. Этот режим называется режимом пространственного заряда (рис. 16).

При некотором значении анодного напряжения Ua действие анодного поля становится равным, а затем и преобладает над полем пространственного заряда. В результате дальнейший рост анодного тока прекращается, так как все электроны, испускаемые катодом, идут к аноду, и наступает режим насыщения.

При увеличении напряжения накала переход в область насыщения происходит при большем анодном напряжении Ua (рис. 16)

Имея семейство эмиссионных характеристик, можно построить семейство анодных характеристик и наоборот. Прием перестройки характеристик поясняется рис. 17. 

Зависимость анодного тока от анодого напряжения может быть определена по приближенной теоретической формуле

Ia =k*Uа^3/2.

Эта формула носит название “закона трех вторых”. Как видно из формулы, пространственный заряд при увеличении анодного напряжения уменьшается, обеспечивая рост анодного тока по “закону трех вторых”'. Коэффициент k зависит от конструкции лампы.

Из-за действия некоторых факторов реальные характеристики диодов не подчиняются строго “закону трех вторых”, в своей средней восходящей части они приближаются к прямым линиям, а в верхней части имеют плавный загиб (рис. 18)

Анодная характеристика диодов с оксидными катодами не имеет участка насыщения. Это объясняется явлением электростатической электронной эмиссии и дополнительным прогревом катода током эмиссии, проходящим через его толщу (анодный ток и разогрев за счет теплоотдачи раскаленного анода).

Параметры диода. Параметрами лампы называются величины, характеризующие ее свойства и определяющие возможность ее применения в различных устройствах. Параметры определяют соотношения между токами и напряжениями в различных цепях лампы. Диод характеризуется следующими параметрами: статическим сопротивлением Rо, крутизной характеристики S, дифференциальным (сопротивление переменному току) сопротивлением Ri, мощностью, рассеиваемой анодом Рa. Диод можно рассматривать как активное сопротивление, равное отношению постоянного напряжения Ua, действующего между анодом и катодом, к постоянному анодному току Ia. Это сопротивление называется статическим сопротивлением разрядного промежутка Ro, оно равно

Ro = Ua/Ia (Ом).

Так как анодная характеристика криволинейна, то Ro имеет различные значения для разных ее точек (рис. 19)

Для точки 1 R01 = Ua1 / Ia1, а для точки 2 - R02 = Ua2 / Ia2

Крутизна характеристики S определяется как отношение изменения анодного тока дельта Ia к вызвавшему его изменению анодного напряжения дельта Ua:

S = delta Ia /delta Ua, мА/В.  

Численно крутизна показывает на сколько мА изменился анодный ток при изменении анодного напряжения на 1 В. Крутизну можно определить графически (рис. 20) 

пользуясь анодной характеристикой. Для точки 1, анодное напряжение равно Ua1 В, а ток Iа1 мА. При увеличении анодного напряжения до Ua2 В анодный ток возрастает до Ia2 мА, следовательно крутизна равна:

S = (Ia2 - Ia1) / (Ua2 - Ua1) = delta Ia / delta Ua = Tg alfa.

В криволинейной части характеристики крутизна в разных ее точках различна и равна тангенсу угла наклона касательной в данной точке (точки 3, 4).

Величина, обратная крутизне называется дифференциальным сопротивлением разрядного промежутка и измеряется в Омах

Ri = delta Ua / delta Ia = 1 / S, Ом

Мощность, выделяющаяся в виде тепла на аноде лампы, называется мощностью, рассеиваемой анодом. Она определяется как произведение анодного напряжения на анодный ток

Pa = Ia * Ua, вт

Чем меньше величина Рa, тем большая часть общей мощности может быть использована полезно.

Применение диодов. Диоды применяются для преобразования переменного тока в постоянный (в этом случае они называются кенотронами), а также для детектирования токов высокой частоты в приемниках и измерительной аппаратуре.

В выпрямителях питания радиовещательных приемников, усилителях и других устройствах, где мощность питания не превышает нескольких десятков ватт при токе до 100 мА и выпрямленном напряжении примерно до 500 Вт, применяются обычно кенотроны типа 5Ц4С. Этот кенотрон служит для двухполупериодного выпрямления и поэтому имеет два отдельных друг от друга анода. Внутри анодов находятся подогревные катоды.

