Триоды устройство и принцип действия

Триоды устройство и принцип действия

Триод – трехэлектродная электронно-управляемая лампа, имеющая катод, анод и управляющий электрод, который обычно имеет форму сетки. Основой электровакуумного диода является триодная ЭВС. Конструкция триода в общих чертах подобна конструкции электровакуумного диода, но в отличие от последнего он содержит дополнительный электрод.

Схема по­перечного сечения системы электродов триода показана на рис.1, где 1 — анод, 2 — сетка, 3 -катод, 4 — траверсы (стойки крепления) анода, 5 — траверсы сет­ки. Сетка предназначена для уп­равления анодным током и распо­лагается вблизи катода. Как пра­вило, сетка изготовляется в виде спиральной проволоки из никеля, молибдена, вольфрама и не­которых других материалов. С целью уменьшения температуры нагрева за­частую сетку чернят, а для уменьшения эмиссии ее покрывают слоем материала (золота, платины и др.), имеющего большую ра­боту выхода.

Сетка укрепляется на ножке лампы с помощью траверс. В не­которых случаях с целью обеспечения жесткости конструкции и во избежание коротких замыканий с катодом при расположении его вблизи сетки витки сетки навиваются на рамку, внутри ко­торой располагается катод в виде сплюснутого с двух сторон цилиндра. Такие сетки получили название рамочных. Они исполь­зуются в тех случаях, когда расстояние между сеткой и катодом составляет десятки микрометров.

Принцип действия триода (управления анодным током) заключается в управлении потоком электронов путем изменения на­пряжений управляющей сетки и анода, воздействующих на потенциальный барьер, создаваемый пространственным зарядом электронов, эмитируемых нагретым катодом.

Триод чаще всего используется при включении по схеме с общим катодом (рис.2), поэтому в дальнейшем потенциалы электродов от­считываются относительно катода, потенциал которого принимает­ся равным нулю. По этой причине отпадает необходимость в двой­ных индексах при обозначении напряжений.

Обычно триод используется в режиме, при котором анод име­ет потенциал в несколько десятков или сотен вольт. Потенциал сетки, как правило, в 10 — 100 раз меньше и может быть как отрицательным, так и положительным. Напряжение накала катода в триоде, как и в диоде, поддерживается неизменным.

В триоде анодный ток обусловлен дей­ствием двух напряжений: анодного и сеточного . С этими напряжениями связаны электрические поля в междуэлектрод­ном пространстве триода и, в частности, результирующее поле в пространстве между катодом и сеткой, оказывающее воздейст­вие на пространственный заряд у катода, а значит, и на ток катода.

На рис.3а показана схема взаимного расположения элект­родов в триоде, а на рис.3б — кривые распределения потенциала в междуэлектродном пространстве в плоскости, проходящей между вит­ками сетки. След этой плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа, отображен на рис.3а прямой

Пусть при положительном анодном напряжении = на сетку подано такое отрицательное напряжение = , что тормозящее электрическое поле, создаваемое зарядом сетки в промежутке между катодом и сеткой, настолько компенсирует ускоряющее поле, проникающее сквозь сетку от анода к катоду, что результирующее поле в сечении по линии, ортогональной оси и обозначенной “ ”, становится тормозящим, а по-

тенциальный минимум таким, что вылетевшие из катода электроны преодолеть его не могут (линия 1). В этом случае ток катода равен нулю.

По мере уменьшения по модулю отрицательного напряжения сетки тормозящее поле сетки в промежутке сетка – катод будет ослабевать, и при некотором напряжении =

Читайте также:  Самые лучшие семена помидор для теплиц

При напряжении сетки = 0, если (линия 5), то электроны, пролетев сетку, попадают в тормозящее по­ле, движение их замедляется и вследствие этого плотность про­странственного заряда между сеткой и анодом увеличивается, что и отображено на рис.2бвыпуклостью кривой 5 на участке сетка — анод. Увеличению пространственного заряда способству­ет также возвращение к сетке некоторых электронов, летящих к аноду под углом, не равным 90°. Эти электроны при возвраще­нии к сетке могут не попасть на нее и пройти в пространство между сеткой и катодом, где действует поле, тормозящее их движение и возвращающее электроны снова в пространство между сет­кой и анодом. В результате электрон может совершить большое число колебаний (до 30-40), прежде чем попадет на сетку. Такой режим работы триода, когда не все электроны, пролетевшие плоскость сетки достигают анода, а частично возвращаются на сетку, образуя сеточный ток, получил название режима возврата.

