Електронні лампи та їх застосування. Електронно-променева трубка

Основною властивістю двохелектродних ламп є їх одностороння провідність. Тому вони застосовуються для перетворення змінного струму в постійний, а також для детектування струмів високої часто­ти в приймачах та у вимірювальних приладах. Тепер для цього зде­більшого використовують напівпровідникові діоди.

Найпростіша схема однопівперіодного лампового випрямляча по­казана на рис.4. Змінний струм від трансформатора (рис. 5, а) подається на діод.

Оскільки крізь двохелектродну лампу струм про­ходить за умови, що анод матиме позитивний, а катод — негативний потенціал, то струм проходитиме крізь резистор R тільки протягом проміжків часу, що відповідають додатним значенням напруги(рис. 5, б; 0 –1/2, Т – 3/2 Т). Випрямлений струм і напруга будуть пульсуючими з частотою джерела змінного струму. Така форма за­лежності напруги або сили струму від часу в більшості випадків не­придатна для живлення радіоапаратури, яка потребує постійної на­пруги не тільки за знаком, а й за значенням. Тому пульсації напруги

треба згладити. Найпростіший спосіб згладжування пульсацій поля­гає в увімкненні паралельно з навантажувальним резистором R кон­денсатора С. Конденсатор С, заряджаючись анодним струмом при додатному значенні напруги U₂, запасає енергію, а при від'ємному значенні U₂ (анодного струму немає) є джерелом струму. Внаслідок цього крізь навантажувальний опір проходитиме згладжений струм (рис. 5, в).

Однопівперіодні випрямлячі застосовуються для живлення висо­ковольтних кіл електронно-променевих трубок (в індикаторах радіолокаційних станцій, телевізорах, електронних осцилографах тощо) та в інших пристроях, де потрібна висока напруга (десятки кіловольт) при малій силі струму (кілька міліампер). У цьому разі конденсатор не встигає помітно розрядитись на навантажувальному резисторі за час півперіоду, коли зміна напруги має від'ємні значен­ня, і пульсації випрямленої напруги будуть незначними. Недоліком таких випрямлячів є те, що вони однопівперіодні, тобто їхній ко­ефіцієнт корисної дії менший за 50%.

У триелектродній електронній лампі (рис. 6), яку називають тріодом, між катодом і анодом розміщують третій електрод (сітку). Принцип дії триелектродної лампи полягає в керуванні силою анод­ного струму за допомогою напруги U_c, прикладеної між сіткою і ка­тодом. Тому сітку тріода називають керуючою

Зміна напруги U _с зумовлює зміну електричного поля, що діє на просторовий заряд біля катода. Незначна зміна сіткової напруги значно змінює анодний струм за досить малих витрат енергії джерела сіткової напруги. Якщо на сітку подається позитивний потенціал відносно катода, то сіткова напруга U_c допомагає аноду притягувати до себе електрони, оскільки позитивний заряд сітки компенсує частково або пов­ністю гальмівну дію просторового заряду біля катода. Внаслідок цього сила анодного струму І_а збільшується. При цьому частина електронів по­трапляє на сітку, утворюючи сітковий струм І_с. Якщо на сітку подається негативний потенціал відносно катода, то дія просторово­го заряду посилюється і сила анодного струму зменшується, а сітко­вого струму не буде.

У триелектродних лампах при не дуже високих частотах зміна анодного струму відбувається практично одночасно зі зміною сітко­вої напруги, тобто вона майже безінерційна. Властивість безінерційності тріода втрачається при досить високих частотах зміни на­пруги на сітці, коли час пробігу електрона від катода до анода одна­кового порядку з періодом зміни U_c.

Оскільки сітка розміщується ближче до катода, ніж анод, то її по­ле впливає сильніше на силу анодного струму, ніж поле анода. Отже, для отримання однакової зміни анодного струму сіткову напругу змінюють значно менше, ніж анодну. Це дає можливість підсилюва­ти напругу, введену в коло сітки. Підсилення відбувається завдяки енергії джерела анодної напруги. Якщо в колі анода ввімкнути на­вантажувальний опір, то при проходженні крізь нього анодного стру­му І_а виникаєспад напруги U_R. Незначна зміна сіткової напруги AU_C спричиняє значну зміну напруги AU_R (рис. 7).

Крім двох- і триелектродних ламп для різних цілей виготовляють багатоелектродні лампи різних конструкцій.

Явище термоелектронної емісії лежить також в основі роботи електронно-променевої трубки. Це електровакуумний прилад, в якому для світлової індикації, комутації та інших цілей використовують тонкий електронний пучок, що має діаметр близько десятих часток міліметра. Формування такого пучка здійснюється за допомогою си­стеми електродів, яку називають електронним прожектором або електронною гарматою.

Електронний пучок, спрямований уздовж осі трубки, потрапляє на люмінесціюючий екран — шар речовини (наприклад, оксиду цин­ку, кремнекислого цинку), нанесений на внутрішню поверхню скля­ної трубки. У трубці створено високий вакуум. На екрані, куди по­трапляє електронний пучок, виникає світна пляма. Різні люмінофо­ри дають свічення того чи іншого кольору. У трубках для візуального спостереження свічення зелене або жовте, а в трубках для фотогра­фування осцилограм — синє.

На шляху електронного пучка під прямим кутом одна до одної розміщено дві пари металевих пластин. Якщо між кожною з пар пластин немає різниці потенціалів, то вони не впливають на електронний пучок. Якщо на якій-небудь парі пластин створити різницю потенціалів, то на електрони пучка, що пролітають в електричному полі між пластинами, діятиме сила в напрямі до пластини позитив­ного потенціалу. Внаслідок дії цієї сили електронний пучок зазнає відхилення від початкового напряму і світна пляма на екрані від­повідно зміститься відносно центра екрана. Це зміщення про­порційне різниці потенціалів відхиляючих пластин.

За допомогою електронно-променевих трубок здійснюють пере­творення електричних сигналів у світлові (осцилографічні трубки, індикаторні радіолокаційні трубки, кінескопи, знакодрукарські трубки); світлових сигналів, від інфрачервоних до рентгенівських, у електричні (передавальні телевізійні трубки); електричних сигналів в електричні ж (запам'ятовуючі, кодувальні трубки, трубки для електрозапису тощо).

Домашнє завдання.

1. Написати доповідь або реферат на тему: «Застосування вакуумних ламп»

Тема: Електричний струм в напівпровідниках. Напівпровідникові прилади. Напівпровідники. Порівняльна характеристика провідників, діелектриків і напівпровідників. Залежність опору провідника від температури та освітленості. Власна та домішкова провідності напівпровідників Електронно-дірковий перехід. Напівпровідникові діод і тріод; їхнє застосування. Поняття про мікросхеми