Трехэлектродная лампа (триод)

Для  получения  выпрямленного  напряжения  со  значительно меньшими пульсациями широко применяется схема двухполупериодного выпрямления переменного тока  (рис. 179). Для этих целей служат двухполупериодные  выпрямители,  в  которых  используют электронные лампы, имеющие два анода,— двуханодные кенотроны.

Выпрямитель работает так.  Допустим,  что  в  течение  одного полупериода напряжение, подаваемое со вторичной обмотки транс­форматора к анодам кенотрона, имеет положительное значение (плюс) на аноде А1 и отрицательное (минус) на аноде А2 по отно­шению катода. Тогда ток пройдет от точки 1 вторичной обмотки трансформатора к аноду А1,  а затем через катод, дроссель, нагруз­ку — к средней точке вторичной обмотки трансформатора.

Через анод А2, имеющий отрицательный потенциал, ток не по­течет.

В течение второго полупериода полярность напряжения на ано­дах изменится. Ток пройдет от точки 2 вторичной обмотки транс­форматора к аноду А2, катоду, дросселю, нагрузке и к средней точ­ке вторичной обмотки трансформатора.

В следующие полупериоды процесс повторится. Через нагрузку ток протекает всегда в одном и том же направлении. Поскольку ток проходит через нагрузку в одном и том же направлении в течение каждого из двух полупериодов, такое выпрямление называется двух-полупериодным.

График напряжений при двухполупериодном выпрямлении при­веден на рис. 179, б. Качество сглаживания получается лучше, чем при однополупериодном выпрямлении, так как частота переменных составляющих увеличивается в два раза, и следовательно, возрас­тает для них индуктивное сопротивление дросселей при двойном уменьшении емкостного сопротивления конденсаторов.

§ 134. ТРЕХЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА (ТРИОД)

Электронная лампа, имеющая три электрода, называется три­одом. Устройство одного из типов триода показано на рис.  180.

Триод отличается от диода тем, что между его катодом и анодом находится третий электрод, выполненный в виде проволочной спи­рали, который называется сеткой. Анод, сетка и катод присоединя­ются, как и у диода, к штырькам цоколя лампы.

По своему расположению сетка мешает или помогает электро­нам, вылетевшим с катода, достигнуть анода. Между сеткой и като­дом включается напряжение, которое называется сеточным напря­жением Uc.

Когда напряжение на сетке триода равно нулю (рис. 181, а), лампа работает как диод. Приложенное между сеткой и катодом напряжение Uс создает дополнительное электрическое поле, воз­действующее на летящие от катода к аноду электроны. Если это напряжение отрицательно, то вылетающие из катода электроны оказываются под действием притягивающей силы положительно заряженного анода и отталкивающей силы отрицательно заря­женной сетки. Если отрицательное напряжение на сетке мало, то ее отталкивающая сила, действующая на электроны, невелика, поэтому сравнительно большая часть электронов пролетает через сетку к аноду.

Однако с увеличением отрицательного напряжения на сетке от­талкивающая сила электрического поля, действующая на электроны, возрастает. Вследствие этого сквозь сетку к аноду пролетает меньшее число электронов и анодный ток уменьшается. Роль отри­цательно заряженной сетки подобна роли регулируемого сопротивления в электрической цепи.

При некотором значении отрицательного напряжения на сетка величина ее отталкивающей силы становится настолько большой,

что ни один электрон не в состоянии пролететь сквозь сетку к ано­ду; анодный ток становится равным нулю. В этих условиях лампа «заперта» (рис. 181, б).

Если к сетке приложить не отрицательное, а положительное напряжение (рис. 181, в), то на электроны будут действовать две оди­наково направленные силы: электрического поля анода и положи­тельного заряда сетки. Большая часть электронов, пролетевших сквозь сетку, достигнет анода, но значительная часть их притянется на сетку и образует сеточный ток. Этот ток весьма нежелателен, так как он вызывает вредный нагрев сетки и уменьшает силу анод­ного тока. По этим причинам в большинстве электронных устройств во время работы триода потенциал сетки должен оставаться отри­цательным.

