Устройство и принцип действия триодов

Для того чтобы увеличить возможность управления потоком электронов, эмиттированных катодом, тем самым расширить область применения электронных ламп, были созданы трёхэлектродные лампы – триоды. В триоде между анодом А и катодом К помещён ещё один электрод – управляющая сетка УС. Сетка конструктивно представляет собой либо спираль, либо сетку из переплетённых проводов и выполняется из вольфрамового, никелевого или молибденового провода. Условное изображение триода в схеме дано на рисунке. Как и в диоде, в триоде имеются цепь накала для разогрева катода и цепь анода для получения ускоряющего поля для электронов. Главное отличие триода от диода в том, что в триоде имеется дополнительная возможность управления анодным током путём изменения напряжения между сеткой и катодом.

А

С

К

н н

Подадим постоянное напряжение между анодом и катодом U_А плюсом на анод и будем менять напряжение между управляющей сеткой и катодом U_С по величине и по знаку. При подаче отрицательного напряжения на сетку для электронов пространственного заряда создаётся тормозящее поле, поэтому в каждой точке между сеткой и катодом на электроны действует поле, образовавшееся в результате взаимодействия между ускоряющим полем анода и тормозящим полем сетки. При определённом отрицательном напряжении U_С анодный ток становится равным нулю, тормозящее поле создаётся не только у витков сетки, но и в промежутках между ними, препятствуя пролёту электронов от катода к аноду. При этом пространственный заряд у катода имеет наибольшую плотность. Будем уменьшать отрицательное напряжение на сетке, результирующее поле между витками сетки меняется и становится ускоряющим для электронов. Чем меньше отрицательное напряжение на сетке, тем сильнее действует ускоряющее поле и тем больше становится ток I_А. При подаче положительного напряжения +U_C электроны получают ускорение не только за счёт поля анода, но также и за счёт поля сетки. Анодный ток становится ещё больше. Однако часть электронов притягивается непосредственно к виткам сетки и образует ток сетки I_С. Таким образом, при положительном напряжении на сетке общий катодный ток I_К разветвляется на два тока: анодный I_А и сеточный I_С.

U_Д = U_C + DU_А , где U_Д – действующее напряжение, D – проницаемость триода.

D= C_АК / C_СК , где C_АК – ёмкость анод-катод, C_СК – ёмкость сетка-катод.

Статические параметры триода

Крутизна характеристики S. При U_А = const S= ΔI_А /Δ U_C . Крутизна показывает, на сколько миллиампер изменится анодный ток при изменении напряжения на сетке на 1 В при неизменном U_А. Конструктивно S зависит от расстояния между катодом и управляющей сеткой: чем меньше это расстояние, тем сильнее влияние поля сетки на электроны пространственного заряда у катода, тем больше S.

Внутреннее сопротивление R_i . При U_C = const R_i = ΔU_А/ΔI_А . R_i характеризует влияние поля анода на ток I_А.

Входное сопротивление R_ВХ . При U_А = const R_ВХ = Δ U_C /ΔI_C . Входное сопротивление триода зависит от режима работы: без сеточных токов или с сеточными токами.

Коэффициент усиления μ.. При I_А= const μ= - ΔU_А / Δ U_C ; μ показывает, во сколько раз влияние поля сетки на анодный ток сильнее влияния поля анода.

D

Таким образом, чем гуще намотана сетка и меньше влияние электрического поля анода на пространственный заряд у катода, тем больше μ.

К предельным параметрам триода относятся: допустимая мощность, рассеиваемая анодом, допустимое напряжение U_{А max}, допустимый анодный ток. Сущность этих предельных параметров та же, что и в ламповом диоде.

Тетроды

Для уменьшения проходной ёмкости между анодом и управляющей сеткой помещается ещё одна сетка. Дополнительная сетка, благодаря своей роли, получила название экранирующей. Тетрод обладает большим коэффициентом усиления μ, т.к. управляющая сетка в тетроде редкая, а на экранирующую сетку подаётся положительное напряжение +U_С2 . При большой проницаемости управляющей сетки и значительном напряжении U_С2 этот триод запирается при сравнительно большом отрицательном напряжении на управляющей сетке. В отличие от триода анод в тетроде закрыт от пространственного заряда двумя сетками, поэтому влияние поля анода на электроны пространственного заряда гораздо меньше, чем поля управляющей сетки, и поэтому коэффициент усиления резко возрастает по сравнению с триодом.

А

С2 С1

К

Достоинства:

- резкое уменьшение проходной ёмкости и, как следствие, возможность работы на высоких частотах;

_- большой коэффициент усиления.

Основной недостаток тетрода – наличие динатронного эффекта (Изменение тока в цепях электродов лампы за счёт вторичной эмиссии называется динатронным эффектом.). Появление отрицательного сопротивления вследствие динатронного эффекта ограничивает возможность работы тетрода при малых анодных напряжениях и является серьёзным препятствием к применению тетродов в схемах усиления электрических сигналов. Отсюда возникла необходимость в усовершенствовании тетрода, т.е. при сохранении всех его достоинств потребовалось устранить динатронный эффект. Решение этой проблемы было найдено в двух типах ламп: лучевом тетроде и пентоде.