В режимах прямого перехвата и возврата – режиме токораспределения – ток катода = + , а в режиме без сеточного тока = .

Трех электродная электронная лампа — триод отличается от диода наличием третьего электрода — управляющей сетки. Назначение сетки управлять электронным потоком лампы, т. е. ее током. Этот электрод в ранних конструкциях выполнялся в виде сетки, откуда и произошло название второй части этого электрода — сетка.

Рис. 14-1. Схема устройства триода.

Рис. 14-2. Устройство триодов с катодами косвенного (а) и прямого (б) накала и их условные обозначения.

В большинстве современных ламп этот элёктрод выполняется в виде проволочной спирали из вольфрама, никеля, молибдена или их сплавов. Сетка располагается вблизи катода (рис. 14-1) в пространстве между анодом и катодом. Витки сетки укрепляются при помощи держателей.

Катоды, так же как у диодов, применяются прямого накала, или подогревные. Устройство триодов и их условные обозначения на схемах даны на рис. 14-2.

Свойство сетки управлять анодным током триода позволило применить их для создания электронных усилителей, электронных генераторов, реле и т. д.

При соединении триода для работы создаются три цепи (рис. 14-3): цепь накала, цепь анода и цепь сетки, причем общая точка О двух последних цепей соединяется с катодом лампы. Этой общей точке О приписывается нулевой потенциал, и относительно нее определяются потенциалы остальных точек схемы.

Разность потенциалов между сеткой и катодом называется сеточным напряжением.

Если в диоде на электроны, вылетающие из раскаленного катода, действуют объемный заряд и электрическое поле, созданное одним анодным напряжением то в триоде электрическое поле между анодом и катодом создается не только анодным, но и сеточным напряжением При этом действие сеточного напряжения является более сильным, так как сетка расположена ближе к катоду, и, кроме того, она ослабляет влияние анодного напряжения, действуя как экран в электрическом поле анода.

Рис. 14-3. Схема включения триода.

Ради упрощения, как и выше (§ 13-6, а), будем считать, что анод и катод представляют собой плоские параллельные пластины, а плоская сетка расположена параллельно пластинам, ближе к катоду.

Читайте также:  Льготы работающему пенсионеру при увольнении

Если Сетка не присоединена к источнику напряжения, то при наличии одного анодного напряжения электрическое поле будет однородным и распределение потенциала между пластинами будет линейным (рис. 14-4, а). При этом сетка будет иметь потенциал, равный потенциалу точек поля, в которых она находится, так что не окажет влияния на поле лампы.

Соединив сетку с катодом, сообщим ей нулевой потенциал, отчего потенциалы точек поля между катодом и анодом понизятся (рис. 14-4, б). Напряженность поля между катодом и сеткой уменьшится, т. е. уменьшится плотность. линий напряженности поля (рис. 14-4, б) и график распределения потенциалов пойдет ниже. Один график дан для плоскости, проходящей через сечение витка сетки 1, 1, другой для плоскости, проведенной между витками на одинаковом расстояния от витков (2, 2).

Сообщив сетке отрицательный потенциал получим понижение потенциалов точек поля в пространстве, окружающем сетку.

На ускоряющее поле, созданное анодным напряжением, между катодом и сеткой наложится тормозящее поле сетки, так что результирующее поле при неизменном анодном напряжении будет зависеть от величины отрицательного напряжения на сетке При небольшом отрицательном напряжении результирующее поле будет еще ускоряющим, между катодом и анодом будет проходить анодный ток При некотором большем отрицательном напряжении, называемом запирающим напряжением результирующее поле между катодом и сеткой становится тормозящим — лампа запирается и анодный ток не проходит.

Рис. 14-4. Электрическое поле в триоде и распределение потенциалов в пространстве между катодом и анодом: а — при отсоединенной сетке; б — при сетке, соединенной с катодом в — при сетке, имеющей отрицательный потенциал — при сетке, имеющей положительный потенциал

Картина поля и распределение потенциалов для этого случая показаны на рис. 14-4,в.

При положительном напряжении на сетке на ускоряющее поле, созданное анодным напряжением, накладывается ускоряющее поле сетки, и между сеткой и катодом напряженность поля увеличивается, плотность линий напряженности становится больше (рис. 14-4, г), потенциалы точек в этой части поля повышаются и графики распределения потенциала располагаются выше. Естественно, при этом возрастают анодный и сеточный токи лампы.

