Файл: Клейнер, Э. Ю. Основы теории электронных ламп учебное пособие.pdf

шла речь в 3.7.1, соответствует переходу из режима возврата в режим перехвата. У характеристик для больших значений Uc начальная часть,

то на графиках анодных характеристик ламп, работающих при боль­ ших положительных t/c, начальная их часть обычно не изображается; характеристики приводятся, начиная лишь с линии спада анодного тока (рис. 3.57).

§3.11. ОБРАТНЫЙ ТОК СЕТКИ

Унекоторых ламп в силу ряда побочных явлений, имеющих место за счет несовершенства их конструкции и недостатков их изготовления, в цепи управляющей сетки даже при больших отрицательных значени­ ях сеточного напряжения протекает заметный ток. Этот ток течет от сетки к катоду, т. е. в направле­ нии, противоположном обычно­

173

значительным, если давление остаточных газов при отпайке лампы вы­ сокое, электроды при ее изготовлении недостаточно хорошо обезгажены или она используется в режимах, в которых могут превышаться допустимые тепловые нагрузки электродов.

Ионный ток возникает следующим образом (рис. 3.58). Электроны, летящие с катода, сталкиваются на пути с молекулами газа, имеющи­ мися в объеме. В пространстве между сеткой и анодом, где электроны уже имеют достаточно большую кинетическую энергию, эти столкнове­ ния приводят к ионизации газа. Появившиеся положительные ионы движутся в сторону мест с более низким потенциалом, т. е. в сторону катода. По пути часть из них перехватывается витками сетки, имеющей из всех электродов наиболее низкий потенциал, часть проходит между

витками и долетает до катода. Ио­ ны, попадающие на сетку, и созда­ ют ионную составляющую обрат­ ного тока сетки.

Величина ионного тока прямо пропорциональна числу электро­ нов, летящих с катода, т. е. анод­ ному току / а, и вероятности столк­ новения их с молекулами газа, которая в свою очередь пропорци­ ональна давлению газа р. Отсюда

где k — коэффициент пропорцио­ нальности, зависящий от геометрии системы электродов, поданных на электроды напряжении и состава га­

за в баллоне. Геометрией и отношением напряжений определяются, с одной стороны, длина пути электронов в междуэлектродном прост­ ранстве и отсюда при заданном давлении газа число их столкновений с нейтральными молекулами, с другой — распределение появляющих­ ся ионов на сетку и катод. От величины анодного напряжения зависят энергии электронов и этим вероятность ионизации при соударениях. На рис. 3.59 приведена зависимость k = f(Ua). Крутой спад кривой при малых U а объясняется тем, что при малых скоростях электронов эффективные сечения ионизации резко уменьшаются. Состав газов слабо влияет на величину k, так как большинство основных составляю­ щих газовой атмосферы в лампах (СО, Л/2, Аг, 02) имеют близкие друг к другу эффективные сечения ионизации. Поэтому для определенного типа ламп при одном и том же режиме работы k можно считать величи­ ной постоянной.

Расчет величины k рассматривается в теории ионизационных мано­ метров, где k называется чувствительностью манометра. Точные формулы имеются только для идеальных плоской и цилиндри­ ческой систем электродов. Для реальных конфигураций ламп расчет

174

сложен и дает сравнительно большую погрешность, поэтому значение k в большинстве случаев определяют опытным путем. У современных приемно-усилительных ламп в нормальных рабочих режимах обычно /г< 0,5, у ламп, где междуэлектродные расстояния значительно боль­ ше, k может доходить до единицы.

