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

соответствующему дробовому шуму при токе /•„ и отсутствии миниму­ ма потенциала. Этот результат объясняется следующим. Как уже указывалось в §7.1, флуктуации за счет дробового эффекта и токораспределення обусловлены случайными процессами одинакового харак­ тера. Однако при наличии пространственного заряда, т. е. когда Г2 < 1, оба вида флуктуаций находятся в лампе в различных усло­ виях. В то время как флуктуации за счет токораспределения переда­ ются анодному току лампы полностью, флуктуации за счет дробового эффекта в связи с наличием минимума потенциала подвержены демп­ фирующему действию пространственного заряда. При Г2 = 1 мини­ мум потенциала отсутствует и оба процесса попадают в одинаковые условия, соответствующие условиям дробового эффекта при отсутст­ вии пространственного заряда.

§ 7.5. ШУМЫ ВТОРИЧНОЙ ЭМИССИИ

Если в электронной лампе имеет место переход вторичных элект­

для внутрилампового усиления — к рассмотренным ранее источ­ никам шумов добавляется шум за счет вторичной эмиссии. Он обус­ ловлен тем, что число вторичных электронов, выбиваемых отдельны­ ми первичными электронами, не одинаково, т. е. тем, что флуктуирует коэффициент вторичной эмиссии.

Если рассматривать анодную цепь лампы с усилением за счет вто­ ричной эмиссии (см., например, рис. 4.36), то шумовой ток в ней со­ стоит из шумового тока за счет флуктуаций первичного потока элект­ ронов, т. е. электронов, попадающих на динод, и шумового тока за счет флуктуаций коэффициента вторичной эмиссии динода. Обе ве­ личины складываются квадратично, так как соответствующие им флуктуации независимы друг от друга. Таким образом,

рат шумового тока в анодной цепи за счет вторичной эмиссии с динода. Величина t,ua пер равна шумовому току из-за флуктуаций числа электронов, попадающих на динод, усиленному за счет вторичной

эмиссии

^ша пер пер

328

ГДе 1ш — шумовой ток за счет флуктуаций числа электронов, по­

Величина 4aneP>в зависимости от системы электронов лампы, опре­ деляется выражениями (7.55) или (7.67).

Если предположить, что флуктуации потока вторичных электро­ нов подчиняются тем же закономерностям, то и флуктуации тока эмиссии, то ___

С= 2 ^ Л />

Предпосылка относительно совпадения закономерностей флуктуа­ ций токов термоэлектронной и вторичной эмиссии на опыте полностью не подтверждается. При больших Ua (200—300 В) шумы за счет вто­ ричной эмиссии меньше, чем следует из (7.81). Это можно объяснить тем, что акты испускания вторичных электронов, образованных одним первичным, не являются полностью независимыми событиями: выход вторичных электронов из более глубоких слоев эмиттера будет зави­ сеть также от того, сколько первичным электроном было выбито вто­ ричных в слоях, более близких к поверхности.

§ 7.6. НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ШУМЫ

7.6.1. Общие закономерности фликкер-эффекта

Основным источником низкочастотных шумов является фликкерэффект (см. § 7.1). Он существуете электронных лампах одновременно с дробовым. Однако виды спектра обоих эффектов совершенно раз­ личны. Спектральная плотность фликкер-шума с уменьшением частоты увеличивается и при очень низких частотах, обычно ниже 10 Гц, практически становится независимой от частоты (рис. 7.10). В облас­ ти низких частот уровень фликкер-шума в нормальных режимах

329

работы ламп обычно на несколько порядков превышает уровень дро­ бового шума. Поэтому при выборе ламп для усилителей слабых сиг­ налов низкой частоты решающим является уровень фликкер-шума; чувствительность подобных усилителей определяется в первую очередь уровнем фликкер-шума лампы, стоящей во входном каскаде.

Зависимость спектральной плотности фликкер-шума от тока и частоты ориентировочно может быть описана выражением

где а — коэффициент, зависящий от механизма работы ’катода. При такой частотной зависимости (7.82) принимает вид

Для используемых в современных лампах термоэлектронных катодов а лежит в пределах 1-^-2.

Фликкер-шум, так же как и дробовый, подавляется пространст­ венным зарядом, однако в большей степени. Сначала рассмотрим фликкер-шум в режиме насыщения, а затем — в режиме пространст­ венного заряда. Фликкер-шум в режиме начального тока отсутствует, так как согласно (2.64) анодный ток в этом случае не зависит от работы выхода катода.

3 3 0

7.6.2. Фликкер-эффект при работе катода в режиме насыщения

Как уже указывалось, фликкер-шум обусловлен флуктуациями тока эмиссии катода за счет случайных изменений работы выхода малых участков его эмиттирующей поверхности. Существует несколь­ ко теорий фликкер-шума, отличающихся тем, какой механизм изме­ нения работы выхода принят за основу. Но в большинстве случаев, особенно у используемых в современных приборах сложных катодов, состояние поверхности катода зависит от многих факторов. Поэтому фликкер-шум в общем случае не удается объяснить при помощи одного единственного механизма, а приходится рассматривать как сочета­ ние различных процессов. В связи-со сложностью проблемы в настоя­ щее время еще не существует теории фликкер-шума, которая позволя­ ла бы объяснить все известные экспериментальные данные. По одним теориям не получается совпадения с экспериментом по уровню флик­ кер-шума, по другим — по ходу спектра, в частности по значению а для его частотозависимой части.

У катодов, у которых малое значение работы выхода связано с наличием на поверхности моноатомной пленки электроположитель­ ного вещества, основными факторами, обусловливающими возникно­ вение фликкер-шума, по современным воззрениям являются:

а) флуктуации тока эмиссии за счет случайных местных измене­ ний работы выхода катода вследствие испарения с его поверхности отдельных частичек материала или за счет отравления отдельных эмис­ сионных центров катода продуктами разложения налетов на поверх­ ности других электродов, в первую очередь анода; эти налеты обра­ зуются в результате распыления материала катода во время работы лампы и затем разлагаются под действием бомбардировки электрона­ ми, летящими с катода;'

б) флуктуации в ходе физических процессов, за счет которых во время работы катода поддерживается активное состояние его эмитти­ рующей поверхности. Здесь имеются в виду процессы в приповерх­ ностном слое катода, благодаря которым во время работы непрерывно восстанавливается состояние эмиттирующей поверхности, нарушае­ мое процессами, указанными в п. а. Когда на поверхности имеется активирующая пленка, то основным процессом, благодаря которому поддерживается активность поверхности, является диффузия ней­ тральных частичек активирующего вещества через приповерхностный слой к поверхности и по самой поверхности.

Степень влияния тех или иных факторов на.общий уровень воз­ никающего шума зависит от структуры катода. Когда катод изготов­ лен из химически стойкого материала и имеет однородную по глубине структуру, фликкер-шум может отсутствовать, так как не происхо­ дит отравления поверхности и ис-парение частичек с поверхности не меняет ее характера. Так, например, у ламп с чисто вольфрамовым катодом уровень фликкер-шума очень низок. У ламп со сложными катодами он значительно выше.

331