Принцип действия триода кратко
Обновлено: 05.07.2024
Маркировка представляет собой систему обозначений, содержащую четыре элемента:
1. Напряжение накала, округленное до целого числа.
2. Тип электровакуумного прибора. Для диодов:
Д - одинарный диод, X- двойной диод, т. е. содержащий два диода в одном корпусе с общим накалом. С - высоковольтный диод или кенотрон.
3. Порядковый номер разработки.
4. Конструктивное выполнение.
С - стеклянный баллон с пластмассовым цоколем (очень старое исполнение, не менее чем 24 мм - диаметр баллона).
П - пальчиковые лампы (стеклянный баллон диаметром 19 или 22,5 мм с жесткими штыревыми выводами (без цоколя).
Б- миниатюрная серия с гибкими выводами и с диаметром корпуса менее 10мм.
А - миниатюрная серия с гибкими выводами и с диаметром корпуса менее 6мм.
Триодом называется электровакуумный прибор, у которого помимо анода и катода имеется третий электрод, который называется сеткой.
Сетка в триоде имеет вид спирали и располагается между анодом и катодом, ближе к катоду.
При напряжении на сетке, равном нулю, сетка не оказывает воздействия на поле анода, и в цепи анода будет протекать ток.
При положительных напряжениях на сетке между нею и катодом возникает поле сетки, линии напряженности которого направлены так же, как и у анода. Результирующее действие поля на электроны усиливается, и ток анода возрастает. Положительно заряженная сетка перехватывает часть электронов, за счет чего возникает ток сетки.
При подаче отрицательного напряжения на сетку поле сетки будет противодействовать полю анода, за счет чего анодный ток уменьшается.
При достаточно больших отрицательных напряжениях на сетке между катодом и сеткой создается настолько сильное тормозящее электрическое поле, что электроны, вылетающие из катода, будут прижиматься опять к катоду и ток анода будет равен нулю.
Напряжение на сетке, при котором Iа становится равным нулю, называется напряжением запирания или напряжением отсечки.
Вывод: изменяя напряжение на сетке, можно управлять током анода, и поэтому сетка в триоде получила название управляющей.
Устройство и схема включения тетрода.
Одним из основных недостатков триода является небольшой коэффициент усиления (обычно не более30).
Для увеличения коэффициента усиления надо ослабить влияние поля анода на катод по сравнению с влиянием поля сетки. С этой целью между управляющей сеткой и анодом была введена вторая сетка, которая получила название экранной сетки.
Электровакуумный прибор, состоящий из катода, анода и двух сеток, называется тетродом. Условно графическое обозначение и схема включения тетрода изображено ниже слева, а справа – его вольтамперная характеристика.
На экранную сетку подается строго постоянное положительное апряжение, равное 0,6 - 0,8 напряжения анода.
1 2 3 4
Д 20 П
Система маркировки электровакуумных диодов.
Маркировка представляет собой систему обозначений, содержащую четыре элемента:
1. Напряжение накала, округленное до целого числа.
2. Тип электровакуумного прибора. Для диодов:
Д - одинарный диод, X- двойной диод, т. е. содержащий два диода в одном корпусе с общим накалом. С - высоковольтный диод или кенотрон.
3. Порядковый номер разработки.
4. Конструктивное выполнение.
С - стеклянный баллон с пластмассовым цоколем (очень старое исполнение, не менее чем 24 мм - диаметр баллона).
П - пальчиковые лампы (стеклянный баллон диаметром 19 или 22,5 мм с жесткими штыревыми выводами (без цоколя).
Б- миниатюрная серия с гибкими выводами и с диаметром корпуса менее 10мм.
А - миниатюрная серия с гибкими выводами и с диаметром корпуса менее 6мм.
Триодом называется электровакуумный прибор, у которого помимо анода и катода имеется третий электрод, который называется сеткой.
Сетка в триоде имеет вид спирали и располагается между анодом и катодом, ближе к катоду.
При напряжении на сетке, равном нулю, сетка не оказывает воздействия на поле анода, и в цепи анода будет протекать ток.
