1.7. Тетрод

Для уменьшения глубины отрицательной обратной связи в триод было предложено ввести вторую сетку между анодом и первой, управляющей сеткой. Назначение этой сетки состоит в экранировании управляющей сетки от анода, поэтому и называется эта вторая сетка экранирующей или экранной, прибор же называют тетродом. На экранирующей сетке цепью питания обеспечивается положительный потенциал, обычно в 1,5 – 2 раза меньший, чем потенциал анода, по переменной составляющей экранирующая сетка обычно заземлена через конденсатор. В результате видоизменяются вольт-амперные характеристики электровакуумного прибора, главным образом, это выражается в росте внутреннего сопротивления и коэффициента усиления напряжения (до нескольких тысяч). В то же время при усилении больших сигналов напряжение на аноде в отдельные моменты становится меньше напряжения на экранной сетке, и ток анода резко снижается, а ток экранной сетки также резко возрастает, крутизна характеристики и коэффициент усиления падают, характеристики прибора в целом становятся существенно нелинейными. Это явление носит название «динатронный эффект». Кроме внесения существенной нелинейности в характеристики, динатронный эффект вызывает перегрев экранной сетки.

Анализ динатронного эффекта в тетроде показал, что источником его являются сравнительно медленные вторичные электроны, вылетающие из анода при его бомбардировке первичными электронами. Вторичные электроны образуют перед анодом область отрицательного пространственного заряда, замедляющую первичные электроны и снижающую ток анода.

Первый способ, позволяющий практически устранить динатронный эффект, заключается в том, что первичные электроны, движущиеся к аноду от катода, фокусируют в узкие потоки – лучи специальными лучеобразующими пластинами. Электронная лампа, построенная по такому принципу, называется лучевым тетродом. Лучеобразующие пластины имеют низкий потенциал (обычно они соединены с катодом), поэтому поток электронов концентрируется в пространстве между ними и своей большой плотностью образует пространственный заряд, подавляющий движение вторичных электронов от анода к экранной сетке.

Согласно второму способу между анодом и второй сеткой помещают еще одну сетку под низким потенциалом, предназначенную для улавливания вторичных электронов, вылетающих из анода. Первичные электроны имеют более высокую скорость, чем вторичные, поэтому лишь малая их часть попадает в цепь этой сетки. Эту третью сетку называют защитной или противодинатронной, а лампу с тремя сетками называют пентодом.

Лучевой тетрод и пентод по сравнению с триодом имеют лучшие усилительные свойства: больший коэффициент усиления и способность усиливать более высокие частоты сигнала. Вместе с тем между областями применения этих приборов есть различия. Лучевые тетроды преимущественно используют в каскадах усиления мощности, а пентоды – в каскадах усиления напряжения, то есть, относительно слабых сигналов.

Поскольку лучевой тетрод имеет две, а пентод – три сетки, возможно управление током анода при воздействии переменными напряжениями на две или три сетки одновременно, однако крутизна зависимости анодного тока от напряжения на второй и третьей сетках существенно меньше крутизны по первой сетке. Причина в том, что, во-первых, первая сетка находится вблизи катода, иногда на очень малых (до долей миллиметра) от него расстояниях, и во-вторых, расстояние между соседними витками первой сетки меньше, чем между витками других сеток.

В свое время были разработаны и серийно выпускались лампы с четырьмя сетками – гексоды и с пятью сетками – гептоды. Их применяли в составе супергетеродинных радиоприемников в качестве лампы гетеродина и одновременно лампы преобразователя частоты. Позднее появились комбинированные лампы, в частности, пентод-триоды, нашедшие широкое применение в ламповых телевизионных приемниках. От многосеточных комбинированные лампы отличаются тем, что в гексоде и гептоде один катод и один анод, то есть, используется единый электронный поток, в то время как в комбинированных лампах, например, в пентод-триоде, отдельно существуют пентод и триод, каждый со своим набором электродов и со своим электронным потоком, общими у них являются лишь стеклянный баллон и вводы подогревателя. Широко применялись двойные лампы: диоды, триоды, лучевые тетроды, в них на два анода и два комплекта сеток (в триодах и тетродах) приходились один общий или два отдельных катода.