Тиратрон

Они используются для выпрямления переменного тока и как реле в автоматике, телеуправлении, импульсной технике, радиолокации и других областях. По многим свойствам тиратроны сходны с газотронами, но сетка позволяет управлять моментом возникновения разряда. Устройство тиратрона приведено на рис. 6.

баллон 4, катод 7, анод 3, сетка 2

Рис. 6. Устройство тиратрона

Сетка в тиратроне обладает более ограниченным действием, нежели в вакуумных триодах: с помощью сетки можно только отпереть тиратрон, но нельзя изменять (регулировать) анодный ток. После возникновения разряда сетка теряет управляющее действие и тиратрон не отличается по свойствам от газотрона. Прекратить разряд в тиратроне можно только понижением анодного напряжения до величины, при которой дуговой разряд не сможет существовать, или разрывом анодной цепи.

Роль сетки в тиратроне заключается в том, что при положительном напряжении анода можно держать тиратрон в запертом состоянии с помощью отрицательного напряжения сетки. При уменьшении этого напряжения или повышении анодного в тиратроне возникает разряд, то есть тиратрон отпирается. Чем больше отрицательное напряжение сетки, тем при более высоком анодном напряжении возникает разряд. Это объясняется тем, что при отрицательном сеточном напряжении в промежутке сетка–катод существует тормозящее поле, которое создает высокий потенциальный барьер для электронов, эмиттированных катодом. Электроны не смогут преодолевать этот барьер и пролетать свкозь сетку к аноду. Уменьшение отрицательного потенциала сетки или увеличение анодного напряжения понижает потенциальный барьер на участке сетка–катод. Когда электроны начинают его преодолевать, то они движутся через сетку к аноду, набирают скорость, нужную для ионизации, и возникает дуговой разряд.

Зависимость между анодным напряжением возникновения разряда U_з и напряжением на сетке называется пусковой характеристикой или характеристикой зажигания тиратрона. (рис. 7, б)

Изменяя напряжение на сетке, можно менять напряженность электрического поля и управлять моментом начала разряда – “зажиганием” тиратрона. Напряжение на сетке, при котором возникает разряд, зависит также от анодного напряжения.

Рис. 7. Характеристики тиратрона а) – Ia = (Uc); б) пусковая характеристика

На рис. 7,а изображены зависимости анодного тока тиратрона от напряжения на его сетке I_а= (U_с) при различных значения анодного напряжения U_а. Для снятия характеристик сначала устанавливается U_а= 0, затем – большое отрицательное напряжение на сетке U_с. После этого устанавливается заданное значение U_а. При значительном отрицательном напряжении на сетке ток через прибор равен нулю. Если уменьшать напряжение на сетке, то наиболее быстрые электроны, преодолевая тормозящее действие поля, проходят сетку и устремляются к аноду. При некотором значении U_с = U_с.з происходит ионизация газа и скачком возрастает ток. Тиратрон зажигается. Дальнейшее изменение потенциала сетки от U_с.з в любом направлении не влияет на величину тока анода I_а, так как сетка теряет свое управляющее действие. Это объясняется нейтрализацией поля отрицательно заряженной сетки полем образовавшихся при разряде положительных ионов, притянутых к сетке. Прекратить разряд можно только при значительном понижении или выключении анодного напряжения.

Если увеличить потенциал анода , то разряд будет начинаться при более отрицательном напряжении на сетке , а ток возрастет, так как в результате роста скорости электронов увеличится коэффициент ионизации газа.

В тиратронах при достаточно больших анодных напряжениях может возникнуть самостоятельный тлеющий разряд между сеткой и анодом. Поэтому для каждого типа прибора существует предельно допустимое анодное напряжение. Чтобы устранить это вредное явление и повысить предельное напряжение, в тиратрон вводится еще одна, экранирующая сетка.

Тиратроны используются в схемах электронных реле, позволяющих при малых токах в управляющей цепи включать и выключать сильноточные устройства, а также в схемах выпрямителей переменного тока. В последнем случае, изменяя напряжение на сетке, можно легко управлять величиной выпрямленного тока.