При положительных напряжениях на сетке между нею и катодом возникает поле сетки, линии напряженности которого направлены так же, как и у анода. Результирующее действие поля на электроны усиливается, и ток анода возрастает. Положительно заряженная сетка перехватывает часть электронов, за счет чего возникает ток сетки.
При подаче отрицательного напряжения на сетку поле сетки будет противодействовать полю анода, за счет чего анодный ток уменьшается.
При достаточно больших отрицательных напряжениях на сетке между катодом и сеткой создается настолько сильное тормозящее электрическое поле, что электроны, вылетающие из катода, будут прижиматься опять к катоду и ток анода будет равен нулю.
Напряжение на сетке, при котором Iа становится равным нулю, называется напряжением запирания или напряжением отсечки.
Вывод: изменяя напряжение на сетке, можно управлять током анода, и поэтому сетка в триоде получила название управляющей.
Устройство и схема включения тетрода.
Одним из основных недостатков триода является небольшой коэффициент усиления (обычно не более30).
Для увеличения коэффициента усиления надо ослабить влияние поля анода на катод по сравнению с влиянием поля сетки. С этой целью между управляющей сеткой и анодом была введена вторая сетка, которая получила название экранной сетки.
Электровакуумный прибор, состоящий из катода, анода и двух сеток, называется тетродом. Условно графическое обозначение и схема включения тетрода изображено ниже слева, а справа – его вольтамперная характеристика.
На экранную сетку подается строго постоянное положительное апряжение, равное 0,6 - 0,8 напряжения анода.
Триод — это трехэлектродная вакуумная лампа, состоящая из анода, катода и управляющей сетки.
• Анод — положительно заряженный электрод, который располагается вокруг катода и сетки. Может быть с водяным охлаждением.
• Катод — отрицательно заряженный электрод. Состоит из трубки, внутри которой, расположена нить накала.
• Управляющая сетка — спиральный электрод радиоэлемента. С его помощью идет управление потоком электронов. Находится вблизи катода.
Принцип действия триода
Главным отличием трехэлектродной лампы от диода, является возможность управлять током анода, без подачи на него напряжения. Электроны, вылетающие из подогревного катода, при малом напряжении на аноде, не все долетают к положительно заряженному электроду. Часть возвращается из-за электронного облака, которое окружает отрицательно заряженный электрод.
Вылетевшие первыми электроны, своим полем отталкивают остальные заряженные частицы, вылетевшие позже, и они возвращаются. Тем самым и создается электронное облако, состоящее из этих частиц. Чем больше будет напряжение на аноде, тем больше частиц преодолеет облако и в конечном итоге ток на положительном электроде станет током насыщения.
Для того чтобы достичь тока насыщения на аноде, без изменения на нем напряжения, нужно добавить третий электрод. Он поможет электронам катода преодолевать электронное облако. Этот электрод называется управляющей сеткой. Он нужен для создания электрического поля вблизи катода и электронного облака. Управляющая сетка — это спираль, огибающая катод на близком расстоянии.
Если на сетку не подавать напряжения, то триод будет работать в режиме диода. При подаче отрицательного напряжения на управляющую сетку, все электроны, вылетевшие из катода, вернутся. Для этого достаточно нескольких вольт, порядка пяти. Этот режим называется "лампа заперта". Если же подать на третий электрод небольшое положительное напряжение, оно создаст вокруг сетки поле, которое компенсирует электронное облако. При этом большая часть электронов достигнет анода и произойдет повышение на нем тока до значений насыщения. Некоторые из заряженных частиц осядут на сетке и создадут сеточный ток. Этот режим называется "лампа отперта".
Сеточный ток, является нехорошим показателем для трехэлектродных вакуумных ламп. Он перехватывает часть электронов у анода и может прекратить, а то и уменьшать значение анодного тока. Каждый электрон обладает определенной энергией и при встрече с анодом отдает ее, разогревая тем самым, положительно заряженный электрод. Поэтому на аноды ставят иногда водяное охлаждение. Но, как и анод, управляющая сетка тоже получает эту энергию и может расплавиться из-за небольшой толщины. Это приведет к поломке триода. Исходя из этого, максимальная эффективность работы достигается на небольших отрицательных значениях напряжения от нуля до двух вольт.
