Характеристики триода

1. анодно-сеточные характеристики

i_a = f (U_c) при U_a = const;

2. сеточные характеристики

i_c = f (U_c) при U_a = const;

3. анодные характеристики:

i_a = f (U_a) при U_c = const;

4. сеточно-анодные характеристики:

i_c = f (U_a) при U_c = const.

Покажем на графике семейство 1 и 2 групп характеристик (рисунок 1.6):

U_а2 = 0

U_c = const

U_c = const

i_a, i_c

U

U_а1 > U_a2 > U

U_а3 > U_a2 > U_a1

Рисунок 1.6 – Анодно-сеточные и сеточные характеристики триода

i_a, i_c

Чем выше U_a тем больше (i_a) сдвигается влево АСХ характеристика i_a = f (U_c), а характеристика для сеточного тока проходит ниже. Т. е. чем выше U_a тем больше U_a при данном сеточном напряжении. Зато сеточный ток i_c становится меньше, т. к. усилившееся поле анода не дает многим e^– притягиваться к сетке. Теперь рассмотрим 3 и 4 группы характеристик (рисунок 1.7).

-U_c4

-U_c3

-U_c2

-U_c1

U_c = 0

+U_c5

+U_c6

+U_c7

U_а

i_c

i_{c max}

U_а = 0

Рисунок 1.7 – Анодные и сеточно-анодные характеристики триода

Анодная характеристика при U_c = 0 идет из начала координат. Для более низких сеточных напряжений (U_c1 – U_c4). Анодные характеристики для положительных U_c (U_c5 – U_c6) идут из начала координат и имеют выпуклость влево, а не вправо (т. е. при большем «+» U_c, i_a больше).

Сеточно-анодные характеристики (штриховые) даны только для положительных U_c, т. к. при отрицательных U_c тока сетки нет. При U_a = 0, i_c = max и тем больше, чем выше сеточное напряжение.

При увеличении U_a ток сетки сначала резко снижается в следствии токораспределения между сеткой и анодом, а затем уменьшается незначительно.

Применяются триоды как приемно-усилительные элементы малой мощности для усиления низкой частоты и детектирования (т. е. выделения сигналов низкой частоты из общего сигнала), а также применяются в генераторах, в усилителях радиочастоты, в электронных стабилизаторах напряжения.

Тетроды и пентоды

+

А

Тетроды – это четырехэлектродные лампы, имеют вторую сетку, которая называется экранирующей, и расположена между управляющей сеткой и анодом (рисунок 1.8). Экранирующая сетка предназначена для повышения коэффициента усиления µ и внутреннего сопротивления R_i. К экранирующей сетке, примем индекс C₂, а к управляющей сетке – C₁.

-

-

+

ЭС

УС

К

Рисунок 1.8 – Конструкция тетрода

Если экранирующая сетка соединена с катодом, то она экранирует катод и управляющую сетку от действия анода. Экранирующая сетка перехватывает большую часть электрического поля анода и сквозь экранирующую сетку проникает только небольшая часть силовых линий от анода. Ослабление поля анода экранирующей сеткой учитывается проницаемость этой сетки D₂. Электрическое поле, проникающее через ЭС, далее перехватывается управляющей сеткой с проницаемостью D₁. Проницаемость тетрода есть произведение проницаемостей УС и ЭС:

D = D₁ D₂

Величина D, показывает, какую долю воздействия напряжения управляющей сетки на катодный ток составляет, воздействие напряжения анода. Например, если D = 0,01, то означает, что анодное напряжение в 1 В влияет на катодный ток также как 0,01 B напряжения УС. Т. к. коэффициент усиления µ = = , то при = 0,01, µ = 100. Т. е. с помощью двух сеток достигается высокий коэффициент усиления µ и высокое внутренне сопротивление R_i (т. к. µ = SR_i, т. е. R_i = ).

При этом если на экранирующую сетку подано значительное напряжение, то анодно-сеточные характеристики тетрода получаются «левыми», т. е. тетрод может работать в области отрицательных сеточных напряжений.

Недостатком тетрода является так называемый динатронный эффект. Электроны, ударяя в анод, выбивают из него вторичные электроны. Вторичная эмиссия анода существует во всех лампах, но в диодах и триодах она не вызывает последствий. В этих лампах вторичные электроны, вылетевшие из анода, возвращаются на него т. к. анод имеет наибольший положительный потенциал, и тока вторичных электронов не возникает.

В тетроде вторичная эмиссия анода не проявляет себя, если напряжение ЭС меньше напряжения A, если же тетрод работает с нагрузкой, то при увеличении анодного тока напряжение A может стать меньше напряжения на ЭС. Тогда вторичные электроны, вылетевшие с A, притягиваются к ЭС. Возникает ток вторичных электронов i_a2, направленный противоположно току первичных электронов i_a1. Общий анодный ток уменьшается, а ток ЭС увеличивается i_a2. Это и есть динатронный эффект анода.

Динатронный эффект в тетроде вреден, т. к. возникает резкая нелинейность анодных и анодно-сеточных характеристик, что создает нелинейные искажения при усилении.

Пентодами называют пятиэлектродные лампы. В них еще сильнее выражены положительные свойства тетродов и устранен динатронный эффект.

+

А

В пентоде имеется еще одна сетка, расположенная между анодом и экранирующей сеткой. Ее называют защитной сеткой, т. к. она защищает лампу от динатронного эффекта. Защитная сетка обычно соединяется с катодом, т. е. имеет нулевой потенциал относительно катода и отрицательный относительно анода (рисунок 1.9).

-

-

+

К

УС

ЗС

ЭС

Рисунок 1.9 – Конструкция пентода

Действие защитной сетки состоит в том, что между ней и анодом создается электрическое поле, которое тормозит, останавливает и возвращает на анод вторичные электроды, выбитые из анода. Они не проникают на экранирующую сетку и динатронный эффект полностью устраняется.

Пентоды отличаются от тетродов более высоким (µ) коэффициентом усиления, достигающим иногда нескольких тысяч. Это объясняется тем, что защитная сетка выполняет роль дополнительной экранирующей сетки. Возрастает и внутреннее сопротивление R_i. Крутизна S такая же, как у триодов и тетродов, т. е. в пределах 1 – 50 мA / B. Параметры тетродов и пентодов определяются аналогично параметрам триодов. Анодно-сеточные характеристики у пентодов такие же, как у тетрода, т. е. «левые» или расположенные в области отрицательных напряжений. Рассмотрим более подробно эти характеристики (рисунок 1.10).

U_c1

U_a1

U_a1

U_a1

U_a2

U_a2

U_a2

U_a1

U_a2

U'_c1

U'_c2

U''_c1

U''_c2

i_a2, i_c2

Рисунок 1.10 – Анодно-сеточные характеристики пентода

На графике изображены анодно-сеточные характеристики пентода или тетрода при двух различных значениях напряжения на аноде, причем U_a2 > U_a1. Каждая пара характеристик, расположенных близко одна от другой, соответствует определенному напряжению характеризующей сетке, где U"_a2 > U'_a1. Из графика видно, что наибольшее изменение анодного тока наблюдается при изменении напряжения на экранирующей сетке, нежели при изменении U_a.

Характеристики для тока экранирующей сетки (---), показанные штриховыми линиями, идут ниже, т. к. ток экранирующей сетки i_c2 меньше анодного. Начальные точки характеристик совпадают, т. е. лампа запирается одновременно и по анодному току i_a и по току экранирующей сетки i_c2.

Рассмотрим семейство анодных характеристик пентода (или тетрода) при U_c2 = const и при U_c3 = const (рисунок 1.11).

- 6 В

- 4 В

0

- 2 В

U_c1 = + 2 В

U_a

i_a

Рисунок 1.11 – Анодные характеристики пентода (или тетрода)

Из графика видно, что чем больше отрицательное напряжение на управляющей сетке, тем меньше i_a и тем ниже проходят характеристики.

C₂

C₁

К

А

Кроме пентодов были разработаны так называемые лучевые тетроды. В них динатронный эффект устранен путем создания для вторичных электронов потенциального барьера, расположенного между экранирующей сеткой и анодом (рисунок 1.12).

А в лучевом тетроде, по сравнению с обычным, увеличено расстояние между экранирующей сеткой и анодом, а управляющая и экранирующая сетки имеют одинаковое число витков, причем витки их расположены точно друг напротив друга. Тогда электроны летят от K к A более плотными пучками или «лучами», т. е. возрастает плотность объемного заряда, что вызывает понижение потенциального барьера в пространстве между анодом и экранирующей сеткой. А если U_a ниже, чем U_c2, то в этом пространстве образуется потенциальный барьер для вторичных электронов.

Тетроды используются в качестве приемно-усилительных ламп, мощных модуляторных ламп для импульсной работы (т. е. ламп, осуществляющих управление колебательным процессом по амплитуде, частоте, фазе), в генераторах и передатчиках.