Исследование электровакуумного триода в рамках виртуального эксперимента (стр. 5 из 6)

Характеристики в справочниках являются средними, полученными на основе нескольких характеристик, снятых для различных экземпляров ламп данного типа. Поэтому пользование такими характеристиками дает погрешности.

Анодный ток зависит от напряжений сетки и анода:

То же относится к сеточному и катодному токам:

Зависимость между тремя величинами изображается в пространственной системе координат, что практически неудобно. Поэтому одно из напряжений считают постоянным и рассматривают зависимость тока только от одного напряжения.

Широко применяются характеристики, показывающие зависимость тока от сеточного напряжения при постоянном анодном напряжении:

Наиболее важны две первые зависимости. Характеристики, выражающие зависимость i_a = F(u_g), называются анодно-сеточными. Они аналогичны характеристикам управления транзистора. А характеристики, соответствующие зависимости i_g = F₁(u_g), принято называть сеточными. У транзистора подобные характеристики называются входными. Каждому значению анодного напряжения соответствует определенная характеристика. Следовательно, для каждого тока имеется семейство характеристик. Значения анодного напряжения для них берутся через определенные промежутки.

Второй вид характеристик показывает зависимость токов от анодного напряжения при постоянном сеточном напряжении:

Здесь наиболее важны анодные характеристики, подобные выходным характеристикам транзистора и выражающие зависимость

и сеточно-анодные характеристики, дающие зависимость

В справочниках, как правило, приводятся только семейства характеристик для анодного и сеточного токов. Простым сложением их ординат можно построить характеристики для катодного тока.

Для практических расчетов анодного тока достаточно иметь семейство либо анодно-сеточных, либо анодных характеристик. Анодно-сеточные характеристики нагляднее показывают управляющее действие сетки, и их иногда называют управляющими. Зато с анодными характеристиками расчеты проще и точнее.

На рис, а изображены характеристики для токов анода, сетей и катода в зависимости от напряжения сетки при постоянном анодном напряжении,

соответствующие явно выраженному режиму насыщения лампы (например, лампы с вольфрамовым катодом). При и_g < 0 характеристики для анодного и катодного тока совпадают. Вследствие влияния островкового эффекта и других факторов начальная точка характеристики (А) обычно соответствует напряжению запирания несколько более низкому, нежели вычисленное по формуле

Если уменьшать по абсолютному значению отрицательное напряжение сетки, то лампа отпирается, потенциальный барьер у катода понижается и анодный ток возрастает. Число электронов, преодолевающих барьер, растет по нелинейному закону, и поэтому характеристика имеет нижний нелинейный участок АБ, который постепенно переходит в средний, приблизительно линейный участок БВ. При положительных сеточных напряжениях характеристика для катодного тока расположена выше характеристики для анодного тока вследствие появления сеточного тока. Характеристика для сеточного тока идет из начала координат подобно характеристике диода.

Увеличение положительного напряжения сетки вызывает сначала рост всех токов. Постепенному переходу в режим насыщения соответствует верхний участок характеристики для анодного тока (ВГ). В режиме насыщения при увеличении сеточного напряжения катодный ток растет незначительно, но сеточный ток возрастает и за счет уменьшается анодный ток. При большом положительном сеточном напряжении анодный ток становиться меньше сеточного.

Для ламп с активированным, например оксидным, катодом катодный ток в режиме насыщения возрастает почти так же, как в режиме объемного заряда. Если при этом ток сетки растет медленнее, чем катодный ток, то характеристика для анодного тока имеет подъем (рис.). Если же сеточный ток растет быстрее, чем катодный, то анодный ток уменьшается. Чем гуще сетка и чем меньше анодное напряжение, тем сильнее нарастает сеточный ток.