При рассмотрении двухэлектродной лампы было установлено, что ток в ее анодной цепи зависит от электрического поля вблизи катода и управлять величиной анодного тока можно изменением либо анодного напряжения, либо напряжения (тока) накала катода. Причем для небольших изменений анодного тока необходимо в широких пределах изменять напряжение на аноде или затрачивать больше мощности на накал катода.
Что такое триод?
Трехэлектродная лампа (триод) является прибором, в котором можно управлять током анода с помощью небольших напряжений, подаваемых на управляющую сетку. У современных триодов расстояние между сеткой и катодом равно 30—60 мкм. Так как сетка С (рис. 1,а) расположена к катоду К значительно ближе, чем анод А, ее влияние на ток анода во много раз больше, чем влияние анода. Таким образом, небольшие изменения сеточного напряжения могут сильно изменять сеточный ток.
Для простоты рассуждений воспользуемся плоской конструкцией триода (рис. 1,б). Допустим, при отсутствии тока в лампе потенциал сетки равен —8 В (кривая 1 на рис. 1, в, г). Чтобы повысить потенциал сетки до —5 В, необходимо напряжение на аноде увеличить, например на 100 В (кривая 2). Чтобы еще больше увеличить ток в лампе, нужно потенциал анода увеличить еще, например, на 100 В, т. е. до значения 200 В (кривая 3). Тогда потенциал сетки будет —2 В. И, наоборот, достаточно сообщить потенциал сетке —2 В, чтобы уже при Uа = 100 В получить ток такой же величины, как и в диоде при Uа = 200 В.
В данном случае поле вблизи катода одинаковое, а изменение потенциала сетки на 3 В вызывает такое же изменение анодного тока, как изменение напряжения на аноде на 100 В, т. е. управляющая сетка в данном примере влияет на ток анода в 33 раза сильнее, чем анод. С точки зрения наилучшего усиления потенциал сетки должен быть отрицательным, так как в этом случае почти все электроны, излучаемые катодом, достигают анода, а сеточный ток равен нулю. Сеточные и анодные характеристики выражаются зависимостями анодного тока от напряжений на сетке и на аноде соответственно.
Из сеточных и анодных характеристик можно определить три основных параметра триода:
называемая крутизной лампы, показывает, на сколько миллиампер увеличивается ток лампы при увеличении напряжения на сетке на 1 В;
определяется отношением изменения анодного напряжения к изменению анодного тока;
показывает, на сколько вольт нужно увеличить анодное напряжение при изменении сеточного напряжения на ΔUc = — 1 В, чтобы анодный ток остался неизменным.
Все три параметра лампы связаны уравнением
У современных триодов: S = l,25-6 мА/В; Ri = 1-70 кОм; μ = 2-100.
Усилитель на триоде
Схема простейшего усилителя на триоде и его характеристики представлены на рис. 2, а, б. Для уменьшения влияния сеточного тока от батареи подается постоянное смещение Ес.
Сопротивление Rc утечки сетки, обычно равное 0,5—1 мОм, служит для того, чтобы электроны, попавшие на сетку, стекали на катод.
При подведении положительного сигнала Uвх на сетку сеточное напряжение возрастает, отрицательное поле сетки уменьшается, а число электронов, попадающих на анод, и анодный ток увеличиваются. При правильном выборе анодной нагрузки Ra выходное напряжение Uвых = ΔIаRа значительно больше входного. Величина
называется коэффициентом усиления напряжения. В триодах он достигает 100. Для увеличения коэффициента усиления применяют несколько ступеней (каскадов) усиления, т. е. выходной сигнал схемы рис. 2 подают на вход второго усилителя и т. д.
Трехэлектродные лампы применяют для усиления тока, мощности, напряжения и для генерирования электрических колебаний в различных схемах автоматики. Маркируют триоды буквой С, двойные триоды — буквой Н (например, 6С19П, 6Н7 и т. д.). Триодам присущи недостатки, которые устранены в четырехэлектродных лампах (тетродах) и пятиэлектродных (пентодах).
