§ 142. Тиратрон

В различных устройствах автоматики большое распространение получил управляемый ионный прибор — тиратрон (рис. 208, а).

Тиратрон представляет собой триод, наполненный смесью инертных газов. В стеклянном баллоне тиратрона помещаются анод, катод и управляющий электрод — сетка. Катод нагревается электрическим током, на анод подается положительное напряжение. На сетку тиратрона подается отрицательное напряжение, удерживающее (запирающее) электроны в промежутке катод — сетка.
Сетка тиратрона в отличие от сетки триода не позволяет изменять силу анодного тока.
Вследствие наличия газа в колбе тиратрона его с помощью сетки можно лишь отпереть — зажечь, но нельзя погасить.
После зажигания тиратрона сетка теряет свое управляющее свойство.
Допустим, что на сетку тиратрона (рис. 208, в) через потенциометр П_с подан большой отрицательный потенциал, а анод имеет по отношению к катоду положительный потенциал. Электрическое поле сетки будет препятствовать движению электронов к аноду.
Постепенное уменьшение запирающего отрицательного напряжения на сетке (путем перемещения движка потенциометра вправо) приведет к появлению небольшого тока в цепи анода тиратрона. При дальнейшем уменьшении этого напряжения большое количество электронов с высокой скоростью будут двигаться к аноду. На своем пути они станут ионизировать атомы газа. Движение ионов газа, в свою очередь, ускоряется электрическим полем анода и катода; при столкновениях с нейтральными атомами они образуют новые ионы в еще большем количестве. Такая лавинообразная ионизация сопровождается скачкообразным нарастанием силы анодного тока и зажиганием тиратрона.
Для ограничения силы тока в цепи анода включается ограничительное сопротивление.
С момента зажигания тиратрона и возникновения электрического разряда в нем сетка теряет свое управляющее свойство. Это связано с тем, что отрицательный заряд сетки оказывается окруженным оболочкой из положительных ионов, которые нейтрализуют его действие.
Прекращение разряда в тиратроне можно осуществить двумя способами: уменьшением анодного напряжения или обрывом цепи анода. За время, которое длится до 1 мсек, в лампе происходит процесс рекомбинации, после чего сетка вновь приобретает управляющее действие.
В цепи сетки тиратрона образуется сеточный ток I_c, который является нежелательным. Этот ток создается электронами и положительно заряженными ионами. При положительном напряжении на сетке она притягивает к себе электроны и в ее цепи появляется электронный ток.
При отрицательном напряжении на сетке к ней притягивается некоторое количество положительных ионов и в цепи сетки возникает ионный сеточный ток. Так как ионы имеют большую, чем электроны массу, то они менее подвижны и поэтому ионный ток в цепи сетки меньше электронного сеточного тока.
Для ограничения бесполезного сеточного тока в ее цепь включают ограничительное сопротивление.
В практике применяют разнообразные марки тиратронов. Они отличаются: напряжением накала, напряжением возникновения электрического разряда, наибольшим отрицательным запирающим напряжением сетки, током накала, средним током анода, временем разогрева катода, сопротивлением в цепи сетки и размерами.
Так, тиратрон ТГ1-2,5/4 с оксидным катодом прямого накала имеет следующие основные данные: среднее значение тока анода 2,5 а, напряжение накала 5 в, напряжение возникновения электрического разряда 140 в, наибольшее отрицательное напряжение сетки 100 в, ток накала 142 а, время разогрева 1 мин, сопротивление в цепи сетки 0,001 — 0,1 Мом, длина 255 мм, диаметр 85 мм.