Выражение (3.210) можно также записать как

Отсюда следует, что отношение / сг// а может служить мерой давле­ ния газов в лампе, так как k от давления не зависит. При известном k по отношению / с£// а можно непосредственно вычислить р. Когда k неизвестно, то это отношение можно использовать для сравнения давле­ ния газов в различных экземплярах ламп одного и того же типа, если измерять токи в условиях, в которых k всегда одно и то же, т. е. в од­

ного пробега электрона -в лампе %должна быть больше наибольшего

ламп оказывают и ионы, идущие к катоду. При прохождении через от­ рицательный пространственный заряд перед катодом эти ионы его частично компенсируют, что приводит к соответствующему увеличению / а. На рис. 3.60 показаны анодно-сеточные и анодные характеристики

175

одного и того же триода при хорошем и плохом вакууме. Для случая плохого вакуума там же изображены характеристики ионного тока.

Ici за счет малых значений k практически равен нулю, а начиная с опре­ деленного значения Ua, он растет быстрее, чем / а, так как с ростом Ua увеличивается не только / а, но и k.

Согласно рис. 3;60 наличие газа приводит к росту анодного тока и увеличению крутизны характеристики. Однако воспользоваться этим обстоятельством для улучшения параметров ламп практически нельзя, частично потому, что давление газа во время эксплуатации лампы может самопроизвольно изменяться, что влечет за собой не контроли­

ляется заметная термоэмиссия. Вероятность ее появления особенно велика в лампах с оксидным катодом, так как в них работа выхода сет­ ки может быть очень малой за счет осаждения на ее поверхности, осо­ бенно с катодной стороны, продуктов испарения с катода.

Так как из всех электродов лампы управляющая сетка обычно име­ ет наиболее низкий потенциал, то эмиттируемые ею электроны летят к другим электродам. В триоде одна часть электронов с сетки летит на анод, другая — на катод. Ток, появляющийся в цепи сетки за счет тер­ моэмиссии таким образом разделяется на две составляющие: замы­

Соотношение обеих составляющих зависит от значения напряжений на электродах и величины междуэлектродных расстояний.

На рис. 3.61 изображены зависимости составляющих термотока сетки от Uc. Они представляют собой кривые, близкие к характеристи­ кам диодов с междуэлектродными расстояниями dCKи dac. Анодная сос­ тавляющая начинается в точке, где Ua = f/a, а в области отрицатель­ ных Uc обычно уже находится в режиме насыщения. Катодная состав­ ляющая идет из начала системы координат и в большинстве случаев достигает насыщения при отрицательных значениях Ус порядка еди­

. 176

ниц вольт. Поэтому суммарный термоток в области отрицательных сеточных напряжений практически постоянный, только около оси ординат он несколько меньше.

У ламп с заметным термотоком, за счет его анодной составляющей, анодный ток не становится равным нулю даже при очень больших отрицательных значениях U0, т. е. их нельзя «запереть». Такие лампы для многих целей непригодны. Практически считается допустимым термоток сетки, удовлетворяющий в нормальном рабочем режиме лампы условию /„//„ -< 10"5.

3. Токи проводимости по изоляции / с из. За счет несовершенства междуэлектродной изоляции по цепям электродов ламп протекают

водимости зависит от температуры изоляторов и состояния их поверх­ ности. Так, например, причиной появления токов проводимости могут быть осаждение на внутриламповых изоляторах продуктов испарения с катода или возникновение проводящей пленки на внешней поверх­ ности баллона в результате адсорбции молекул воды из атмосферы.

Ток проводимости в цепи сетки / С1!3 состоит из двух составляющих: а) тока проводимости по изоляции между сеткой и анодом

и сеткой и катодом. Так как Rtl3а и Rn3 к — обычно сопротивления оми­ ческие, то зависимости токов проводимости от сеточного напряжения можно считать линейными (рис. 3.62). Прямая для / С113К проходит через начало системы координат, а для / сиза— пересекает ось абсцисс в точ­ ке, где U0 = и.л. Иногда, однако, сопротивления изоляции нелиней­ ны, например, когда проводимость обусловлена электролизом стекла между вводами ножки, или проводящие пленки на изоляторах имеют полупроводниковый характер. Величина тока проводимости обычно сильно зависит от общей температуры лампы.