Файл: Терсин, В. Я. Радиоэлектроника и радиотехнические измерения учебник для школ техников ВМФ.pdf

между электродами. Этому режиму работы соответ­ ствует участок характеристики 2—3, называемый рабо­ чим (на этом участке происходит тлеющий разряд). Если ток в цепи достиг такого значения, когда светится вся поверхность катода (т. е. весь он участвует в созда­ нии вторичных электронов), то дальнейшее увеличение тока возможно только за счет возрастания разности по­ тенциалов между электродами (участок характеристи­ ки 3—4).

лон тиратрона наполняется парами ртути, водородом или инертным газом.

В отличие от вакуумных триодов в тиратроне сетка не управляет анодным током. Но, изменяя ее отрица­ тельный потенциал, можно управлять зажиганием тира­ трона. Чем больше отрицательное напряжение на сет­ ке, тем выше напряжение зажигания.

Управляющее действие сетки после зажигания те­ ряется потому, что положительные ионы окружают от­ рицательно заряженную сетку и нейтрализуют ее влия­ ние на анодный ток.

Сетка тиратрона выполняется в виде диска с отвер­ стиями, который прикрывает цилиндрический экран, окружающий катод. Сделано это для того, чтобы элек­ трическое поле анода не могло замкнуться на катод, минуя сетку. Иначе зажигание тиратрона не зависело

53

Анодное напряжение у зажженного тиратрона со­ ставляет 10—20 В. Погасить тиратрон можно разры­ вом анодной цепи или уменьшением анодного напряже­ ния до напряжения погасания.

Применяются тиратроны в управляемых выпрямите­ лях, где изменением потенциала сетки можно без по­ терь энергии регулировать величину выпрямленного на­ пряжения от нуля до максимума. Часто они использу­

типа прибора. В конце указывается наибольший вы­ прямленный ток в амперах и допустимое обратное на­ пряжение в киловольтах (например, ТГ1-0,1/0,3).

мощью которого производится замыкание анодной цепи в мощных импульсных ультракоротковолновых генерато­ рах. Устройство тригатрона показано на рис. 4.12.

Баллон наполняется, как правило, смесью аргона и кислорода при давлении 2—3 атм. Начало разряда в приборе управляется величиной импульса, подаваемого на поджигающий электрод. Напряжение на главных

54

электродах при данном расстоянии между ними таково, что самостоятельного разряда произойти не может. Он возникает лишь при подаче импульса напряжения на поджигающий электрод. Сначала возникает разряд между поджигающим и нижним главным электродами, затем между нижним и верхним электродами. Гаснет прибор, когда напряжение между главными электрода­ ми снизится до определенного значения. Материалом для электродов тригатрона служат тугоплавкие метал­ лы (молибден, вольфрам).

Параметрами тригатрона являются максимальное и минимальное рабочие напряжения, напряжение под­ жига.

Допустимая величина тока через тригатрон опреде­ ляется количеством тепла, выделяемого в баллоне, и распылением электродов. Это приводит к появлению проводимости между электродами. Чем больше ток че­ рез тригатрон, тем электроды больше распыляются и тем быстрее прибор изнашивается. Обычный срок служ­ бы тригатрона 100—300 ч.

С т а б и л и т р о н — это газоэлектрический прибор, работающий в режиме тлеющего разряда. Основное его назначение — стабилизация напряжения блоков питания радиотехнических устройств.

Баллон стабилитрона заполнен инертным газом при давлении 10—15 мм рт. ст. Внутри баллона имеется ка­ тод, представляющий собой металлический цилиндр и анод, имеющий вид тонкой проволоки. Электроды вы­ водятся на ножки цоколя. Схема включения стабили­ трона дана на рис. 4.13, а.

Стабилизация напряжения происходит в режиме тлеющего разряда. Величина мот зависит от рода газа в баллоне и материала катода.

Как видно из рис. 4.13, б напряжение на нагрузке ста­ бильно при токе стабилитрона tCT, изменяющемся в пре­ делах ОТ i'mln ДО Фпах.

