2. Порядок выполнения работы
1. Ознакомить с измерительной схемой на рис. 3.3.
2. Поставить переключатель П1 в положение «Тетрод».
3. Снять семейство характеристик управляющей сетки Ia = f (Uc1) при постоянных напряжения на аноде Ua = 80 и 100 В и на экранирующей сетке
Uc2 = 40 В. Напряжение Uc1 при этом менять от 0 до -2 В с шагом 0,5 В. Результаты занести в таблицу.
4. Снять зависимости тока анода Ia и тока экранирующей сетки Ic2 от анодного напряжения при постоянных напряжениях на сетках: Uc1 = 0 b
Uc2 = 40 В. Анодное напряжение Ua при этом менять от 0 до 100 В с шагом
10 В. Результаты занести в таблицы.
5. Поставить переключатель П1 в положение «Пентод».
6. Снять семейство характеристик управляющей сетки в режиме п.З.
7. Снять анодную характеристику пентода Ia = f (Ua) в режиме п. 4. Результаты измерений по п.6, 7 занести в таблицы.
Рисунок 3.3 Принципиальная измерительная схема
3. Обработка результатов измерений
1. Построить графики всех зависимостей, измеренных по пп. 3, 4, 6, 7.
2. Определить параметры тетрода и пентода: S, Ri, µ, анодных и анодно-сеточных ВАХ.
4. Проанализировать и объяснить полученные результаты.
Контрольные вопросы
1. Конструкция и назначение тетрода и пентода.
2. Что такое динатронный эффект? Особенности анодных и сеточных ВАХ тетрода.
3. Как предотвращается динатронный эффект в пентоде и в лучевом тетроде?
4. Области применения многосеточных ламп.
Лабораторная работа № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИТРОНА
Цель работы: ознакомление с устройством, принципом действия, вольтамперной характеристикой, параметрами и областями применения газоразрядного стабилитрона.
1. Краткие теоретические сведения
Стабилитроном называется двухэлектродный ГРП, предназначенный для стабилизации напряжения. Вместе с дополнительными элементами схемы он входит в состав различных стабилизаторов напряжения.
Катод стабилитрона тлеющего разряда выполнен в виде полого цилиндра с активированной внутренней поверхностью (никель, покрытый слоем бария, цезия и редкоземельных элементов для уменьшения работы выхода электронов, а следовательно, и катодного падения потенциала). Полное падение напряжения на включенном стабилитроне равно сумме катодного падения и падения напряжения в плазме и поэтому мало зависит от тока (рис. 4.1).
Рисунок 4.1 ВАХ газоразрядного стабилитрона
Плотность катодного тока является величиной постоянной, определяемой материалом катода и родом газа. При малых токах в разряде участвует лишь небольшая часть поверхности катода. При увеличении напряжения питания Е или уменьшении ограничительного сопротивления r, включаемого последовательно со стабилитроном, ток во внешней цепи возрастает в соответствии с формулой
I = Icт + IR = (E – Ucт )/r (4.1)
Физически это обусловлено увеличением поверхности катода, эмиттирующей электроны, при постоянной плотности разрядного тока.
Падение напряжения на приборе остается постоянным вплоть до некоторого предельного значения тока, выше которого ток растет за счет увеличения коэффициента вторичной ионно-электронной эмиссии с ростом энергии ионов, бомбардирующих катод. При этом катод интенсивно распыляется и его активированная поверхность быстро разрушается.
Постоянство падения напряжения на стабилитроне в некоторой рабочей области токов используется в стабилизаторах напряжения. На этом участке ВАХ дифференциальное сопротивление прибора Ri = ΔUcт / ΔIcт должно быть как можно меньше (обычно оно порядка сотен Oм).
При практическом использовании стабилитрона в схеме стабилизатора напряжения его подключают параллельно нагрузке R, на которой должно быть стабилизировано напряжение. В неразветвленную часть цепи включают ограничительный резистор r (рис. 4.2).
Рисунок 4.2 Схема простейшего стабилизатора напряжения
на основе газоразрядного стабилитрона
Напряжение питания E = Ucт + r I (4.2)
Рабочую точку выбирают посередине горизонтального участка характеристики стабилитрона. При нестабильности источника питания ΔЕ нестабильность напряжения на нагрузке ΔUcт , как следует из (4.1) и (4.2), определяется выражением
ΔUcт = ΔE / (1 + r / Ri + r / R ) (4.3)
При r >> Ri нестабильность напряжения на нагрузке значительно меньше нестабильности напряжения питания. В этом и состоит сущность стабилизации. Физически это означает, что все колебания тока, обусловленные нестабильностью источника питания стабилитрон «берет на себя», а ток в нагрузке остается практически постоянным. Поэтому понятно, что эффективность стабилизации тем выше, чем меньше Ri.
Опорные стабилитроны для высококачественных электронных стабилизаторов характеризуются следующими параметрами:
- нестабильность напряжения стабилизации ( порядка 0,1 В за 20 ч);
- температурный коэффициент напряжении стабилизации (около 6 мВ/ С в диапазоне температур от -60 до +100 С).