С большим положительным напряжением сетки работают только генераторные и импульсные лампы. У приемно-усилительных ламп сеточное напряжение обычно остается все время отрицательным

В зависимости от значения µ, т. е. от густоты сетки, анодно-сеточная характеристика располагается различно. При густой сетке. (высокий коэффициент µ) запирающее напряжение сетки невелико и основная часть характеристики находится в области положительных сеточных напряжений. Такая характеристика (иногда и сама лампа) называется «правой». А для редкой сетки (коэффициент µ невелик) запирающее напряжение получается большим и характеристика расположена, в областей отрицательных напряжений. Подобная характеристика называется «левой». Лампы с «левой» характеристикой могут работать при значительном анодном токе без сеточного тока

Семейства анодно-сеточных и сеточных характеристик триода изображены на рис.

При повышении анодного напряжения характеристика для анодного тока сдвигается влево, а характеристика для сеточного тока проходит ниже. Это объясняется следующим образом. Чем выше анодное напряжение, тем больше по абсолютному значению запирающее отрицательное напряжение сетки и тем больше анодный ток при данном сеточном напряжении. Зато сеточный ток становится меньше, так как усилившееся поле анода не дает многим электронам притягиваться к сетке. А при понижении анодного напряжения сетка притягивает к себе большее число электронов, т. е. сеточный ток возрастает. Выше всего располагается характеристика для тока сетки при и_а = 0

Часто бывают нужны добавочные характеристики, отсутствующие в семействе (на рисунке показаны штрихами), например, характеристика для анодного напряжения 0,5 (U_a2 + U_а3). Характеристику, расположенную вне пределов имеющегося семейства, строят, считая приближенно, что она сдвинута пропорционально анодному напряжению. В качестве примера на рисунке показана характеристика для анодного напряжения U_а4, причем U_a4 –

U_a3 = U_а3 - U_а2 = U_&2 - U_a1

Рассмотрим семейства анодных и сеточно-анодных характеристик (рис.). Анодная характеристика при u_g = 0 идет из начала координат. Для более низких сеточных напряжений u_g1 - u_g5 анодные характеристики расположены правее (так как требуется более высокое отпирающее анодное напряжение) и идут слегка расходящимся пучком. Действительные анодные характеристики в отличие от теоретических сдвигаются не строго пропорционально сеточному напряжению. Анодные характеристики для положительных сеточных напряжений U_g6, U_g7 U_g8 идут из начала координат левее кривой u_g = 0 и имеют выпуклость влево, а не вправо. Они сначала идут круто, а затем рост тока замедляется, и крутизна кривых уменьшается.

Сеточно-анодные характеристики (штриховые) даны только для положительных напряжений сетки, так как при отрицательных сеточных напряжениях тока сетки нет. При µ, = 0 ток сетки максимальный и тем больше, чем выше сеточное напряжение. При увеличении анодного напряжения сначала (в режиме возврата) ток сетки резко снижается вследствие токораспределения, а затем (в режиме перехвата) незначительно уменьшается.

В семействе анодных характеристик часто показывают линию максимальной допустимой мощности, выделяемой на аноде. Так как Р_а = i_аu_а, то уравнение этой линии следует написать в виде:

Для данной Р_{а max} и для различных анодных напряжений можно вычислить анодный ток и по точкам построить кривую Р_{а max}, которая будет гиперболой. Область выше этой кривой соответствует недопустимым режимам работы лампы на постоянном токе, при которых Р_а > Р_{а max}. При импульсном режиме работа в области выше кривой Р_{а max} возможна, если средняя мощность, выделяемая на аноде, не превышает предельную.

В семействе анодных характеристик также можно провести дополнительные характеристики. В качестве примера на рисунке проведена штрихпунктирном характеристика для напряжения, среднего между u_g3 и u_g4.

В импульсном режиме могут быть получены анодные токи, во много раз большие, нежели в режиме непрерывной работы. Импульсный режим достигается подачей на анод и сетку кратковременных повышенных напряжении. Для импульсного режима пользуются анодными характеристиками, снятыми при определенной длительности импульса τ_и и частоте f импульсов. Увеличение τ_и вызывает уменьшение анодного и сеточного токов вследствие «отравления» катода.