Ток источника

1 __Е нСт

Ток стабилитрона

*'ст ~ i ^н,

55

Г л а в а 5

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

§ 1. Общие сведения

Полупроводниковыми называются приборы, рабо­ тающие на принципе использования эффекта диффузии или дрейфа носителей электрического заряда внутри твердого тела.

Из полупроводников, на­ шедших применение на прак­ тике, можно назвать германий, селен, кремний, окись меди,, сульфид меди, сульфид кад­ мия, карборунд.

Структура электронных свя­ зей в кристалле германия по­ казана на рис. 5.1. Из рисун­ ка видно, что все электроны прочно связаны со своими яд­ рами и не могут участвовать в электропроводности. Таким

образом, германий в чистом виде представляет собой хороший изолятор.

Некоторая проводимость может возникнуть при по­ вышении температуры. При нагревании кристалла ато­ мы приходят в колебательное движение, и при доста­ точно высокой температуре некоторые электроны могут вырваться из своих орбит. В результате получаются свободные электроны и свободные места для электро­ нов. Эти свободные места принято называть дырками. Вырванный электрон имеет отрицательный заряд. Дыр­

57

ка имеет положительный заряд, так как удаление из нейтрального атома отрицательного заряда приводит к появлению положительного заряда. Если к кристаллу приложить электрическое поле, то свободные электро­ ны, ка.к и в металлах, будут двигаться в направлении поля и создавать электрический ток. Проводимость, обусловленная перемещением электронов, называется электронной проводимостью. Кроме перемещения элек­ тронов в кристалле может быть и перемещение дырок, обусловленное заполнением их электронами от сосед­ них нейтральных атомов и появлением в этих атомах новых дырок. Под действием электрического поля дыр­ ки перемещаются в направлении, противоположном на­ правлению перемещения электронов.

Проводимость, обусловленная перемещением дырок, называется дырочной проводимостью.

Следует отметить, что как электронная, так и дыроч­ ная проводимости, обусловленные температурными влияниями, весьма малы и не могут быть использованы для практических целей. Проводимость полупроводника может быть резко повышена путем внесения в него не­ большого количества специально подобранных приме­ сей. При этом в зависимости от вида примеси в полу­ проводнике может преобладать электронная или дыроч­ ная проводимость. Полупроводники, обладающие элек­ тронной проводимостью, называются полупроводниками типа п. Буква п является первой буквой слова negative, что означает «отрицательный», т. е. проводимость в дан­ ном типе полупроводников создается носителями отри­ цательного заряда — электронами. Вещества, вызываю­ щие в германии преобладание числа дырок над числом электронов, т. е. создающие дырочную проводимость, называются акцепторами. Типичные из них индий и галлий.

Атом индия имеет три валентных электрона, поэто­ му при замещении одного атома германия атомом ин­ дия в решетке германия оказываются заполненными связи лишь трех соседних атомов. Одна связь с одним из четырех ближайших атомов германия оказывается незаполненной, т. е. образуется дырка. Образовавшиеся дырки могут быть заняты электронами в результате разрыва соседних связей, т. е. в результате образования дырок в соседних атомах. Перемещение дырок и обу­

58

словливает дырочную проводимость кристалла. Полу­ проводники, обладающие дырочной проводимостью, на­ зываются полупроводниками типа р. Буква р является первой буквой слова positive, что означает «положи­ тельный».

§ 2. Полупроводниковые диоды

Полупроводниковый диод — это прибор с двумя электродами, обладающий односторонней проводимо­ стью электрического тока. По конструкции полупровод-

никовые диоды делятся на плоскостные и точечные. То­ чечные диоды предназначены для работы на высоких и сверхвысоких частотах в схемах детекторов, АРУ, изме­ рительной аппаратуре.

Плоскостные германиевые и кремниевые диоды предназначены для работы в выпрямительных устрой­ ствах источников питания и т. д.

Схематическое изображение структуры р-я-перехо- да полупроводниковых диодов дано на рис. 5.2.

Основным элементом полупроводникового диода яв­ ляется электронно-дырочный переход. Рассмотрим ме­ ханизм протекания тока через этот переход при под­

ния батареи сопротивление электронно-дырочного пере­ хода еще больше возрастет, так как приложенное на­ пряжение усиливает существующее на переходе поле,

59