В более мощных выпрямителях с выпрямленным током до 225 мА применяется двуханодный кенотрон типа 5Ц3C с оксидным катодом прямого накала.

Для детектирования применяются двойные диоды типа 6Х6С и 6Х2П, у которых в одном баллоне помещаются два одинаковых изолированных друг от друга диода.

В выпрямителях для питания электронно-лучевых трубок применяются кенотроны 1Ц1С и 2Ц2С с оксидными катодами и миниатюрный кенотрон 1Ц11П.

Трехэлектродная лампа (триод).

 В триоде между катодом и анодом имеется еще один электрод, получивший название сетки. Схематическое устройство триода показано на рис. 1

а его условное обозначение в радиотехнических схемах на рис. 2

В триоде имеются три цепи (рис. 3.)

цепь накала, состоящая из источника напряжения накала, нити накала и соединительных проводов; цепь сетки образуемая сеткой, источником сеточного напряжения, междуэлектродным промежутком сетка-катод и соединительными проводами; цепь анода, состоящая из анода, источника анодного напряжения, междуэлектродного промежутка анод-катод и соединительных проводов. Для цепей сетки и анода вывод катода или отрицательный конец нити накала (рис. 4) является общей точкой.  

Общую точку обычно заземляют или соединяют с корпусом прибора. Потенциал ее считают равным нулю, а потенциал электродов лампы определяют относительно этой общей точки.

Задача триода сводится в основном к управлению величиной анодного тока с помощью напряжения, приложенного между сеткой и катодом. Поэтому сетку триода называют управляющей. Изменение сеточного напряжения вызывает изменение электрического поля у поверхности катода, что в свою очередь приводит к изменению катодного тока.

Если на сетку подается положительный относительно катода потенциал, то он частично компенсирует тормозящие действие пространственного заряда у поверхности катода и в результате анодный ток Iа возрастает. Часть электронов попадает на сетку, образуя сеточный ток триода Iс (рис. 5)

 Миллиамперметр, включенный между катодом и общей точкой схемы будет измерять сумму анодного и сеточного токов, которая называется катодным током Iк.

Когда сеточное напряжение Uс отрицательно относительно катода, анодный ток уменьшается, а сеточный ток в этом случае отсутствует. Таким образом сеточное напряжение образует между сеткой н катодом электрическое поле, усиливающее или ослабляющее действие электрического поля анода. Картина электрических полей при положительном и отрицательном потенциалах сетки приведена на рис. 6

Для упрощения будем рассматривать электрическое поле между плоскими электродами. На рисунке изображено поперечное сечение электродов. Электрическое поле изображено с помощью эквипотенциальных линий, соединяющих точки равного потенциала. Кривая 2 показывает изменение потенциала электрического поля от анода к катоду в плоскости, проходящей между витками сетки, а кривая 1, в плоскости проходящей через витки сетки.

Потенциал любой точки междуэлектродного пространства определяется потенциалом и местом расположения каждого электрода лампы.

При внесении в междуэлектродное пространство свободной незаряженной сетки поле в лампе не искажается, а сетка принимает потенциал пространства (рис. 6, а). Если же в междуэлектродное пространство внести заряженную сетку, картина поля изменяется, эквипотенциальные линии становятся не параллельны друг другу, траектории электронов искривляются н перестают следовать силовым линиям поля (рис. 6, б, в, г, д, е). Причем наибольшие искажения бывают в области самой сетки, а по мере удаления от нее поле выравнивается и вблизи поверхностей анода и катода оно в большинстве случаев равномерно. Между витками сетки потенциал определяется помимо напряжения сетки Uc, напряжением анода Ua и катода Uк.

При положительном напряжении на сетке (рис. 6, б) поле будет ускоряющим и анодный ток проходит через лампу. Сетка экранирует катод от анода и ослабляет влияние потенциала каждого из этих электродов на поле у другого электрода. Изменение же потенциала сетки влияет на поле у катода и у анода, причем действие сетки сильнее сказывается на поле между катодом и сеткой.

С ростом отрицательного напряжения на сетке картина поля в плоскости сетки будет все больше искажаться (рис. 6, г). Но картина поля зависит не только от потенциала сетки, но и от ее густоты. Если сетка редкая, то ее экранирующее действие невелико и потенциал анода оказывает значительное влияние на поле у поверхности катода (рис. 6, д). Если же сетка густая, то ее экранирующее действие велико, поэтому потенциал анода не влияет на поле у катода (рис. 6,е). В этом случае при том же отрицательном напряжении на сетке, что и при редкой сетке, результирующее поле у поверхности катода будет тормозящим и анодный ток прекратится, чего не наблюдалось при редкой сетке (сравните рис. 6, д и рис. 6, е).