Сетка находится ближе к катоду, чем анод; поэтому изменение напряжения на ней значительно сильнее влияет на величину анод­ного тока, чем такое же изменение напряжения на аноде. Это позво­ляет путем небольшого изменения сеточного напряжения Uc значи­тельно изменять силу анодного тока.

Таким образом, посредством изменения напряжения, подавае­мого на сетку, можно управлять силой тока в анодной цепи лампы. Поэтому сетку называют управляющей.

Из сказанного следует, что триод изменяет свое сопротивление в зависимости от величины (и знака) напряжения, подаваемого на сетку. Это значит, что трехэлектродная лампа может служить безынерционным регулируемым сопротивлением.

§ 135. ХАРАКТЕРИСТИКА И ПАРАМЕТРЫ ТРИОДА

Важнейшей характеристикой триода является анодно-сеточная (рис. 182, а). Она представляет собой график зависимости анод­ного тока от напряжения на сетке при неизменном напряжении на аноде лампы.

По вертикали отложена сила анодного тока при различных на­пряжениях на сетке, причем анодное напряжение поддерживается постоянным. С изменением сеточного напряжения от отрицатель­ного значения до нуля сила анодного тока возрастает от нуля до определенной величины. Вместе с тем, чем выше напряжение на ано­де, тем больше сила анодного тока при данном напряжении на сетке.

К основным параметрам триода относятся крутизна характери­стики, внутреннее сопротивление и коэффициент усиления.

Крутизна, т. е. угол наклона характеристики триода, показывает, на сколько миллиампер изменяется сила анодного тока при измене­нии напряжения на сетке на 1 в и постоянном анодном напряжении:

где ∆Iа — изменение силы анодного тока, ма,

∆Uc — изменение напряжения на сетке, в,

 S — крутизна характеристики триода, ма/в.

Для определения крутизны характеристики графическим способом надо построить на ней прямоугольный треугольник, гипотенузой которого является интересующий нас участок характеристики. Катетами этого треугольника являются линии, параллельные осям графика. Горизонтальный катет показывает величину изменений напряжения на сетке ∆Uс, а вертикальный — изменение анодного тока I∆Iа. Разделив числа, соответствующие этим отрезкам ∆Ua и ∆Iа, найдем крутизну характеристики на заданном участке.

Пример. Изменение напряжения на сетке триода на 2 в приводит к изменения анодного тока на 10 ма. Определить крутизну характеристики.

Решение.

Характеристики триода, снятые при различных напряжениях на аноде лампы, располагаются на графике почти параллельно одна относительно другой. Однако, как видно из рис. 182, б, характеристика триода, снятая при большем напряжении на аноде, располагается выше и левее, а снятые при более низком напряжении — ниже.

Такая группа характеристик называется семейством анодно-сеточных характеристик.

Параметром, характеризующим усилительные свойства триода является коэффициент усиления.

Близко расположенная к катоду сетка воздействует на электроны гораздо сильнее, чем далеко расположенный анод. Поэтому изменить анодный ток на некоторую определенную величину молено либо соответствующим изменением анодного напряжения, либо во много раз меньшим изменением напряжения на сетке.

Коэффициент усиления лампы μ определяется отношением изменения анодного напряжения к изменению напряжения на сетке при постоянном анодном токе:

Пример. В лампе, в которой для изменения анодного тока на 2 ма необходи­мо либо изменить анодное напряжение на 18 в, либо сеточное напряжение на 0,3 в. Определить коэффициент усиления.

Решение.

В данном случае можно сказать, что напряжение на сетке воз­действует на вылетающие из  катода электроны в 60 раз сильнее анодного напряжения.

Коэффициент усиления триодов лежит в пределах 4—100.

 Внутреннее сопротивление триодов имеет различную величину и измеряется в зависимости от рабочего режима триода. Современ­ные триоды обладают внутренним сопротивлением 1000—100 000 ом. Так, если в лампе при изменении анодного напряжения на 10 в анодный ток изменяется на 2 ма (0, 002 а), то внутреннее сопротив­ление такой лампы, определяемое путем деления изменения напря­жения на изменение силы тока, равно: