КАФ ЕДРА
гиваются к ней обратно, образуя некий
баланс. При этом вокруг нити образу-
ется облачко свободных электронов,
как это условно показано на
рис. 2.
Для существования электрическо-
го тока в любой среде необходимо вы-
полнение двух обязательных условий
- это наличие носителей тока и нали-
чие силы, которая заставляла бы их
двигаться. Для того, чтобы через ваку-
ум потек электрический ток, носителя-
ми которого являлись бы вырвавшие-
ся из раскаленной нити электроны, не-
обходимо приложить к какой-либо вспо-
могательной пластине положительный
заряд относительно нити, что создаст
необходимую электрическую силу, за-
ставляющую электроны двигаться в оп-
ределенном направлении. Такая конст-
рукция, показанная на
рис. 3,
является
простейшим вакуумным диодом. Здесь
в баллон, из которого предварительно
откачан воздух, помимо нити накала,
разогреваемой за счет тока, протекаю-
щего через нее от источника постоян-
ного напряжения Ен, помещена также
металлическая пластина, называемая
анодом (А). К этой пластине подключен
положительный полюс источника посто-
янного напряжения Еа, а отрицательный
полюс этого источника соединен с од-
ним из выводов нити накала. Таким об-
разом, анод заражен положительно, а
электрод, создающий носители, называ-
емый катодом (К) - отрицательно. Роль
катода в простейшем вакуумном диоде,
изображенном на
рис. 3,
выполняет не-
посредственно нить, называемая в элек-
тровакуумных приборах нитью накала
или подогревателем.
При питании нити накала (подогре-
вателя) не постоянным, а переменным
током (в аппаратуре, работающей от
электросети переменного тока), во из-
бежание паразитной модуляции анод-
ного тока фоном частоты сети, часто
катоды ламп делают подогревными,
когда роль катода выполняет не сама
нить накала, а вспомогательная плас-
тина, расположенная близко к ней, и на-
греваемая за счет излучаемого нитью
тепла. Эту катодную пластину также по-
крывают веществами с малой работой
выхода (солями, оксидами и т.п.). Та-
кой катод, показанный на
рис. 4,
назы-
вают катодом косвенного накала, а ког-
да роль катода выполняет сама нить,
так как показано на
рис. 3,
ее называ-
ют катодом прямого накала.
В случае, когда анод заряжен поло-
жительно относительно катода, на элек-
троны, вылетевшие из катода (нити на-
кала), действует электрическая сила,
создаваемая положительным полем
анода. Под действием этой силы элект-
роны начинают притягиваться к аноду,
создавая в цепи, включающей в себя ис-
точник Еа, анод, вакуумный промежуток
и катод, электрический ток, протекаю-
щий в направлении, противоположном
движению электронов (как принято в
физике и электротехнике), т.е. от плюса
источника к его минусу через анод, ва-
куумный промежуток и катод. Если же
изменить полярность включения источ-
ника Еа, приложив минус к аноду, а плюс
к катоду, отрицательное поле анода бу-
дет отталкивать электроны, прижимая их
к катоду, и электрический ток в цепи ба-
тарейка-вакуумный диод существовать
не будет. Таким образом, для протекания
электрического тока в вакууме необхо-
димо выполнить два условия: обеспе-
чить эмиссию электронов из катода (для
чего необходимо катод разогреть), а так-
же обеспечить положительный заряд на
аноде относительно катода.
Из вышесказанного следует, что ва-
куумный диод обладает односторонней
проводимостью - электрический ток че-
рез него протекает только Тогда, когда
на аноде напряжение положительно.
При подаче отрицательного напряже-
ния на анод ток через диод не течет. В
случае, если к такому вакуумному дио-
ду приложить переменное напряжение
гармонической (синусоидальной) фор-
мы, то ток через диод будет существо-
вать только в течении положительных
полупериодов. Это явление широко ис-
пользуется на практике. В частности, в
век ламповой техники вакуумные дио-
ды применяли для выпрямления пере-
менного тока, а также для детектиро-
вания модулированных колебаний. Ва-
куумные диоды, предназначенные для
выпрямления переменного тока, назы-
ваются кенотронами.
На
рис. 5
показана графическая за-
висимость анодного тока вакуумного
диода от величины положительного на-
пряжения на аноде относительно като-
да. Эта зависимость называется стати-
ческой вольт-амперной анодной харак-
теристикой. Как видно из графика, при
увеличении анодного напряжения
анодный ток возрастает, причем в об-
ласти малых анодных напряжений этот
рост достаточно медленный, что обус-
ловлено малой величиной силы, при-
тягивающей электроны, а при более
высоких напряжениях на аноде ток на-
растает практически линейно. Наклон
линейного участка вольт-амперной ха-
рактеристики диода характеризуется
его внутренним сопротивлением Рф ко-
торое можно определить через закон
Ома, отсчитав приращения напряжения
и тока на этом участке непосредствен-
но по графику. Наконец, при очень
больших анодных напряжениях, ток пе-
рестает возрастать, поскольку эмисси-
онная способность катода (т.е. макси-
мальное количество электронов, могу-
щих покинуть поверхность катода) все-
гда ограничена. Это явление называ-
ют насыщением.
Помимо величины внутреннего со-
противления, вакуумные диоды также
характеризуются максимальной вели-
чиной анодного тока, предельным
анодным напряжением и максималь-
ной мощностью тепла, рассеиваемого
на аноде. Эти параметры являются
предельно допустимыми, и их превы-
шение может привести к физическому
разрушению прибора.
В завершение данного экскурса в
физику работы вакуумного диода приве-
дем их изображения на принципиальных
схемах. На
рис. 6
и
рис. 7
показаны обо-
значения диодов с катодами прямого и
косвенного накала соответственно.
12/2003
13
предыдущая страница 14 Радиолюбитель 2003-12 читать онлайн следующая страница 16 Радиолюбитель 2003-12 читать онлайн Домой Выключить/включить текст