2 лаба
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра РТЭ
ОТЧЕТ по лабораторной работе №2
по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника» Тема: Исследование процесса отбора катодного тока в триодах с
термокатодами
Студент гр. 6209 |
|
Тойкка А.С. |
|
Преподаватель |
|
|
Шевченко С.А. |
Санкт-Петербург
2018
Цель работы.
Экспериментальное изучение основных законов отбора катодного тока в
триодах с термокатодами.
Основные справочные данные исследуемых триодов с
термокатодами.
Iamax= 18 мА
Uamax= 150 В
D= 0,05
Измерительные схемы.
Рисунок 1- Измерительная схема для триода с термокатодом
2
Краткие теоретические сведения
Отбор Iк в любой лампе с сетками происходит так же, как и в некотором эквивалентном диоде, у которого анод расположен в плоскости первой сетки и имеет потенциал Uд1, вызывающий в диоде такой же Iк , какой в реальной лампе вызывает совместное действие потенциалов всех электродов. Поэтому
для любой лампы с сетками закон «степени 3/2» имеет вид |
I G U 3 2 |
при |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
э |
д1 |
|
условии, что шаг первой сетки h меньше расстояния от нее до катода xс1 |
(т. |
||||||||
е. h xс1). Gэ |
6 |
|
Fс1 |
|
|
|
|
|
|
2,33 10 |
K |
|
, |
Uд1 |
Uд Uc DUа |
(для |
триодов), |
||
x2 |
|||||||||
|
|
|
с1 |
|
|
|
|
|
|
Uд1 Uc1 DUc2 |
D1D2Uа (для тетродов |
и пентодов), где |
Fс1 |
площадь |
поверхности сетки; D, D1, D2, D3 коэффициенты прямой проницаемости сеток; Uс , Uс1, Uс2, Uс3 потенциалы этих сеток.
Обычно, D D1 D2 0,01. . .0,05 и D3 0,1. . . 0,2, поэтому влияние Uа
и Iк в тетродах и пентодах мало и им часто пренебрегают.
Экспериментальное изучение режимов и законов отбора Iк в конкретных типах электронных ламп с сетками осуществляется, как правило, с помощью различных статических характеристик катодного тока. В триодах, где Iк = Iа
при Uс 0, для этих целей могут быть использованы также анодно-сеточные
Iа f Uc и анодные Iа f Uа характеристики. Координаты начальных точек этих характеристик будут определяться следующими равенствами: Uа0 Uc / D и Uc0 DUа , что указывает на взаимную параллельность характеристик внутри каждого семейства. Однако на практике характеристики далеко не всегда параллельны. Примером тому являются статические характеристики реального триода.
3
Рисунок 2 – Анодно-сеточная х-ка (слева) и анодная х-ка (справа)
Исследования показали, что причиной указанной непараллельности характеристик является «островковый» эффект, сущность которого заключается в неравномерности отбора электронного тока с поверхности катода, обусловленной неоднородностью ускоряющего электрического поля вдоль этой поверхности. Такое явление наблюдается тогда, когда шаг сетки h xc , т. е. при условии несводимости триода к эквивалентному диоду. При островковом эффекте проницаемость непостоянна. К статическим параметрам диодов и триодов относятся следующие: внутренняя проводимость лампы по
катодному току giк dIк / dUа при Uс |
const, или обратная ей величина |
Riк 1/ giк внутреннее сопротивление |
по катодному току. Значение giк |
можно рассчитывать либо аналитически по формуле, получающейся после дифференцирования закона «степени 3/2», либо графоаналитически, используя анодные характеристики ламп и приближенное соотношение
где Iк – малые приращения катодного тока и анодного напряжения вокруг точки, в которой необходимо найти giк (рис. 2.5).
Коэффициент управления катодным током в триоде (или крутизна катодно-сеточной характеристики триода) Sк dIк / dUс при Uа const. Этот коэффициент так же, как и giк , имеет единицу измерения проводимости и может быть рассчитан либо аналитически, либо графоаналитически с
использованием приближенного соотношения |
Sк Iк / Uс при Uа const |
||||
(рис. 2.4). Обычно Sк |
выражается в единицах проводимости в ампер/вольт или |
||||
миллиампер/вольт. |
|
|
|
|
|
Статический |
коэффициент |
усиления |
лампы по |
катодному |
току |
μк dUa / dUc при |
Iк сonst. |
Аналитический расчет |
показывает, |
что |
|
|
|
4 |
|
|
|
к SкRiк : по характеристикам |
этот параметр может |
быть определен с |
помощью соотношения μк Ia / Uc при Iк сonst. |
|
|
Максимально допустимая |
мощность рассеяния |
на аноде P0max . |
Значение P0max Iа предUа зависит от конструкции анода и определяет собой
предельный температурный режим его работы. Для того чтобы при измерениях характеристик лампы не допустить выделение на аноде мощности больше, чем P0max, необходимо следить за тем, чтобы анодный ток не превышал
предельного значения |
I |
а пред |
P |
/ U . |
|
|
а max |
a |
|
Первеанс электронного потока |
p Iк / Uа3/2 – параметр, определяющий |
силы взаимного расталкивания электронов в потоке, вызывающие, в частности, расширение электронного потока. В диоде при отборе Iк в режиме пространственного заряда значение первеанса электронного потока равно значению первеанса диода (т. е. р G ), которое не зависит от Uа и определяется только конструктивными размерами диода. В триоде первеанс всегда зависит от потенциала сетки и поэтому может регулироваться в широких пределах.
