Глава 7. Газоразрядные приборы

7.1. Приборы тлеющего разряда

Существует несколько типов приборов, в которых используется тлеющий разряд:

∙двухэлектродные световые индикаторы;

∙стабилитроны;

∙двухэлектродные высоковольтные вентили;

∙тиратроны различного назначения;

∙переключаемые световые индикаторы;

∙приборы десятичного счёта и коммутаторы;

∙разрядники;

∙газосветные лампы тлеющего разряда с положительным столбом;

∙газоразрядные приборы для отображения информации;

∙газоразрядные оптические квантовые генераторы (лазеры).

Вданном разделе будут рассмотрены первые шесть типов приборов. Газосветные лампы тлеющего разряда включены в раздел "Газоразрядные источники света", а газоразрядные приборы для отображения информации и газовые лазеры будут рассмотрены в отдельных разделах. Общей

особенностью всех приборов тлеющего разряда является холодный (ненакаливаемый) катод – чисто металлический и покрытый плёнкой активного вещества.

7.1.1. Световые индикаторы

Простейшим типом приборов тлеющего разряда являются световые индикаторы, в которых тлеющее свечение используется для качественной индикации состояния электрических цепей. Эти приборы обычно заполнены

неоном или его смесями с другими инертными газами и получили название неоновых ламп. В световых индикаторах горит нормальный разряд на границе его перехода в аномальный.

7.1.2. Стабилитроны тлеющего разряда

Принцип работы стабилитронов тлеющего разряда основан на том, что в

нормальном тлеющем разряде плотность тока и величина катодного падения потенциала сохраняются постоянными, а увеличение тока разряда приводит лишь к увеличению площади катода, занятой свечением. Вольт-амперная характеристика стабилитрона приведена на рис. 7.1.

Основными параметрами стабилитрона являются: напряжение зажигания, напряжение горения разряда, определяющее одновременно и напряжение стабилизации: минимальное и максимальное значение рабочего тока.

120

U

a

U

з

U

г

Рис. 7.1. Вольт-амперная характеристика газоразрядного стабилизатора

напряжения

Минимальный ток стабилитрона ограничен погасанием разряда, а максимальный – повышением напряжения при переходе разряда к аномальному. Изменение напряжения горения (стабилизации) Uг при

переходе от минимального тока к максимальному учитывается обычно величиной внутреннего сопротивления стабилитрона:

7.1.3. Вентили (газотроны) тлеющего разряда

Это приборы, предназначенные для выпрямления переменного тока.

Вентили тлеющего разряда используются при высоких напряжениях (порядка нескольких киловольт), при которых их КПД достаточно высок.

Преимуществами этого класса приборов является малая зависимость режима работы от температуры внешней среды и устойчивость к воздействию космических и ионизирующих излучений.

7.1.4. Тиратроны тлеющего разряда

Тиратрон тлеющего разряда представляет собой наполненный инертным газом прибор, имеющий три электрода: катод, анод и сетку. Сетка

в данном случае обладает способностью лишь открывать прибор в нужный момент времени, но прекращать разряд она не может. До подачи на сетку управляющего сигнала Uc разряда в тиратроне нет, ибо приложенное

внешнее напряжение выбирается несколько ниже напряжения зажигания самостоятельного разряда. При приложении к сетке положительного по

отношению к катоду потенциала напряжение зажигания основного разряда снижается, так как электроны проникают из катодной области через

121

отверстия в сетке в анодную область, облегчая тем самым возникновение разряда.

После зажигания разряда и появления анодного тока напряжение на электродах прибора снижается до величины напряжения горения. После

зажигания разряда анодный ток определяется лишь параметрами внешней цепи тиратрона. Разряд гаснет после снижения анодного напряжения до величины, меньшей напряжения горения. Изменение сеточного напряжения не влияет на режим горения разряда, так как заряженные частицы образуют вокруг сетки объёмный заряд того или иного знака, поле которого компенсирует поле, создаваемое потенциалом сетки.

Сточки зрения применения тиратроны можно разделить на три группы:

1)релейные тиратроны;

2)тиратроны, выполняющие логические операции (логитроны);

3)измерительные и индикаторные тиратроны.

7.1.5. Переключаемые световые индикаторы

Световые индикаторы тлеющего разряда получили применение для качественного контроля и количественного учёта регистрируемых величин. Наиболее распространённым классом индикаторов, применяемых для количественного учёта, являются приборы, основанные на переносе разряда от одних электродов к другим.

7.1.6. Многоканальные счетные и коммутирующие приборы (декатроны)

Для регистрации импульсов, поступающих на вход того или иного устройства, применяются счётные и коммутирующие приборы тлеющего разряда с режимом работы, базирующимся на переносе заряда от одних электродов к другим и отражении такого переноса в виде светового луча, перемещающегося по шкале прибора с пронумерованными позициями. При десятичном счёте число электродов, принимающих разряд, кратно десяти и такие приборы получили название декатронов. Многоанодные приборы аналогичного типа называются полиатронами.

7.2. Газоразрядные приборы, основанные на использовании излучения плазмы

7.2.1. Газоразрядные источники света

Газоразрядным источником света называют прибор, в котором излучение видимого диапазона возникает в результате различных процессов, связанных с прохождением электрического тока через газ. В зависимости от того, что является основным источником излучения, газоразрядные лампы подразделяются на:

122