Если в междуэлектродном пространстве находятся электроны, то потенциал любой точки пространства будет определяться также и пространственным зарядом, влияние которого особенно велико у поверхности катода. Сила электрического поля, действующая на электроны, находящиеся в пространстве между двумя электродами, возрастает с увеличением разности потенциалов и уменьшением расстояния между ними. Так как сетка находится ближе к катоду, чем анод, то ее поле сильнее действует на величину анодного тока, чем поле анода. При одном и том же расстоянии от катода, действие сетки тем сильнее, чем она гуще.

Сила электрического поля, действующая на электроны, находящиеся в пространстве между двумя электродами, возрастает с увеличением разности потенциалов и уменьшением расстояния между ними. Так как сетка находится ближе к катоду, чем анод, то ее поле сильнее действует на величину анодного тока, чем поле анода. При одном и том же расстоянии от катода, действие сетки тем сильнее, чем она гуще.

Отсюда следует, что для получения одного и того же изменения анодного тока, сеточное напряжение нужно изменить на значительно меньшую величину, чем анодное. На этом явлении основано усиливающее действие триода. Усиление происходит за счет энергии источника анодного питания Еа. Если включить в анодную цепь сопротивление нагрузки Rа (рис. 7).

то проходящий по нему анодный ток создаст падение напряжения UR. Незначительное изменение сеточного напряжения delta Uc вызывает относительно большое изменение анодного тока delta Ia. Поэтому при достаточно большой величине сопротивления Ra можно получить изменение напряжения delta UR = delta Ia * Ra, значительно превышающее исходное изменение напряжения delta Uс.

Характеристики триода. 

Величина анодного тока зависит от напряжения как на сетке, так и на аноде. Графически эти зависимости изображаются кривыми, которые называются статическими характеристиками триода. Схема для снятия характеристик триода приведена на рис. 8 

 Анодно-сеточные и сеточные характеристики. Анодно-сеточная и сеточная характеристика при Ua = const приведены на рис. 9

Ход характеристик показывает, что при положительном напряжении на сетке часть электронов попадает на сетку и возникает сеточный ток.

Устанавливая с помощью потенциометра Ra различные напряжения на аноде, можно получить анодно-сеточныё характеристики (рис. 10)

 Сравнивая эти характеристики нетрудно заметать, что увеличение Ua сдвигает характеристику влево. Это происходит потому, что анодный ток зависит от совместного действия анодного и сеточного напряжения.

Анодные характеристики. Анодные характеристики триода приведены на рис. 11. 

 При напряжении на сетке Uс = 0 эта характеристика ничем не отличается от анодной характеристики диода.

Если напряжение на сетке Uс < 0, то есть отрицательно, то анодный ток возникает лишь при достаточно большом анодном напряжении. И чем больше отрицательное напряжение на сетке, тем при большем анодном напряжении будет возникать анодный ток. Если же напряжение Uc > 0, то анодный ток будет появляться сразу и с увеличением анодного напряжения расти быстрее чем при напряжении Uc = 0. Это вызвано тем, что поле сетки частично нейтрализует действие пространственного заряда.

Параметры триода. Основными параметрами триода, определяющими зависимость анодного тока от анодного и сеточного напряжений, являются: проницаемость D, коэффициент усиления µ, крутизна характеристики S, дифференциальное или внутреннее сопротивление Ri.

Если триод заменить эквивалентным диодом, то в этом случае можно воспользоваться законом “трех вторых” при определении анодного тока. Условием эквивалентности является равенство анодного тока триода и диода. Для этого к аноду диода нужно приложить напряжение, которое по своему действию равноценно действию анодного и сеточного напряжений.

Проницаемость можно определить как отношение изменения сеточного напряжения Uс к изменению анодного напряжения Ua, приводящих к одинаковому изменению анодного тока:

1. D = ΔUc / ΔUa.

Проницаемость характеризует влияние анодного потенциала на поле между сеткой и катодом. Величина проницаемости зависит от конструкции электродов лампы, в частности от густоты сетки лампы и расстояний между электродами.

Коэффициент усиления лампы показывает во сколько раз изменение сеточного напряжения сильнее действует на величину анодного тока, чем изменение анодного напряжения.

Его можно определить, как

2. µ = ΔUa / ΔUc при Ia = const.

Современные триоды имеют коэффициент усиления от 4 до 100 и более.

Для количественной оценки изменения анодного тока при изменении сеточного напряжения служит другой параметр лампы - крутизна характеристики S, она измеряется в мА/В.

3. S = ΔIa / ΔUc мА/В при Uc = const.

Внутреннее сопротивление Ri определяется как отношение изменения анодного напряжения к соответствующему изменению анодного тока при неизменном сеточном напряжении Uc. и измеряется в Омах:

4. Ri = ΔUa / ΔIa, Ом при Uc = const.

Эта величина характеризует абсолютное влияние изменения анодного напряжения на анодный ток.

Крутизна характеристики S = ΔIa / ΔUc - величина обратная, коэффициенту усиления 1/µ = ΔUc /ΔUa и внутреннее сопротивление Ri = ΔUa /ΔIa связаны простой зависимостью, получающейся после перемножения левых и правых частей этих равенств

5. S * 1/µ * Ri = ΔIa / ΔUc * ΔUc /ΔUa * ΔUa /ΔIa = 1.

Выражение S * 1/µ * Ri = 1 называется внутренним уравнением лампы. Его можно записать и в другой форме:

6. S *Ri == µ.

Внутреннее уравнение лампы позволяет при двух известных параметрах определить третий.

Два основных метода определения параметров лампы.

1. Метод характеристического треугольника. Чтобы воспользоваться этим методом необходимо иметь не менее двух характеристик (рис. 12)

Для точки А, строим характеристический треугольник (см. рис. 12) АВ параллельна оси абсцисс, а ВС оси ординат.

Катет АВ в масштабе напряжений равен изменению сеточного напряжения ΔUc, а катет ВС в масштабе тока - изменению анодного тока Л/д. Изменение анодного напряжения можно найти как разность ΔIa.

7. ΔUa = Ua2 -Ua1.

Следовательно для точки А (при Uа = Ua2)

8. S = ΔIa / ΔUc = CB/AB.

9. Ri = ΔUa / ΔIa = (Ua2 - Ua1) / CB.

ΔUa / ΔUc = (Ua2 - Ua1) / AB.

Подобным образом можно определить параметры лампы, построив характеристический треугольник A1B1C1 на анодных характеристиках (рис. 13)  

(продолжение следует) 

2. Метод трех отсчетов.

В этом случае используется схема для снятия статических характеристик триода, приведенная на рис. 8.

Метод состоит в определении величин, соответствующих вершинам характеристического треугольника, без снятия характеристик. Измерения проводятся в следующем порядке:

1-ый отсчет. Установив анодное напряжение Ua1 и сеточное Uc1 измеряют анодный ток Ia1, (режим точки В).

2-ой отсчет. Увеличив анодное напряжение до величины Ua2, измеряют анодный ток Iа2 (режим точки С).

3-ий отсчет. Увеличив отрицательное напряжение на сетке до величины, при которой анодный ток станет опять равным Ia1, измеряют напряжение Uc2 (режим точки A).

Показания приборов записывают в таблицу 1

 По полученным данным вычисляют Iа = Iа2 - Ia1; Uа = Uа2 - Ua1; Uс = Uc2 - Uc1, a затем по приведенным выше формулам определяют параметры лампы.

Квазистатический режим работы триода. До сих пор мы рассматривали режим работы лампы, при котором изменяется только напряжение на сетке при неизменном анодном напряжении и наоборот. Такой режим называется статическим. Однако, во всех конкретных ламповых схемах изменение напряжения на сетке вызывает изменение анодного напряжения, так как в анодную цепь лампы включена нагрузка (рис. 14)

Режим, при котором лампа работает в условиях одновременного изменения обоих напряжений называется квазистатическим, так как в случае наличия сопротивления нагрузки в цепи анода зависимость между токами и напряжениями электродов, выражаемая характеристиками сохраняется.

Так как сеточное напряжение Uc меняется одновременно с изменением анодного напряжения Ua, зависимость анодного тока от напряжения на сетке при наличии сопротивления Ra в анодной цепи, может быть представлена анодной характеристикой при Ea = const. Она называется квазистатической характеристикой.

Крутизна этой характеристики Sд = S * Ri / (Ra = Ri) меньше крутизны статической характеристики.

Области применения триодов. Триоды применяются для усиления и генерирования напряжения высокой и низкой частоты.

В передающих устройствах применяются специальные мощные генераторные триоды. В приемниках триоды используются в качестве гетеродинов и усилителей низкой частоты. Применяются они и в различных импульсных схемах, в измерительной технике.

При усилении напряжения слабых сигналов в области звуковых частот триод дает хорошие результаты. Однако, при усилении мощности триод не дает возможности получить значительный коэффициент усиления при больших отрицательных напряжениях на сетке. При работе в таких схемах триод имеет коэффициент усиления всего 3 - 4. Значительно повысить коэффициент усиления удается при введении второй сетки между анодом и управляющей сеткой. Такая лампа называется тетродом.

ТЕТРОД

Тетрод - четырехэлектродная лампа, имеющая еще одну дополнительную сетку - экранирующую (рис. 15) 

 Введение этой сетки позволило повысить коэффициент усиления - , так как более густая экранирующая сетка вместе с управляющей еще более ослабляет действие анода на катод, замыкая па себя часть силовых линий электрического поля анода. Экранирующая сетка уменьшила и междуэлектродную емкость Сас.

Если электронная лампа с большой паразитной емкостью Сас работает в усилителе напряжения, то относительно большие колебания анодного напряжения (вследствие связи анодной цепи с сеточной через емкость Сас) могут вызвать на сетке заметное переменное напряжение. При определенном соотношении фаз этого напряжения и усиливаемого напряжения, подаваемого на сетку лампы, усилитель может “загенерировать”, то есть могут возникнуть собственные колебания - нормальная работа усилителя нарушится.

Влияние междуэлектродной емкости Сас можно уменьшить, применяя так называемую нейтрализацию: управляющую сетку лампы через небольшой конденсатор переменной емкости соединяют с точкой выходного контура, напряжение которой противоположно по фазе анодному напряжению. Подстраивая конденсатор, добиваются того, что влияние емкости Сас нейтрализуется. Схему нейтрализации довольно сложно настроить, кроме того введение ее усложняет усилитель.

Выгоднее решить этот вопрос по-иному. Лучше устранить этот недостаток изменением конструкции лампы, чем искать методы компенсации его: между управляющей сеткой и анодом лампы ввести дополнительный электрод - экранирующую сетку. 

Конструкция тетрода показана на рис. 16

 Экранирующая сетка тетрода представляет проволочную спираль с малым шагом, она размещается между анодом и управляющей сеткой. Иногда сводят дополнительный экран в виде цилиндра, окружающего анод. Экранирующая сетка и цилиндр сверху соединены диском для дополнительной экранировки (защиты) управляющей сетки от действия анода.

Поток электронов, излучаемый катодом, на своем пути к аноду встречает экранирующую сетку, которая имеет положительный потенциал. Основная часть потока электронов проходит сквозь экранирующую сетку, попадает в область действия поля анода и притягивается на анод; часть же потока попадает на экранирующую сетку и создает бесполезный экранный ток Iэ , который не используется в схеме. Почти все силовые линии электрического поля анода оканчиваются на экранирующей сетке, поэтому емкость Сaс в тетроде меньше, чем в триоде.

Благодаря такой конструкции лампы связь анодной цепи с сеточной уменьшается, то есть изменение анодного напряжения Ua мало влияет на анодный ток Ia. Влияние же управляющей сетки на ток так же эффективно, как и в триоде.

Следовательно, изменение анодного тока под влиянием анодного напряжения Ia / Ua при постоянном сеточном напряжении Uc = const незначительно, и значит отношение изменения анодного напряжения к изменению сеточного напряжения при постоянном анодном токе Iа = const очень велико.

Из определений внутреннего сопротивления Ri = Ua / Ia и коэффициента усиления = Ua / Uc следует, что тетрод имеет большое внутреннее сопротивление Ri (обычно десятки и сотни килоОм) и высокий коэффициент усиления (40 - 500). Крутизна тетрода обычно лежит в тех же пределах, что и у триода (S = 1 - 20 мА/В).

Схема включения тетрода аналогична включению триода.