Электронные лампы приобрели свои исключительно ценные свойства лишь после того, как в диод был введен третий электрод — сетка. Введение в диод сетки коренным образом изменило весь характер работы лампы и открыло перед нею огромные возможности. Сетка помещается между катодом и анодом.
Какую роль выполняет сетка радиолампы
Работа триода, как всякой электронной лампы, основана на существовании электронного потока между катодом и анодом. Сетка находится между этими электродами, поэтому электроны, устремляющиеся от. катода к аноду, встречают ее на своем пути и сетка управляет количеством электронов, летящих к аноду.
Разумеется, сетку нельзя рассматривать как механическое препятствие для электронов. Промежутки между витками сетки, как бы густа она ни была, всегда будут огромны по сравнению с размерами электронов.
Рис. 1. Построение триода, внутри электронной лампы.
Если, например, представить себе электрон в виде футбольного мяча, то расстояния между витками сетки в том же масштабе будут равны расстояниям между планетами нашей вселенной.
Рис. 2. Электронная лампа Бонч-Бруевича.
Сетка, как и другие электроды, имеет вывод наружу. Посмотрим, изменится ли что-либо в работе лампы, если вывод сетки присоединить к катоду. При таком соединении сетка приобретает потенциал катода.
Между сеткой и катодом не будет никакого электрического поля, поэтому витки сетки окажут очень слабое действие на электроны, летящие от катода к аноду.
Возможно, что отдельные электроны, столкнувшиеся с витками сетки, застрянут на них. Но в этом случае сетка зарядится отрицательно по отношению к катоду и излишние электроны немедленно стекут с нее на катод по соединительному проводнику, выравнивая таким образом потенциалы сетки и катода.
Положение резко изменится, если сообщить сетке какой-либо потенциал относительно катода. Осуществить это можно, включив, например, между катодом и сеткой батарею.
Если батарея окажется включенной так, что сетка зарядится отрицательно, то последняя начнет отталкивать летящие электроны обратно к катоду. Если в анодную цепь лампы включен измерительный прибор, то он зарегистрирует уменьшение анодного тока.
Прорываться к аноду сквозь сетку смогут лишь те электроны, которые обладают достаточно большой энергией, т. е. достаточно большой скоростью.
При значительном отрицательном напряжении на сетке даже те электроны, которые обладают наибольшей скоростью, не смогут преодолеть ее отталкивающее действие и будут повернуты назад к катоду. Анодный ток прекратится. Лампа, как говорят, будет заперта.
Рис. 3. Как работает электронная лампа - триод.
Если батарею (которую мы назовем сеточной) присоединить так, чтобы сетка была заряжена положительно относительно катода, то возникшее между катодом и сеткой электрическое поле станет ускорять движение электронов.
В этом случае прибор в цепи анода покажет увеличение анодного тока. Теперь смогут достигать анода и те электроны, которые при вылете из катода обладали малой скоростью и без помощи сетки не смогли бы преодолеть путь до анода.
Чем выше положительный потенциал сетки, тем больше она способствует увеличению скорости электронов, излучаемых катодом. В соответствии с этим возрастает и анодный ток.
При этом, разумеется, некоторая часть электронов притягивается и к сетке, но при правильной конструкции лампы количество этих электронов невелико по сравнению с общей эмиссией катода.
Подавляющее число электронов вследствие притяжения сеткой получает столь большое ускорение, что они проскакивают через промежутки между ее витками и устремляются к аноду, притяжение которого еще больше ускоряет их.
Лишь те электроны, которые на своем пути сталкиваются непосредственно с витками сетки или оказываются в непосредственной близости от них, притянутся к сетке и создадут в ее цепи ток, получивший название сеточного тока.
Однако по мере увеличения напряжения на сетке количество притягиваемых ею электронов увеличивается и при большом напряжении сеточный ток может стать очень большим.
