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

передается кристаллической решетке материала анода и таким обра­ зом превращается в тепло. Как будет показано ниже, для сохранения работоспособности лампы важен вопрос, на сколько нагревается анод. Когда его температура в процессе нагрева становится выше темпера­ туры окружающей среды, он начинает отдавать тепловую энергию в прилегающее пространство; с ростом его температуры теплоотдача при этом увеличивается. Стационарное значение температуры устано­ вится на аноде тогда, когда отводимая от него тепловая мощность, называемая м о щ н о с т ь ю , р а с с е и в а е м о й а н о д о м , ста­ новится равной мощности, сообщаемой ему за счет электронной бомбар­ дировки, т. е. когда

Величина Ра под, таким образом, от Та не зависит и в диаграмме изоб­ разится горизонтальной прямой. Ра рас представляется возрастающей кривой, так как растете Та. Точка пересечения обеих линий, согласно условию (1.19), определяет температу­ ру, устанавливающуюся на аноде. Чем

значения, величина которого зависит от конструкции лампы, в первую очередь — от типа использованного катода. Так как каждой темпера­ туре анода при заданной конструкции лампы соответствует определен­

18

ная мощность рассеивания, то для каждого типа ламп существует некоторое предельное значение мощности рассеивания, величину кото­ рого превышать нельзя. Предельно допустимая мощность, рассеивае­ мая анодом, Рядоп является одним-из важнейших предельных параметров ламп и всегда приводится в их паспортах. Режим работы лампы необхо­ димо выбирать таким, чтобы

U а Ра доп-

Величина мощности, рассеиваемой анодом, и соответственно и значение Яадоп, кроме конструкции лампы, определяется и видом ох­ лаждения анода., которое может быть:

а) естественным, т. е. за счет лучеиспускания и теплопроводности; б) искусственным, т. е. за счет омывания анода каким-либо тепло­

носителем.

При естественном охлаждении основную роль обычно играет лу ­ чеиспускание; мощность, рассеиваемая анодом, в этом случае практи­ чески определяется законом Стефана — Больцмана

Рис. 1.12. Мощные электронные лампы с принуди­ тельным охлаждением:

а — воздухом: б — водой

Согласно (1.21) мощность, излучаемую анодом, можно .увеличить или за счет увеличения его поверхности, например путем снабжения его ребрами, или за счет повышения степени его черноты, например

19

путем чернения. В большинстве конструкций ламп оба пути использу­ ются одновременно. При охлаждении излучением анод может нахо­ диться в вакууме, т. е. внутри баллона. Лучистая энергия свободно проходит через вакуум, а достигнув внешней оболочки, или проходит через нее дальше, если она для нее прозрачна, или погло­ щается ею и передается во внешнюю среду за счет конвективного теп­ лообмена. Охлаждение за счет лучеиспускания не особенно эффек­ тивно и поэтому может быть использовано только в лампах малой и частично средней мощности.

Для рассеивания больших мощностей применяется принудительное охлаждение, обычно воздухом или водой. Для того чтобы охлаждаю­ щую среду можно было подводить к аноду, он должен составлять часть внешней оболочки лампы. Внешний вид таких ламп зависит от того, какая охлаждающая среда используется. При воздушном ох­ лаждении для увеличения теплоотдачи анод снабжается радиатором (рис. 1.12, а), при водяном — помещается в бак с проточной водой

(рис. 1. 12,6).

За счет электронной бомбардировки в лампе будет греться не толь­ ко анод, но и любой другой электрод, работающий при положитель­ ных потенциалах. Поэтому в паспортах ламп, имеющих сетки с поло­ жительным потенциалом, кроме предельной мощности, рассеиваемой анодом, указываются предельные мощности, рассеиваемые этими сет­ ками.

§ 1.6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ

ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМП

Простейшим режимом работы электронных ламп является стати­ ческий. Это режим, в котором на все электроды лампы подаются только напряжения постоянного тока и в анодной цепи не содержится какихлибо сопротивлений нагрузки. В связи с отсутствием нагрузки падение напряжения между анодом и’катодом лампы Ua в этом случае совпада­ ет с напряжением источника анодного питания Е&(рис. 1.13, а)

Основные характеристики и параметры ламп связаны со статичес­ ким режимом. Характеристики и параметры, определяемые в этом режиме, называются с т а т и ч е с к и м и . Большинство электричес­ ких данных ламп, приводимых в справочниках, относятся к статичес­ кому режиму.

Как следует из определения, статический режим характеризуется двумя особенностями: питанием лампы напряжением постоянного тока

ется активное сопротивление или колебательный контур. В рабочем режиме падение напряжения на лампе отличается от напряжения источ­

20

ника анодного питания на величину падения напряжения на нагрузке,

не зависит. Характеристики и параметры ламп, относящиеся к усло­

Рис. 1.13. Схема включения триода:

а — в статическом режиме; б — в рабочем режиме

Кроме постоянных напряжений в электрических схемах на элект­ роды ламп могут подаваться переменные. По виду напряжений элект­ родов статическому режиму работы лампы противостоит динамический. Это режим, в котором напряжение хотя бы одного электрода переменное или содержит переменную составляющую. Практически электронные лампы почти всегда работают в динамическом режиме. В этом режиме мгновенное значение анодного тока за счет конечной величины вре­ мени пролета электронов в принципе не соответствует значению напря­ жений на электродах в тот же момент времени. В отличие от стати­ ческого режима ток через вакуумный промежуток здесь не определя­ ется однозначно величиной напряжений на электродах, но и зависит еще от частоты. Несоответствие между токами и напряжениями стано­ вится особенно^значительным при высоких частотах, когда время про­ лета электронов уже сравнимо с длительностью периода переменных напряжений. В большинстве случаев в схемах с лампами, однако, име­ ют дело с относительно медленно меняющимися напряжениями, при ко­ торых за время пролета электрона значение напряжений практически остается постоянным. Тогда в каждый момент времени соотношения между токами и напряжениями будут такими же, как в статическом режиме. Динамический режим при медленных изменениях приложен­ ных напряжений принято называть к в а з и с т а т и ч е с к и м Можно считать, что до длин волн 1—Зм (в зависимости от конструкции

21

лампы), т. е. при частотах меньше 100—300 МГц, лампы работают в квазистатическом режиме. Далее работа ламп в основном рассматри­ вается в статическом и квазистатическом режимах.

В литературе иногда нечетко пользуются терминологией, касаю­ щейся режимов работы ламп, и рабочий режим называют динамичес­

ким.

По характеру работы ламп во времени различают режим непрерыв­ ной работы и импульсный режим. В непрерывном режиме через лампу

роких пределах — от долей микросекунды до десятков миллисекунд. Длительность перерыва (пауза) между импульсами может в тысячи раз превышать длительность самого импульса. Особенность импульсного режима по сравнению с непрерывным состоит в том, что во время им­ пульса плотность снимаемого с катода электронного потока очень, ве­ лика.

§ 1.7. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМП

Для того чтобы составить себе представление о многообразии исполь­ зуемых в настоящее время электронных ламп, рассмотрим их клас­ сификацию. Ее можно произвести по следующим признакам.

диоды — лампы с двумя электродами: катодом и анодом; триоды — лампы с тремя электродами: катодом, анодом и одной

сеткой; тетроды — лампы с четырьмя электродами: катодом, анодом и

22