5
Обработка результатов эксперимента.
Измерение анодных характеристик триода
Таблица 1. Анодные характеристики для Uc= - 2 В
U, В |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
|
120 |
140 |
I, мА |
0 |
0 |
0,2 |
0,4 |
1 |
3 |
|
5 |
7 |
|
|
Таблица 2. Анодные характеристики для Uc= - 1,5 В |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U, В |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
|
120 |
140 |
I, мА |
0 |
0 |
0,3 |
1 |
2,4 |
5 |
|
8 |
10 |
|
Таблица 3. Анодные характеристики для Uc= - 1 В |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U, В |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
|
120 |
|
I, мА |
0 |
0 |
1 |
2,3 |
5 |
8 |
|
11 |
|
|
Таблица 4. Анодные характеристики для Uc= - 0,5 В |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U, В |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
|
120 |
|
I, мА |
0 |
0,4 |
2,2 |
5 |
8 |
11 |
|
15 |
|
|
|
Таблица 5. Анодные характеристики для Uc= 0 В |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U, В |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
|
120 |
|
I, мА |
0 |
0,8 |
4 |
7 |
10,8 |
14 |
|
18 |
|
Рисунок 3 – Анодные характеристики триода
6
Анодно-сеточные характеристики |
|
|
|
|
|
|
||||
Таблица 6. Анодно-сеточные характеристики при Ua= 50 B |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uc, B |
-2 |
-1,5 |
-1 |
|
-0,5 |
0 |
|
|
|
|
I, мА |
0,2 |
0,4 |
1,8 |
|
3,8 |
6 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 7. Анодно-сеточные характеристики при Ua= 100 B |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uc, B |
-3,5 |
-3 |
-2,5 |
|
-2 |
-1,5 |
|
-1 |
-0,5 |
0 |
I, мА |
1 |
2 |
3 |
|
5 |
7 |
|
10 |
13 |
15 |
|
Таблица 8. Анодно-сеточные характеристики при Ua= 150 B |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uc, B |
-3 |
-2,5 |
-2 |
|
-1,5 |
-1 |
|
-0,5 |
0 |
|
I, мА |
5 |
8 |
10 |
|
13 |
17 |
|
20 |
25 |
|
Рисунок 4 – Анодно-сеточные харатеристики триода
Зависимость первеанса от потенциала
Uд1 Uд Uc DUа = -2 + 0,05*60= 1 В
|
Таблица 9. Первеанс при Uc= -2 В |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uд, В |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
|
|
|||
P, мА/В1,5 |
|
0,4 |
0,354 |
0,577 |
0,625 |
0,626 |
|
|
||||
|
|
|
Таблица 10. Первеанс при Uc= -1,5 В |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uд, В |
|
|
0,5 |
|
1,5 |
|
2,5 |
|
3,5 |
4,5 |
5,5 |
|
P, мА/В1,5 |
|
0,84853 |
0,5443 |
0,6072 |
0,7636 |
0,8381 |
0,7753 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 11. Первеанс при Uc= -1 В |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uд, В |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
5 |
|
|
||
P, мА/В1,5 |
1 |
0,8132 |
|
0,9623 |
1 |
|
0,9839 |
|
|
||
|
|
|
|
|
Таблица 12. Первеанс при Uc= -0,5 В |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uд, В |
|
|
0,5 |
|
1,5 |
|
2,5 |
3,5 |
4,5 |
5,5 |
|
P, мА/В1,5 |
|
1,1313708 |
|
1,19753 |
|
1,2649 |
1,2218 |
1,1523 |
1,1629 |
Таблица 13. Первеанс при Uc= 0 В
Uд |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
P,mА/В1,5 |
0,8 |
1,41421 |
1,3472 |
1,35 |
1,2522 |
1,2247 |
Рисунок 5 – Зависимость первеанса от действующего напряжения
Расчет статистических параметров Sк , Riк и к .
8
Выводы.
Исходя из анодных характеристик триода ( рис.3) при Uc=0 В
зависимость Ia=f(U) имеет линейный характер, затем при уменьшении напряжения на сетке в анодной зависимости начинает ярко выражаться область перегиба, причем, чем больше по модулю напряжение сетки, чем дальше смещается окрестность точки перегиба ( при Uc=-1 B точка перегиба при U= 65 B, при Uc=-2 B точка перегиба при U= 80 В). Зависимость и значение первеанса мы можем регулировать сеточным и анодным напряжениями. В рамках лабораторной работы его значение лежит в пределах от 0,3 1,5 мА*В-1,5. При
Uc= -0,5 В первеанс практически не менятся в диапозоне действующих значений от 0 до 6 В (рис.5)
9