69

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра телевидения и управления (ТУ)

В.Ф. Коновалов

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ

Учебное пособие

2004

Введение

Учебное пособие предназначено для самостоятельного изучения студентами специальностей 201400 «Аудиовизуальная техника», 201500 «Бытовая радиоэлектронная аппаратура», 230700 «Сервис электронных систем безопасности» раздела курса «Электроника» «Приборы вакуумной электроники», вынесенного на самостоятельную проработку.

Электровакуумные приборы

1. Электронные лампы

1.1. Общая характеристика. Режимы работы

Электронная лампа представляет собой стеклянный, металлостеклянный или металлокерамический баллон, в который заключена система электродов (рис. 1.1). Электрический ток в лампе создается потоком свободных электронов, испускаемых катодом. Помимо катода, в лампе имеется анод, который принимает электроны. В лампах с числом электродов три и более между катодом и анодом помещают одну или несколько сеток. Током управляют с помощью электрического поля, создаваемого напряжениями, приложенными между электродами лампы. Из баллона лампы частично удален воздух. Разрежение остаточного газа внутри баллона устанавливается равным 10^-6 мм. рт. столба или менее. При таком давлении в приборе среднестатистическая длина свободного пробега электрона получается большей, чем расстояние между электродами. Это означает, что вероятность столкновения электрона с молекулами остаточного газа в пределах междуэлектродного - промежутка мала и ионизация газа отсутствует. Ток в лампе будет чисто электронным. В процессе эксплуатации давление внутри прибора может повыситься из-за выделения газа электродами лампы или в результате просачивания воздуха через спаи баллона . Для поддержания вакуума на заданном уровне внутрь баллона вводят газопоглотитель. Он связывает остаточный газ и стабилизирует давление внутри прибора в течение гарантированного срока службы.

Электронные лампы работают в условиях электрических, механических и климатических внешних воздействий. В соответствии с этим различают электрические, механические и климатические режимы работы ламп и вообще электронных приборов. Условия режима определяются его параметрами. Для электрического режима параметрами, например, являются токи электродов и напряжения между ними, а также частота приложенного напряжения; для механического режима параметрами могут быть ускорение и интенсивность вибраций и ударов; для климатического режима — соответственно давление, влажность и температура окружающей среды.

Специальными стандартами или техническими условиями устанавливаются номинальный и предельный режимы работы электронных приборов. Номинальный режим характеризует условия работы, на которые рассчитана данная лампа. Предельный режим определяет максимально или минимально допустимые параметры лампы.

К электродам ламп, работающих в радиотехнических устройствах, можно подключать источники как постоянных, так и переменных напряжений. Условия работы лампы существенным образом зависят от частоты переменного напряжения. В связи с этим различают три вида "электрического режима: статический, динамический и квазистатический. Если напряжения на электродах лампы постоянны, режим работы называют статическим. В этом случае все параметры режима остаются неизменными. Режим, при котором хотя бы один из параметров меняется во времени, называется динамическим. Если параметры меняются настолько медленно, что режим работы лампы в любой момент времени несущественно отличается от статического, и для лампы остаются справедливыми с определенной степенью точности законы статического режима, то такой режим называется квазистатическим. В динамическом режиме связи между параметрами, характерные для статического режима, нарушаются.

Динамический режим не следует отождествлять с режимом нагрузки или рабочим режимом, когда в цепь одного из электродов лампы включают резисторы, колебательные контуры и другие элементы, которые называют нагрузкой. Существо определения статического, квазистатического и динамического режимов не зависит от того, включена нагрузка или нет. Различие в режимах обусловлено физическими законами протекания тока между электродами при изменении частоты приложенного напряжения. В статическом режиме электрон пролетает рабочее пространство лампы при строго постоянных напряжениях на электродах. В квазистатическом режиме один из параметров, например, напряжение, за время пролета электрона изменяется настолько мало, что этим изменением можно пренебречь. Тогда можно считать, что электрон пролетел рабочее пространство при почти неизменном напряжении, и в этом отношении квазистатический режим несущественно отличается от статического. В динамическом режиме за время пролета электрона напряжение, приложенное к электродам, может измениться существенно. Это повлияет на величину и характер тока между электродами. Динамический режим имеет место в приборах, работающих на сверхвысоких частотах.