Процессы, происходящие в цепях анода и сетки трехэлектродной лампы, можно наглядно показать при помощи графика. По горизонтальной оси графика откладывается сеточное напряжение в вольтах, а по вертикальной — величина анодного тока в миллиамперах.
Точка пересечения осей, т. е. начало координат, соответствует нулевому потенциалу сетки. Вправо от нее откладывается положительное напряжение, влево — отрицательное.
Рис. 4. Лампа триод - на сетке нет заряда, показания приборов.
Рис. 5. Лампа триод - на сетке есть заряд, показания приборов.
Для получения данных, нужных для построения графика, соберем схему, которая даст возможность изменять по желанию напряжение на сетке при неизменном напряжении на аноде и, разумеется, при неизменном напряжении накала.
Отложив на графике величины анодного тока, соответствующие различным значениям напряжения на сетке, в виде кривой, мы получим так называемую характеристику триода, показывающую зависимость анодного тока лампы от величины и знака напряжения на сетке.
При некотором отрицательном напряжении на сетке анодный ток прекращается — становится равным нулю. Эта точка считается началом характеристики, так как достаточно самого малого уменьшения отрицательного напряжения на сетке, чтобы анодный ток возник.
Рис. 6. График зависимости тока в цепи анода от напряжения на сетке радиолампы.
На приведенном для иллюстрации графике этой точке соответствует напряжение на сетке, равное — 8 в.
На графике изображена и характеристика сеточного тока, который начинается примерно при нулевом напряжении сетки и возрастает по мере увеличения положительного напряжения на ней.
Влево от нуля, в области отрицательных напряжений на сетке, ток в ее цепи отсутствует. Однако анодный ток в этой области имеется и величина его зависит от значения отрицательного потенциала сетки.
Сетка управляет величиной анодного тока,не потребляя никакого тока, т. е. не потребляя энергии. Она ведет себя, как электрическая заслонка, регулирующая доступ электронов к аноду лампы, но не расходующая энергии на свою работу.
Это обстоятельство вместе с уже отмеченным ранее мгновенным изменением величины анодного тока при изменениях напряжения на сетке представляет замечательную особенность электронных ламп с сеткой, обеспечивающую им самые разнообразные применения.
На использовании управляющего действия сетки и основана способность лампы усиливать подводимое к ней напряжение. Увеличивая или уменьшая напряжение на сетке, мы тем самым заставляем анодный ток соответственно ослабляться или возрастать, причем изменения анодного тока происходят в полном соответствии с изменениями величины напряжения на сетке.
Если при этом включить в анодную цепь лампы нагрузку — некоторое сопротивление нагрузки R, то анодный ток, проходя по нему, будет создавать на нем падение напряжения. Любое увеличение или уменьшение анодного тока приведет к изменению величины падения напряжения на нагрузке.
Рис. 7. Нагрузка в анодной цепи лампы.
Но мы уже знаем, что изменения анодного тока в свою очередь имеют такую же форму, как и переменное напряжение на сетке; поэтому и форма изменения напряжения > на анодной нагрузке будет такой же.
Однако при этом изменения напряжения на анодной нагрузке будут во много раз больше по величине, потому что малые изменения напряжения на сетке создают большие изменения величины анодного тока даже при условии, что сопротивление нагрузки в анодной цепи лампы имеет достаточно большую величину.
Колебания напряжения на анодной нагрузке будут представлять собой как бы увеличенную фотографию колебаний напряжения на сетке.
Наклон характеристики у различных ламп неодинаков. У одних характеристика идет круче, у других — более полого. Очевидно, что чем круче поднимается характеристика, тем сильнее будут сказываться изменения сеточного напряжения на величине анодного тока и, следовательно, тем больше будет усиление лампы.
Из этого можно сделать вывод, что чем круче характеристика лампы, тем большими усилительными способностями она обладает. У нас выпускались раньше и выпускаются в последнее время разные типы триодов.
Широко применялись триоды 6С5С и 6С4С; теперь выпускаются триоды 6С1П, 6С2П, 6СЗП, 6СЗБ, 6С6Б, 6С7Б и др.
Читайте также: