Презентация, доклад на тему Электровакуумды құралдар

Электрондардың денеден шығуын қамтамасыз ету үшін, оларға қосымша энергияны хабарлау талап етіледі. Осыған байланысты электронды эмиссиялардың келесі түрлері қарастырылады: термоэлектронды, электростатистикалық, фотоэлектронды және екіншілік.

эмиссияның электрондық ағынының дененің бетіне әсер етуінен пайда болады. дененің беткі жағын біріншілік электрондарымен атқылау кезінде, денеден екіншілік электрондар бөлініп шығады, бұл процесс екіншілік эмиссия деп аталады.

2. Электростатистикалық эмиссия дененің беткі жағында электрлі алаңның аса басым кернеуімен пайда болады

1. Термоэлектронды эмиссияда электрондарға қосымша энергия денені қыздыру жолымен хабарланады.

Электронды эмиссиялардың келесі түрлері қарастырылады:

электронды ағынды туындататын электрод катод деп аталады.

Термоэлектронды катодтың тоғы оның температурасына байланысты болады. Термоэлектронды эмиссияның тоғының тығыздығы Ричардсон мен Дешмэннің теңдеуімен анықталады

(1.1)

мұндағы, 0— электрондардың катодтардан шығуының үлесті жұмысы,(т=kТ/q — жылу потенциалы, k — Больцманың тұрақтысы, Т — абсолютті температура (К), q — электрон заряды, Is=АТ2, А =120А*см-2*К-2 — Ричардсоның тұрақтысы.
(1.1) теңдеуі І эмиссия тоғының тығыздығы, Т температурасы ұлғайғаюымен бірге ұлғаятынын көрсетеді.

қатынасына тең мА/Вт-мен өлшенеді.
Катодтың ұзақтылығы мен оның құралдарының тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін, катод тоғы эмиссия тоғынан азырақ мөлшерде алынады.
Катодтың аса маңызды көрсеткіші болып, оның пайдалану жағдайын суреттейтін ұзақтылығы болып табылады.
Катодтың ұзақтылығын эмиссия тоғының номинальді мәнінен 20%-ға төмендегенде анықтайды.

металл – вольфрам немесе молибденнен жасайды. Жанама қыздыру катодтары жылытқыш пен үстіне электрондардың шығу жұмысы аз болатын металды жағатын керннан тұрады.
Катодтарды қыздырудың жұмыс температурасы көбінесе тікелей қыздыру катоды температурасынан төмен болады, сондықтан олардың тиімділігі жоғарырақ болады.
Металл ретінде, керннің жоғары беткі жағына барий қолданылады.

А) тікелей, б) жанама.

1 Кесте
Термоэлектронды катодтардың негізгі сипаттамалары

Жұмыс процесінде катод бетінде қышқылдану болады және шығыстың үлесті жұмысы көбейе түседі. Мысалы, қышқылданған вольфрамнан шыққан жұмыс қышқылданбаған вольфрам бетімен салыстырғанда екі есеге дейін ұлғаяды.

лампа. Екі электрод та ауасы шығарылған шыны немесе керамика баллонына салынады.
Егер анодта катодқа қатысты кернеу оң болса, онда катодпен эмиттелетін электрондар анодқа қарай жылжып, анодты тоқты құрайды.
Теріс кернеу кезінде анодта тоқ болмайтындықтан, диод тоқты тек бір бағытта өткізеді. Бұл қасиет диодтың оның негізгі бағытын – айнымалы тоқтың түзетілуін анықтайды.

практикалық мақсаттар үшін анықтап алу маңызды, яғни Ia=f(Ua) қатынасын тағайындау өте маңызды.

Катод Жылытқыш
(жылытқыш)

Cурет 1.1. Диодтың тікелей және жанама қыздыру ының сұлбалық бейнеленуі.

үш дәрежесіне пропорционал, яғни төмендегідей анықталады:

(1.2)
мұндағы Ua —анодтағы кернеу,
G — анодтың көлемі мен лампаның құрылымына тәуелді болатын коэффициент. Бұл теңдеуді «екіден үш», немесе Чайльд-Ленгмюр заңы деп атайды.