Из сказанного следует, что изменение сеточного напряжения, мало влияющего на электрическое поле между сеткой и анодом, наоборот, очень сильно влияет на поле между сеткой и катодом, на объемный заряд и на величину анодного тока.

Таким образом, влияние сеточного напряжения на анодный ток значительно превышает влияние анодного напряжения.

При появлении в цепи сетки слабых электрических сигналов или колебаний любой формы и частоты, в анодной цепи и в нагрузке, включенной в эту цепь, возникают подобные же электрические сигналы или колебания только большей мощности. Рассмотренные явления составляют сущность принципа работы триода как усилителя.

Эле́ктрова́куумный трио́д, или просто трио́д, — электронная лампа, позволяющая входным сигналом управлять током в электрической цепи. Имеет три электрода: термоэлектронный катод (прямого или косвенного накала), анод и одну управляющую сетку.

Содержание

История [ править | править код ]

Изобретён и запатентован в 1906 году американцем Ли де Форестом. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов.

Читайте также:  Ккзм винтовые сваи королев

Наименование триод в 1950—1970 годах, во времена становления полупроводниковой электроники, также употреблялось и для транзисторов — по числу выводов, часто с уточнением: полупроводниковый триод, или с указанием материала: (германиевый триод, кремниевый триод).

Триоды были первыми устройствами, которые использовались для усиления электрических сигналов в начале XX века.

Нелинейность вольт-амперной характеристики триода пропорциональна квадратному корню из третьей степени величины тока анода [1] , то есть она имеет более высокую линейность, чем полупроводниковые транзисторы XX века. Благодаря этому вакуумные триоды вносят минимальные нелинейные искажения в усиливаемый сигнал.

В ходе дальнейшего совершенствования триода были разработаны многосеточные лампы: тетрод, лучевой тетрод, пентод и другие.

Современное состояние [ править | править код ]

В настоящее время вакуумные триоды практически полностью вытеснены полупроводниковыми транзисторами. Исключение составляют области, где требуется преобразование сигналов с частотой порядка сотен МГц — ГГц большой мощности при небольшом числе активных компонентов, а габариты и масса не столь критичны, — например, в выходных каскадах радиопередатчиков. Мощные радиолампы имеют сравнимый с мощными транзисторами КПД; надёжность их также сравнима, но срок службы значительно меньше. Маломощные триоды имеют невысокий КПД, так как на накал тратится значительная часть потребляемой каскадом мощности, порой более половины от общего потребления лампы.

Также на базе ламп всё ещё делается некоторая часть высококачественной акустической усилительной аппаратуры классов Hi-Fi и Hi-End, несмотря на то, что фиксируемый приборами коэффициент нелинейных искажений у почти любых современных транзисторных приборов во много раз меньше, чем у ламповых. [ источник не указан 2216 дней ] Несмотря на высокую стоимость, такая аппаратура весьма популярна у музыкантов и аудиофилов благодаря её так называемому более «тёплому», «ламповому» звучанию, которое якобы воспринимается человеком как более естественное и близкое к тому, что было при записи исходного звука. Триод — простая по конструкции лампа, имеющая при этом высокий коэффициент усиления, поэтому она хорошо вписывается в один из принципов построения альтернативной звукотехники — принцип минимализма, то есть предельной простоты аппаратуры.

Двойные триоды [ править | править код ]

Комбинированные лампы, конструктивно представляющие сборки двух и более индивидуальных триодов, заключенных в общую вакууммированную колбу, называют двойными триодами. Обычно оба триода имеют раздельные и изолированные друг от друга системы электродов — анодов, сеток и катодов. Существуют типы сдвоенных триодов с общим катодом. Практически всегда цепи накала обоих катодов электрически соединены внутри баллона и из баллона выведено только два вывода накала.

В основном, двойные триоды — приборы, предназначенные для работы в усилителях звуковых частот (УНЧ), схемах промышленной автоматики, переключательных схемах. Но существуют и высокочастотные сдвоенные триоды, например, 6Н3П.

На закате ламповой эры, с целью повысить интеграцию ламповых схем, выпускались строенные триоды (конструктив «компактрон» (англ. compactron ), где в одном баллоне совмещались три триода, однако эти лампы, в отличие от двойных триодов, не получили массовое распространение. В то время в промышленности наиболее широко применялись маломощные двойные триоды 6Н2П, 6Н1П, 12AX7, 6SN7, 6SL7, другие.

Применение сдвоенных триодов улучшало массогабаритные характеристики электронной аппаратуры.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector