На главную


§ 127. Двукэлектродная лампа (диод)

На принципе термоэлектронной эмиссии основана работа электронных ламп. Электронная лампа, имеющая два электрода — катод и анод, называется двухэлектродной или диодом.
Основными деталями двухэлектродной электронной лампы являются катод и анод, укрепленные в стеклянном или металлическом баллоне, из которого выкачан воздух.
Катод, служащий источником электронов, в простейшем виде представляет собой нить из тугоплавкого металла, обычно вольфрама.
Пропуская по катоду электрический ток, можно накалить его до высокой температуры и тогд из его поверхности в вакуум будут вылетать электроны, образуя вокруг катода электронное облачко (пространственный заряд).
Чтобы катод, изготовленный из вольфрама, испускал нужное для работы электронной лампы количество электронов, он должен быть нагрет до 2000° С. Для поддержания такой высокой температуры по нити накала приходится пропускать ток значительной силы. Поэтому электронные лампы с вольфрамовым (металлическим) катодом потребляют большую мощность и являются в этом отношении неэкономичными.
Более экономичны активированные металлические катоды. Они представляют собой нить из вольфрама, молибдена или никелевый цилиндр, покрытый тонкой пленкой окиси щелочноземельного металла бария и т. п. Активированные катоды применяют в большинстве электронных ламп; рабочая температура этих катодов 700 — 900° С.
Катоды, у которых поверхность самой нити накала является источником электронов (рис. 180, а), называются катодами прямого накала. Недостатком катодов прямого накала является то, что накал нити можно осуществлять только от источника постоянного тока и нельзя применять переменный ток. При питании такого катода переменным током из-за малой тепловой инерции катода прямого накала его температура изменяется с удвоенной частотой переменного тока, что приводит к непостоянству потока электронов, а следовательно и тока, протекающего через лампу. По этой причине чаще применяют катоды косвенного накала — подогревные катоды.

Катод косвенного накала (рис. 180, б) представляет собой никелевую трубочку, поверхность которой покрыта тонким слоем оксида, способного испускать электроны при сравнительно низкой температуре. Внутри трубочки находится покрытая изолирующим слоем вольфрамовая нить накала (подогреватель), по которой пропускают электрический ток. Нагретая током нить накала подогревает активированный оксидный катод и из него вылетают электроны.
По сравнению с катодами прямого накала катоды косвенного накала (подогревные) обладают большой тепловой инерцией. Из-за этого электронная лампа с таким катодом начинает работать не сразу, а через 1 — 2 мин после включения, т. е. после предварительного нагрева. Питание подогревных катодов осуществляется переменным током.
Вокруг катода электронной лампы на некотором расстоянии от него помещается металлический анод, в простейшем виде это цилиндр. Материалами для изготовления анодов являются тугоплавкие металлы — никель, молибден и тантал. Применение таких тугоплавких металлов вызвано тем, что при работе электронных ламп аноды сильно разогреваются.
Анод, как и нить накала, укреплен внутри лампы и соединен с металлическими штырьками цоколя (рис. 181, а), изготовленного из изоляционного материала. Электроды лампы различного типа соединяются со штырьками цоколя определенным образом. Схему соединения электродов ламп со штырьками называют цоколевкой (рис. 181, б). Счет штырьков ведется по часовой стрелке от направляющего ключа, если на лампу смотреть со стороны цоколя, повернув его к себе.

Включение электронной лампы в схему осуществляется через ламповую панель, изготовленную из изоляционного материала. При установке штырьков цоколя электронной лампы в отверстия панели электроды лампы через лепестки соединяются со схемой.
Для работы электронной лампы, как уже указывалось, необходимо накалить ее нить. Для этого в простейшем случае нить соединяют с батареей, которую называют батареей накала (Бн). Ко второму электроду лампы (аноду) присоединяют другую батарею так, чтобы она своим положительным электродом соединялась с анодом лампы, а отрицательным — с нитью накала (рис. 182, а). Эта батарея называется анодной батареей (Ба). При таком включении батареи анод заряжен положительно по отношению к катоду и между ними возникает электрическое поле. Когда нить накала нагреется, из катода начнут вылетать электроны, несущие отрицательный электрический заряд. Эти электроны будут притягиваться положительно заряженным анодом и под действием сил поля пролетать расстояние между катодом и анодом по цепи: катод — анод — сопротивление — миллиамперметр — анодная батарея — катод. Направление тока в цепи, как мы условились считать, будет обратным направлению движения электронов. Эту цепь называют анодной цепью лампы.

Если полюсы анодной батареи переключить (к аноду лампы присоединить минус анодной батареи, а к нити накала — плюс), то отрицательно заряженный анод оттолкнет вылетевшие из нити электроны назад на катод и в анодной цепи тока не возникнет (рис. 182, б). Стрелка миллиамперметра останется у нулевого деления.
Таким образом, электронная лампа (диод) проводит ток только в одном направлении — от анода к катоду при наличии положительного заряда на аноде по отношению к катоду.
Свойство двухэлектродной лампы пропускать ток в одном направлении используется для выпрямления переменного тока в постоянный.


предыдущая страница оглавление следующая страница