(1.2) Теңдеуі бойынша құрылған диодтың вольт-амперлік сипаттамасы 1.2 суретте көрсетілген, 1- қисық. Осы суретте тікелей және жанама қыздыру диодтардың вольт-амперлік шынайы сипаттамалары келтірілген. Қисықтарды салыстыру барысында диодтардың шынайы және теориялық есептеулері әр түрлі екені көрінеді.Оның себебі – (1.2) теңдеуін шығару кезінде практикада шығарылмайтын кейбір жорамалдар жіберілді.

көрсетуінде. Тәжірибе жүзінде анод тоғы катодтың эмиссиялық қабілеттілігімен шектеледі. Анод тоғы катод эмиссиясының тоғы мәніне жеткен кезде, анод тоғында оның қанықтығы және ары қарай өсуі баяулайды.
Алайда анықталған қанықтығы вольфрамды катодтары бар тікелей қыздыру диодтарда ғана кездеседі (3 қисық). Жанама қыздыру диодтарда шұғыл қанықтылық анықталған бөлігі жоқ және анод тоғының өсуі жалғаса береді, бірақ баяулай түседі (2 қисық).

нүктелерінде бірдей деп саналатынын және нөлге тең деп көрсетілуінде. Бұл талап шынайы диодтарда (әсіресе тікелей қыздыруында) орындалмайды, яғни катод әртүрлі бөліктерінен әртүрлі эмиссиялар тудырады.

Диодтың ішкі S дифференциалды өткізгіштігі (сонымен қатар оны тіктік деп атайды) төменгі формуламен анықталады:
(1.3)

(1.3) теңдеуімен (1.2) формуламен салыстыра отырып, анод тоғының дифференциалды өткізгіштігімен байланысты алуға болады

(1-4)

оcыдан
Диодтың ішкі дифференциалды кедергісі келесі формуламен анықталады

(1.5)

Және тіктігіне кері шама болып табылады (дифференциалды өткізгіштік). Шынайы диодтарда ішкі кедергі 20... 1000 Ом шамасында болады. Диодпен жайылатын электрлі қуаты (1.6) формула бойынша анықталады
(1.6)

Бұл күш анодта дене ретінде бөлінеді. Анод баллонның ішінде орналасады және бұл жылуды қоршаған ортаға баллоның қабырғасы және бөлшектер арқылы беріледі. Айнымалы тоқты түзету барысында кернеу мен анод тоғы өзгереді, сондықтан жайылу күшін келесі формула бойынша анықтауға болады

(1.7)

Мұндағы Ua (t) и Ia(t) — диод тоғы мен кернеудің сәттік мәні.

қолданылады.Диодтағы біртактілі детектирлеудің сұлбасы 1.3 суретте көрсетілген. Түзеткіштерде қолдануға арналған диодтар кетонрондар деп аталады.
1.4. суретте амплитудалы-модулденген тербелістердің диодты детекторының схемасы көрсетілген. Бұл сұлба тәжірибе жүзінде 1.3 суреттегі схеманы қайталайды және одан қолданылатын диод пен жүктеменің фильтрінің параметрлерімен ерекшеленеді. Детекторларда пайдалануға арналған диодтар аз анодты кернеуде және тоқтарда жұмыс істейді, сонымен қатар анод пен катод арасында шамалы ғана сыйымдылыққа ие. Бұл олардышамалы деңгейінде жоғары жиілікте қолдануға мүмкіндік береді.

кернеуін білдіреді. Содан кейін диодтың тағайындалуы білдіретін әріп тұрады: Ц — кенотрон, Х — детектор, Д — тербеліс демпфері.
Содан соң өңдеудің реттік нөмірін көрсететін сандар тұрады. Соңында корпустың типі мен диодтың сенімділігін білдіретін әріптер келтіріледі: С — шыны, П — азгабариттішыны (бармақты), К — керамикалық, Е — сенімділігі жоғары, И — импульсті. 1.2 кестеде кейбір сериялы диодтардың параметрлері келтірілген.

