|
| |
|
Главная Журналы газотропы, полупроводниковые диоды; к управляемым относят: электронные лампы с сетками, тиратроны и др. Кроме того, вентили могут быть классифицированы по типу катода, характеру эмиссии, конструкции и т. п. В киноустановках электрические вентили находят широкое применение как в схемах звуковоспроизведения в качестве электропитающих устройств, так и в стационарных киноустановках в схемах электрического питания дуговых ламп. Мы ограничимся рассмотрением кенотронов, газотронов и полупроводниковых приборов, которые используются в схемах звуковоспроизведения киноустановок. Кенотроны могут применяться в широком диапазоне напряжений - от долей вольта до десятков и даже сотен киловольт. Область применения их по току более ограничена - от долей миллиампера до десятых долей ампера. Получение больших токов затруднительно. Газотроны позволяют получить выпрямленный ток от 1 до 50-f-70 а, но уступают кенотронам в диапазоне напряжений. Для напряжений выше 15-20 кв газотроны не находят применения. Полупроводниковые диоды имеют более широкое применение, так как позволяют получить токи от долей миллиампера до нескольких сот ампер и их можно использовать в диапазоне напряжений от долей вольта до нескольких киловольт. Полупроводниковые вентили отличаются высокой механической прочностью, большим сроком службы, постоянной готовностью к действию и простотой в эксплуатации. Все это позволяет широко внедрять полупроводниковые вентили в разнообразные схемТ)! современных электронных устройств и приборов. Параметрами всякого прибора называются определенные постоянные величины. К ним относятся следующие параметры вентилей: 1. Внутреннее падение напряжения на вентиле или сопротивление вентиля в прямом направлении. Эти величины должны быть по возможности малы, так как с повышением падения напряжения на вентиле снижается к. п. д. выпрямителя и возрастает мощность потерь на тепло, выделяющееся внутри прибора, что ухудшает его тепловой режим. У всех типов вентилей сопротивление в прямом направлении зависит от величины проходящего тока, т. е. волыамперная характеристика для прямого тока нелинейна. 2. Максимальное (амплитудное) значение прямого тока. Этот параметр важен главным образом для вентилей с накаливаемым катодом, у которых максимальное значение тока ограничено эмиссионной способностью катода. 3. Среднее значение прямого тока вентиля. Этот параметр характеризует нагрузочную способность вентиля, поскольку среднее значение тока вентиля непосредственно связано с величиной выпрямленного тока на выходе выпрямителя. Допустимый средний ток вентиля лимитируется тепловым режимом последнего, так как мощность, теряемая внутри вентилем на тепло, в основном определяется величиной среднего значения тока. Указанные три параметра характеризуют свойства вентиля в проводящем направлении. В непроводящем направлении свойства вентиля характеризуют следующие параметры; 4. Допустимое обратное напряжение на вентиле в непроводящую часть периода. Оно показывает электрическую прочность вентиля. 5. Обратный ток, что характерно для ионных и полупроводниковых вентилей. В ионных вентилях обратный ток нормально существует в течение незначительной доли ненроводятцей части периода. Трезмерное повьинепие обратного тока при высокой напряженности электрического ноля в вентиле в непроводящую часть периода приводит к возникновению вторхгчной эмиссии с анодов и пробою. В полупроводниковых вентилях обратный ток является фактором, обусловливающим добавочное нагревание вентиля в связи с тем, что мохцность потерь от обратных токов оказывается соизмеримо!! с мощностью ттотерь от тока прямого направления. Часто используется параметр - плотность обратного (или прямого) тока - величина тока, отнесенного к единице площади активной поверхности полупроводникового вентиля. Одним из важнейших эксплуатационных параметров является срок службы вентиля. Наименьший срок службы имеют вентили с накаливаемым катодом (500-2000 час), что объясняется непрерывным износом (истощением) катода в процессе работы. § 3. ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЕНТИЛИ КЕНО ТРОНЫ] Кенотроном называют двухэлектродную электронную лампу. Она является наиболее простым электронным прибором. Поэтому целесообразно подробно рассмотреть ее устройство и работу, чтобы в дальнехгшем облегчить изучение более сложных электронных приборов. В электронных приборах используется поток свободных электронов, излучаемых раскаленным телом в безвоздуш- но.м пространстве (в вакууме) - термоэлектронная эмиссия. Диод имеет два электрода: катод и анод. На рис. II-6 показано схематическое устройство диода. Внутри стеклянного баллона находятся изо.лированные друг от друга катод и анод. Катод накаливается от вспомогательного источника тока до температуры, при которой наступает термоэлектронная эмиссия (1100-1150° К для оксидных катодов, 2200--2500°K - для вольфрамовых катодов). Катод представляет собой металлическую, например вольфрамовую, нить, по которой пропускают постоянный электрический ток от батареи накала или переменный ток от накальной обмотки трансформатора. При пропускании тока через нить она накаливается и начинает излучать электроны. Анод изготовляется из никеля, реже из молибдена или тантала в виде цилиндра, окружающего нить накала - катод. Из баллона, в котором помещены анод и катод, откачивают воздух до высокой степени вакуума (давление не превышает 10-10"рт. ст.). Благодаря этому в промежутке катод - анод обеспечивается чисто электронный характер проводимости, так как средняя длина свободного пробега электронов превышает расстояние между электродами, и встреча электрона с молеку.