Термоэлектронная эмиссия. Устройство электронных ламп

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Э лектронной лампой называется электровакуумный прибор, предназначенный для различного рода преобразований электрических величин. Его принцип действия основан на управлении потоком свободных электронов в вакууме с помощью электрических полей, которые возникают при подаче напряжений на электроды лампы.

В электронных лампах используется явление термоэлектронной эмиссии — излучение электронов с поверхности электрода, называемого катодом, при его нагревании.

У некоторых ламп катод нагревается за счёт тока, непосредственно протекающего по его телу. Такие катоды называются катодами прямого накала. В простейшем случае прямонакальный катод представляет собой металлическую нить. Большей поверхностью излучения обладают сетчатые катоды

В катодах косвенного накала функции нагрева и эмиссии разделены между подогревателем и эмитирующим покрытием. Электрическим током разогревается нить накала, проходящая внутри керамической трубочки. Катодом является металлический цилиндрик, надетый на трубочку и разогреваемый от неё.

Для лучшей эмиссии электронов поверхность цилиндрика покрывают специальными покрытиями с повышенной эмиссией электронов. Они бывают в виде плёнок на поверхности металла, содержащих торий, барий, цезий, или толстослойные оксидные покрытия. Оксид представляет собой смесь окислов стронция, бария кальция и тория. Покрытия уменьшают работу выхода электронов, что позволяет снизить температуру нагрева катода.. Благодаря большой тепловой инерции для накала нити можно применять переменный ток промышленной частоты.

Под действием тепла некоторые электроны приобретают скорость, позволяющую им покинуть катод. Плотность эмиссионного тока у современных катодов достигает (500-2000) ^мА/_СМ²

Электронные процессы происходят в лампе в вакуумном (давление порядка 10:⁵ Па) объеме, изолированном от внешней среды с помощью газонепроницаемого стеклянного, керамического или металлического баллона.

Для поддержания вакуума внутри ламп размещают газопоглотитель (геттер). Он предназначен для поглощения остаточного газа или газа, выделяемого деталями ламп в процессе работы

Внутри баллона размещаются электроды лампы, крепежные и изолирующие детали (рис. 13.1). По числу электродов лампы подразделяются на диоды, триоды, тетроды, пентоды и др.

В электронных лампах, кроме катода, излучающего электроны, всегда имеется другой электрод — анод. Анод собирает электроны, когда между анодом и катодом приложено положительное напряжение, заставляющее электроны двигаться от катода к аноду.

Бомбардировка анода электронами вызывает его разогрев. Отвод тепла от анода возможен за счёт лучеиспускания или принудительного охлаждения (воздушного или водяного).

Для рассеивания большой мощности аноды электронных ламп изготовляют из никеля или молибдена, иногда из тантала и графита. В лампах с принудительным охлаждением используется медь. В целях повышения мощности, рассеиваемой анодом, увеличивают поверхность охлаждения, для чего анод снабжают радиатором. Используют также чернение анода, что увеличивает коэффициент лучеиспускания, а, следовательно, и рассеиваемую мощность в 2 — 3 раза. С этой же целью анод покрывают цирконием, который повышает коэффициент лучеиспускания и эффективно поглощает остаточные газы, улучшая вакуум в лампе.

Аноды с лучистым охлаждением имеют удельную рассеиваемую мощность не более 8 — 9 Вт/см², поэтому для приемлемых при эксплуатации размеров лампы максимальная рассеиваемая мощность таких анодов не превышает 500 Вт. При необходимости иметь большую рассеиваемую мощность применяют аноды с принудительным воздушным или жидкостным охлаждением.

Для управления электронным потоком и обеспечения различных режимов работы электронных ламп между анодом и катодом размещают сетки — электрода, изготовляемые, как правило, в виде спирали или решетки. Различие выполняемых сетками функций отражено в их названиях.

Дата добавления: 2015-07-12