Сурет 1.3. Диодтағы біртактілі түзеткіш

анықтамалық мәліметтерде диодтың қолданылуы үшін маңызды басқа да сипаттамалар беріледі. Мысалы, 6Х2П детекторлы диод үшін диодтың Uak=0 кернеуі бастапқы тоқты көрсетеді, яғни закороченных анод пен катодтағы диод тоғын. Бұл тоқ оның оң кернеуі болмағанның өзінде де эмиттелетін электрондардың кинетикалық энергиясымен шартталған.
Кенотрондар мен жоғарывольтті түзету диодтары үшін әдетте анодта теріс кернеу мәні келтіріледі.
Мысалы, 1Ц11П диоды үшін, бұл кернеу 20 кВ-қа, ал 6Ц4П диоды үшін — 1000В-қа тең. Содан басқа, түзетуші диодтарға ұсынылатын орташа анод тоғы мен импульстағы анод тоғының мәні келтіріледі. Жоғары аталған диодтар үшін анодтың орташа тоғы 0,4 мА және 150мА құрайды, ал анодтың импулсьті тоғы сәйкесінше 2 мА мен 250 мА-ге тең яғни, катод эмиссиясы тоғына жақынырақ.

1.2 Кесте
Сериялық диодтардың негізгі параметрлері

шамды атайды.Бұл үшінші электрод анод тоғын реттеуге арналған. Тордағы кернеу анод пен катод арасындағы алаңды өзгертеді және анод тоғына әсер етеді. Егер тордағы кернеу катодқа қатысты терісболса, онда ол электрондарға кедергі жасайтынәрекет жасайды, нәтижесінде анодтағы тоқ кемиді. Тордағы оң кернеу кезінде ол тездеткіш әрекет жасайды да, анодтағы тоқ ұлғаяды. Электрондардың бір бөлігі тоқты жасап, торға түседі. Демек, тор анод тоғын өзгертуге мүмкіндік тудыратын басқарушы электрод болып табылады.

тор катодқа жақынырақ тұруы керек. Тордағы кернеу теріс болса, тоқ мөлшері жоққа жақын болады.
Тор бар жағдайда анод тоғының бар-жоғын анықтау үшін,анод пен тордың орнына қойылған катод тоғына тең кернеу тоғы бар анод әрекетімен алмастыруға болады. Триод тоғыносындай әдіспен есептеу – триодты эквивалентті диодтың анодындағы кернеуді келтірілген немесе әрекеттегідеп атайды.

Сурет.1.5. Триодтың схемалық бейнеленуі (а), триодтағы электродаралық сыйымдылық (б) және эквивалентті триод (в).

Сак сыйымдылықтары есепке алынған. Осы сұлбадан катод келтірілген заряд орнын басады
(1.8)

Мұндағы Сск — тор мен катод арасындағы сыйымдылық, Сак — анод пен катод арасындағы сыйымдылық, С„=Сск+Сак — эквивалентті анод пен катод арасындағы сыйымдылық.
(1.8) формуладан келтірілген кернеуді табамыз

(1.9)

Мұндағы Dа=Сск/Сак—анодтың өткізгіштігі.
Катодқа тордың жақындығын ескере отырып, Dа << 1 деп есептеуге болады. Онда (1.9) теңдеуді ықшамдап, триодтың анод тоғын есептеуге жиі қолданатын түрге келтіруге болады.

(1.10)

(1.2) теңдеуіне ұқсас түрде формула бойынша триод тоғын табамыз

(1.11)

(1.11) теңдеудің физикалық мағынасы – анодтағы кернеудің триод тоғында әсері есепке алынатындығында. Dа << 1 кезінде триодттың анодтық кернеуі анод тоғына тордағы кернеуге қарағанда азырақ әсер ететіні анық.
Триод конструкциясы оның сипаттамасына G тұрақты арқылы әсер етеді. Мысалы, жазық торлы триод үшін, G келесі формула бойынша анықталады


Мұндағы F — электродттар беті, g — тор мен катод арасындағы қашықтық, а — константа. Теріс кернеу кезінде (U_c+D_a U_a)≥0 шарты орындалғанға дейін тордағы триодтың анодты тоғы болмайды. Осыдан триодттың вольт-амперлік сипаттамасы Uc=const берілген мәні Ua0 = -Uc/Da анодттағы кернеуден басталатынын ескеру керек.

кернеуді анықтау 1.6 б суретте келтірілген.
1.6 суретте көрінетіндей торда теріс кернеудің ұлғаюы барысында анод сипаттамасы оңға қарай жылжиды. Uс=0 кернеу барысында анодтты сипаттамалар Ua0=0 басталады. Сонымен қатар торда оң кернеу барысында да сипаттамалары басталады.

Сурет.1.6. 6H2П триодының анодты сипаттамасы (а) және кернеуді анықтау Ua0 (б)

олар Uco=UaDa мәнінен басталады. 6С5С триодының анодтты-торлы сипаттамалары 1.7 суретте, ал Uco кернеуді анықтау 1.7б суретінде көрсетілген.
Статистикалық режимде триодттың анод тоғы екі кернеудің функциясы болып табылады , торда - (Uс), және анодтта (Ua) ((1.11) теңдеуді қараңыз). Триодттың қасиетін анод тоғының толық дифференциалын анықтап алу арқылы тағайындауға болады:

(1.12)

(1.12) теңдеуіндегі жеке туындылар тордағы және анодтағы кернеулердің анодты тоққа ықпалының дәрежесін көрсетеді және өткізгіштіктердің өлшемдігіне ие.

Сурет.1.7. 6С5С триодының торлы-анодты сипаттамасының семейство (а) және кернеуді анықтау Ua0 (б)

(1.13)

ол триодтың тіктігі деп аталады немесе тікелей беру өткізгіштігі және анод тоғының өзгеруінің кернеуінің өзгеру әсерін суреттейді.

Екінші өткізгіштік

(1.14)
Ол триодтың ішкі өткізгіштігі деп аталады және анодта анод тоғында кернеуінің өзгеру әсерін сипаттайды.

параметрін табамыз:

(1.15)

(1.11) формуланы дифференциялағаннан кейін = 1/D аламыз, осыдан келесі арақатынас шығады:

(1.16)

ол триодттың параметр теңдеуі деп аталады.

Триодттың параметрлерін анодтты немесе анодтты-торлы сипаттамаларынан анықтауға болады. Бұл үшін екі жұмысқа жақын сипаттама кернеу барысында алынған екі сипаттамалар керек. (1.8 сурет). Анодты сипаттама бойынша параметрлерді анықтауда АВС үшбұрышын АВ сызығы Iар жұмыс тоғына сәйкес келетіндей құру керек. I бұл үшбұрыштың катеттері BС=Iа анод тоғына және АВ=Uа анод кернеуіне сәйкес келеді. Тордағы кернеу приращениесі екі көршілес қисықтардың Uс айырымы ретінде анықталады.


Iа, Ua, және Uc триод параметрлері (1.13), (1.14), (1.15) формулаларымен анықталады.

аb = Uc, bс =Iа мәндерге ие болады, алUa анодты кернеуі көршілес екі қисықтардың айырымы ретінде анықталады

өткізгіштігі тұрақты кернеудің екі қайнар көзінен тұрады. Шам тұрақты кернеудің екі көзінен қоректенеді : Еа анодты және Ет торлы. Uт сигналдың кернеуді торға келтіріледі. Берілген сұлбаның анализі кезінде наложения принципін қолдануға болады. Осы принцип бойынша режимнің талдауы үшін тұрақты тоқ бойынша сигнал көзін, ал айымалы тоқ бойынша 1.10б суретте көрсетілгендей тұрақты кернеулердің көзін есепке алмай-ақ қоюға болады.

ішкі (Gi0) өткізгіштік болса, онда алмасу сұлбасы келесі түрде 1.10 суретте келтірілгендей болады. Келтірілген алмасу сұлбасы үшін жүктемедегі айнымалы кернеу мәнін алуға болады

Қарастырылған мысал, аз сигналды режимде триодты тордағы uc кернеуімен басқарылатын Suc тоқ көзімен алмастыруға болатыны байқалады. Егер триодттың Gi ішкі өткізгіштігінескеретін болсақ, онда оны жүктемеге параллель қосу керек. (1.17) формуласында Rн орнына R'н=(Gi + Gн)-1, мұндағы Gн= Rн-1 кедергісін қосу керек.

Триодттардың шартты белгісі диодттардағы сияқты, әріптер мен сандардан тұрады. Бірінші сан қыздырудыңкернеуін, екінші әріп: С — триод, ал Н — қос триод білдіреді. Сосын өңдеудің реттік номерін көрсететін сандар кетеді. Ең соңында корпустың типі мен сенімділігі көрсететін сандар келтіріледі.

- пентодттар, төрт торы бар - гексодттар, бес торы бар – гептодттар және алты торы бар – октодттар жатады. Көп таралғандары тетродттар мен пентодттар.
Тетродтар деп екі торы бар шамды атайды. Тордың біреуі басқарушы болып табылады және теріс кернеуге ие. Басқа тор катод пен басқарушы тордың арасында орналасып катодты тор деп аталады немесе анод пен басқарушы тордың арасында орналасады да, экрандалатын деп аталады.

бар (экранды) тетродттың сұлбалық бейнеленуі — 1.11 б суретте келтірілген. Катодтты торға аз ғана кернеу беріледі. Алайда, бұл тор катодқа жақын орналасқандықтан, оның өткізгіштігі үлкен және анодтта кернеудің аз болуына қарамастан анод тоғы мәнді болып табылады. Катод торының арқасында сипаттаманың тіктігі де өседі. Катодты торы бар тетродттың вольт-амперлік сипаттамасы төмен анод кернеуінен басқаларға катодты торлы триодтың сипаттамаларына ұқсас.

тоғын келесі формула бойынша анықтауға болады

басқарушы тор мен анод арасында орналасқан және оң кернеуге ие. Мұндай жағдайда катод тоғы экрандалатын тор мен анод арасында бөлінеді. Мұндай тетродттың негізгі артықшылықтары болып анод пен басқарушы тор арасындағы сыйымдылығының төмендеуі болып табылады. Экрандалатын тор бұл сыйымдылықты пикофарад үлесінедейін төмендетедіжәнеанодттың өткізгіштігін азайтады. Нәтижесінде күшею коэффициенті ұлғаяды және күшейтудің өзіндік қозу қауіпсіздігі төмендейді.

әсер пайда болады – анод тоғының екіншілік эмиссия есебінен төмендеуі.Екіншілік электрондар анодқа қайтып оралмайды, керісінше экрандалатын тормен қоршалады. Нәтижесінде тетродттың анодтты сипаттамасында теріс кедергілі бөлігінде сипаттық ойылымы пайда болады. Егер тетродттың жұмыс нүктесі осы бөлікте болса, онда тізбекте автотербелістер пайда болуы мүмкін.

түспеу шарты орындалу керек, яғни Uа> Uэ. Экрандалатын торлытетродтың анодтысипаттамасы 1.13. суретте келтірілген. Мұндай катодты тоқты тетродттың мәнін келесі формула бойынша анықтауға болады
Dэ >> Dа болғандықтан, анод тоғы анодты кернеугетәуелді емес екенін есептеуге болады. Іс жүзінде бұл тәуелділік сақталады, бірақ ол өте әлсіз болады. Тетродтардың типтікпараметрлері 1.4 кестесінде келтірілген. Экрандалатын торлы тетродттаргенераторлық шам ретінде қолданылады, себебі бұндай жағдайда анодты сипаттамалардың бұрмаушылықтары резонансты контурдың арқасында маңызды рөл атқармайды.

тетродқа тән динатронды эффекті қасиетін жою үшін қажет. Бұл тор қорғаныс (немесе антидинатронды) деп аталады және экрандалатын тор мен анод арасында орналасады. Осы тордағы кернеуді әдетте, катодтағы кернеуге теңестіреді, бұл үшін кейде оны колбаның ішіндегі катодпен байланыстырады. Қорғаныс торы кеңістікте экрандалатын тордың екінші электрондардың шабуылына қарсы тұратын экрандалатын тор алаң-анодты жасайды және олардың анодқа қайтып оралуына септігін тигізеді. Нәтижесінде тетрод сипаттамаларындағы анод ойылымы жойылады.
Пентод катодының тоғы (1.19) теңдеумен ұқсас анықталады (қорғаныс торы бар есептелген мүшенің қосылуымен):






Осыдан анодтың кернеуібасқарушы тордағы Uc кернеуге тәуелді катод тоғына әсер етпейді, және экрандалатын тордың кернеуімен реттеледі. Пентодта көбінесе анодты сипаттамалардың бұрмалаушылығы болмайтындықтан, ол анодтың төменгі кернеуінде жұмыс жасайды.

олардың Ua>Uэ сипаттамалары горизонтальді жүреді.
Пентодтар тікелігі 5-тен 50 мА/В-ге дейінгі шамасында болады, ал ішкі кедергі 1 МОм-нан асады. Осының арқасында пентодтың күшею коэффициенті 1000-нан көп болады. Аз қуатты пентодтар Ж немесе К әріптерінің, ал қуаттысы – П әрпінде бейнесінде болады.

соңы