лами оставшихся в баллоне газов маловероятна - ионизации остатков газа не происходит.  Рпс. п-в. Устройство кенотрона 5Ц4С и условное обозначение олноанодного и двуханодного кенотронов  Рпс. 11-7. Направ.ле-ние движения электронов в двухэлек-тродной лампе После откачки воздуха из лампы в ней сжигают геттер - таблетку магния или бария, который поглощает остатки газа и газы, содержащиеся в электродах, и тем самым повышают вакуум в лампе. Нагревают геттер в магнитном поле высокой частоты. Однако, вылетая с раскаленного катода, то.лько ничтожная часть электронов может достигнуть анода. Для того чтобы создать электронную проводимость на участке между катодом и анодом, к последнему необходимо подать положительный потенциал относительно катода. Для этого к аноду подключают анодную батарею (рис. II-7). Сп.топт-ными стрелками показано направление движения электронов в цепи накала (поток этих электронов образует ток накала), а пунктирными стрелками - по анодной цепи. Условное направление электрического тока нужно было бы показать в противоположном направлении. Таким образом, мы видим, что двухэлектродная лампа имеет две электрические цепи: цепь накала и цепь анода(анодная цепь). У обеих цепей имеется общий участок - правая часть цепи накала,-по которому протекает как ток накала, так и анодный ток. День накала - это обычная электрическая цепь, которая состоит из источника тока (батареи накала) и проводников электрического тока. Анодная цепь состоит не только из источника тока (батареи анода), электрических проводников, но и имеет безвоздушное пространство между катодом и анодом. Безвоздушный участок, имеющий место между катодом и анодом, в лампе, придает некоторые особые свойства анодной цени диода. Исследование свойств диода производят, включив его по схеме рис. II-8, где Л - диод; - вольтметр для измерения напряжения накала; - вольтметр для изме-
Рис. II-8. Схема :\яп снятия характеристик с двухэлектродной лампы рения напряжения между катодом и анодом диода; тА - миллиамперметр, измеряющий величину анодного тока; Б„ - батарея накала; - анодная батарея. Реостатом Ri можно изменять ток накала, а следовательно, температуру накала катода и величину тока эмиссии с катода. Потенциометр в цепи анода позволяет изменять потенциал анода относительно катода. Установив с помощью реостата Ri напряжение накала диода, соответствующее номинально.му, указанно.му в паспорте лампы, начнем изменять напряжение, подводимое к аноду, и записывать показания вольтметра и миллиамперметра в анодной цепи в таблицу:
Раскаленный катод все время излучает электроны, которые вылетают с различными скоростями. При пеболь-UIOM анодном напряжении к аноду будут притягиваться только те электроны, которые имели наибольшую скорость при вылете с катода. Электроны же, имевшие малую скорость при вылете, вернутся на катод. Таким образом, если положительное анодное наиряяче-ние невелико, то большая часть электронов, излучаемых катодом, падает на него обратно. Но катод, будучи накаленным, продолжает непрерывно излучать электроны. В результате непрерывного излучения и обратного падения электронов на катод вокруг последнего образуется скопление электронов, окружающих катод, получивтнее название пространственного заряда. Отрицательный пространственный заряд между катодом и анодом затрудняет притяжение электронов, вылетающих с катода к аноду, так как отталкивает их обратно на катод. Ввиду этого при малых анодных напряжениях  J I I I I-iL. 10 20 30 40 5060 Ua Рис. TI-9, Характеристика двухзлектродной лампы к аноду притягиваются лишь те электроны, которые находятся в верхних слоях пространственного заряда. По мере увеличения анодного напряжения количество электронов, притягиваемых анодом, возрастает, возрастает и анодный ток. Одновременно ослабевает вредное действие пространственного заряда и анодный ток быстро возрастает. Однако при значительной величине анодного напряжения рост анодного тока замедляется, а потом совершенно прекращается, т. е. с какого-то момента увеличение анодного напряжения уже не вызывает увеличения анодного тока. Это явление объясняется тем, что величина тока эмиссии определяется количеством электронов, излучаемых с поверхности катода за единицу времени. Если все электроны, излученные катодом, достигают анода, то анодный ток равен току эмиссии. Обычно анодный ток всегда меньше тока эмиссии. Если теперь по данным таблицы построить график зависимости анодного тока от напряжения на аноде при неизменном напряжении накала, то получим вольтамперную характеристику двухэлектродной лампы (рис. II-9). Вольтамнерная характеристика диода указывает на оп-реде.иенный закон изменения анодного тока в зависимости от изменения анодного напряжения. Из рассмотрения этого закона дюжно сделать вывод о том, что анодный ток проходит через диод только в том случае, когда анод имеет положительный потенциал по отношению к катоду, т. е. диод обладает односторонней проводимостью. Ток в диоде может протекать только от анода к катоду. Из курса электротехникой известно, что если по сопротивлению протекает электрический ток, то на нем выделяется электрическая мощность, равная произведению силы тока на величину падения напряжения на этом сопротивлении. Но мы знаел!, что в анодной цепи имеется безвоздушный участок кагод - анод, по которому протекает электрический ток. Так как безвоздушный участок не нагревается вследствие выделения на нем электрической мощности, то вся мощность выделяется на аноде лампы. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||