Газоразрядные приборы.

В газоразрядных приборах электроны, эмиттируемые катодом, двигаются в ат­мосфере газа. Сталкиваясь с атомами газа, электроны отдают свою энергию и производят возбуждение или ударную иони­зацию атомов. В последнем случае образуются новые электроны и положительные ионы. Разряды в газе принято делить на неса­мостоятельные и самостоятельные. Несамостоятельным называ­ется такой разряд, который может длительно существовать при условии подведения энергии извне, например нагреве катода, радиоактивном облучении, облучении космическими лучами и т. д. При самостоятельном разряде электроны и ионы образу­ются за счет энергии поля и самого разряда. Наиболее широко применяются приборы самостоятельного разряда. Вольтамперная характеристика газоразрядного прибора приведена на рис. 2. На участке ток через прибор определяется несамо­стоятельным, тихим разрядом. На участке возникает само­стоятельный тлеющий разряд. Движущиеся электроны приоб­ретают скорость, достаточную для ионизации газа, а положи­тельные ионы, бомбардируя катод, выбивают из него электроны. Разряд не прекращается при охлаждении катода. Характерным для тлеющего разряда является значительное изменение тока при малом изменении анодного на­пряжения . Это объясняется тем, что тлеющий разряд начинается в ограниченном объеме пространства и охватывает лишь часть поверхности катода. При небольшом увеличении разряд распределяется на всю по­верхность катода. По мере повыше­ния анодного напряжения (участок ) разряд переходит в дуговой.

Широкое применение нашли приборы, работающие в режиме тлеющего разряда. Это неоновые лампы, цифровые индикаторные приборы и т. д. Двухэлектродные неоновые лампы используются в качестве индикаторов сигналов или напряжений, в реле време­ни и т. д. В цифровых индикаторных лампах в стеклянном баллоне размеще­ны девять катодов, выполненных по про­филю цифр из проволоки, а анод выполнен из проволочной сетки. Все электроды имеют самостоятельные выводы. При подаче напряжения на один из катодов в прикатодной области возникает тлеющий разряд, воспроизводя­щий форму этого катода. Широко используются двухэлектродные сигнальные лампы — светодиоды, в которых при наличии напряжения между электро­дами возникает тлеющий разряд. Сигнальные лампы применя­ются для индикации наличия напряжения в цепях постоянного или переменного тока.

Рис. 2.

Управляемым газоразрядным прибором является тиратрон. Кроме анода и катода, этот прибор имеет одну или две управля­ющие сетки. Баллон тиратрона заполнен смесью неона и аргона. На рис. 3 изображена схема включения триодного тиратрона «МТХ-90». При напряжении от до между сеткой и катодом возникает начальный разряд. Ток анода при этом равен нулю.

При некотором значении сеточного тока, называемом током зажигания, энергия электронов достаточна для развития тлеющего разряда в промежутке анод-катод. Теперь эмиссия электронов из катода происходит за счёт бомбардировки его поверхности ионами. После возникновения тлеющего разряда между анодом и катодом сетка теряет свои управляющие свойства (рис. 4), т. к. заряженные частицы создают вокруг нее плотную оболочку, нейтрализующую поле сетки. На рис. 5 приведена характеристика зажигания тиратрона — зависимость напряжения на аноде , при котором возникает тлеющий разряд от тока сетки .

Прекратить ток через тиратрон можно, уменьшив на время деионизации (исчезновение ионизации) газа напряжение до величины, когда тлеющий разряд прекращается. После этого сетка вновь обладает управляющими свойствами и может вызвать зажигание тиратрона.

Рис. 3. Рис. 4. Рис. 5.

Согласно рис. 6 при заданном напряжении на сетке и токе сетки тлеющий разряд между анодом и като­дом возникает при определенном зна­чении . При увеличении анодный ток несколько возрастает, а при уменьшении ток продолжает про­текать при до за счет выбивания электронов из катода при бомбардировке катода ионами (рис. 6). Такая неоднозначная, гистерезисная зависимость то­ка от напряжения наблюдается и в двухэлектродных неоно­вых лампах.

Рис. 6.