Stiahnite si prehľad princípu činnosti elektrovákuových zariadení. Princíp práce evl. Klasifikácia a grafický symbol

Medzi elektrovákuové prístroje patria elektrické prístroje, ktorých činnosť je založená na využití toku elektrických nábojov vo vákuu alebo v prostredí riedkych plynov.

Pod podtlakom treba rozumieť stav plynu, najmä vzduchu, pri tlaku pod atmosférickým tlakom. Ak sa elektróny voľne pohybujú v priestore bez toho, aby sa zrazili s molekulami zostávajúcimi po odčerpaní plynu, potom

hovoriť o vysokom vákuu.

Elektrovákuové zariadenia sa delia na elektronické, v ktorých sa pozoruje tok elektrického prúdu vo vákuu, a iónové (plynové výboje), ktoré sa vyznačujú elektrickým výbojom v plyne (alebo pare). V elektronických zariadeniach ionizácia prakticky chýba a tlak plynu nie je nižší ako 100 μPa (10-6-10-7 mm Hg).

V iónových zariadeniach je tlak 133 × 10-3 Pa (10-3 mm Hg) a vyšší. o

to sa významná časť pohybujúcich sa elektrónov zrazí s molekulami plynu a ionizuje ich.

Elektronické zariadenia sa nazývajú vákuové trubice.

Klasifikácia elektronických zariadení sa vykonáva podľa nasledujúcich kritérií:

Účel a rozsah,

Počet elektród,

Typ katódy (priamy alebo nepriamy ohrev),

Elektronická metóda riadenia prietoku.

Elektronické zariadenia sa delia na:

1. Usmerňovacie žiarovky (kenotróny) určené na konverziu

striedavý prúd na jednosmerný prúd.

2. Prijímacie-zosilňovacie elektrónky určené na zosilnenie a konverziu

rozvoj vysokofrekvenčných oscilácií v prijímačoch a na zlepšenie

nízkofrekvenčné dávky v prijímačoch a zosilňovačoch.

V závislosti od počtu elektród sa prijímacie zosilňovacie lampy delia na:

Dvojelektróda (diódy) s dvoma elektródami - katódou a anódou (diódy sa používajú na detekciu (usmernenie) vysokofrekvenčných prúdov, konverziu nízkofrekvenčných prúdov a rôzne automatické riadenie

Trojelektróda (trióda), ktorá má okrem katódy a anódy aj tretiu elektródu, riadiacu mriežku (triódy sa používajú na zosilnenie nízkofrekvenčných kmitov a v mnohých špeciálnych obvodoch);

Štvorelektróda (tetródy) s katódou, anódou a dvoma mriežkami (tetródy sa používajú na mohutné zosilnenie nízkofrekvenčných kmitov);

Päťelektródy (pentódy) s katódou, anódou a tromi mriežkami (pentódy sa používajú na zosilnenie vysokofrekvenčných a nízkofrekvenčných kmitov, výkonné pentódy sa používajú na zosilnenie výkonu nízkofrekvenčných kmitov);

Na frekvenčnú konverziu v prijímačoch sa používajú multielektródy (štyri mriežky - hexódy, päť mriežok - heptódy, šesť mriežok - októdy);

Kombinované, obsahujúce dva alebo viac elektródových systémov s nezávislými

obmývané prúdmi elektrónov. Rozlišujú sa tieto typy kombinovaných vákuových trubíc: dvojitá dióda, dvojitá trióda, dvojitá tetroda, dvojitá

dióda - trióda, dvojitá dióda - tetroda, dióda - tetroda, dióda - pentóda, dvojitá

dióda - pentóda, trióda - pentóda, dvojlúčová tetroda atď.

3. Lampy generátora a modulátora. Tieto elektrónky sú výkonnejšie ako zosilňovacie elektrónky. Používajú sa na generovanie vysokofrekvenčných oscilácií, zosilnenie týchto oscilácií vo výkone a na moduláciu.

Výbojky generátora a modulátora sú trojelektródové, štvor-

elektróda a päťelektróda.

4. Ultravysokofrekvenčné výbojky špeciálne navrhnuté na prevádzku v rozsahu ultrakrátkych vĺn (VHF). Niektoré z týchto svietidiel fungujú na rovnakom princípe ako bežné svietidlá a líšia sa od nich iba veľkosťou. Ďalšia časť žiaroviek radu VHF má špeciálny dizajn. nakoniec

V oblasti VHF sa používajú klystróny a magnetróny, ktorých činnosť je založená na úplne iných princípoch ako činnosť klasickej vákuovej trubice.

Ryža. 1.1 Vzhľad niektorých typov svietidiel:

a a b - prijímacie a zosilňovacie sklenené lampy; c - bezzákladové mini

väzenská lampa; d - kovová prijímacia a zosilňovacia lampa; d -

vysokovýkonná sklenená lampa bez podstavca; e -- kovová keramika --

cichesky impulz

5. Zariadenia s elektrónovým lúčom. Patria sem kineskopy (prijímacie televízne elektrónky), vysielacie televízne elektrónky, oscilografické a pamäťové elektrónky, elektrónovo-optické prevodníky obrazu, katódové spínače, indikačné trubice radarových a hydroakustických staníc atď.

Vzhľad niektorých typov svietidiel je znázornený na obr. 1.1.

Elektrovákuové zariadenia sú tiež klasifikované:

1. Podľa materiálu a zariadenia valca:

Sklo;

Kovové;

keramika;

Kombinované.

2. Podľa typu chladenia:

Prirodzené alebo žiarivé;

Nútené - vzduch, voda, para.

Zariadenia na vypúšťanie plynu sú klasifikované podľa typu výboja, ktorý sa vyskytuje v plyne. V rádiotechnických zariadeniach sa používajú tri typy plynových výbojových zariadení:

a) Zariadenia na žeravý výboj. Tieto zariadenia sú studené, nie horúce.

katóda a používa sa hlavne na stabilizáciu napätia.

b) Oblúkové výbojky s kvapalnou alebo pevnou nežravou katódou.

c) Oblúkové výbojky s umelo vyhrievanou katódou. Tieto zariadenia sa používajú na usmernenie AC na DC a

rôzne riadiace a automatizačné schémy.

ELEKTRICKÉ VYSÁVACIE ZARIADENIA-zariadenia, v ktorých sa prenos prúdu uskutočňuje elektrónmi alebo iónmi pohybujúcimi sa medzi elektródami cez vysoko alebo plyn vo vnútri plynotesného obalu.

E. P. Delia sa do dvoch veľkých tried: elektronické zariadenia a iónové zariadenia.V elektronických zariadeniach prenos el. v medzielektródovom priestore vzniká pohybom voľných elektrónov emitovaných katódou vo vysokom vákuu. V plynových výbojových (iónových) zariadeniach pri prenose el. náboja, sú zahrnuté elektróny aj ťažké náboje. častice – ióny vznikajúce interakciou elektrónov pohybujúcich sa v elektr. pole s atómami plynu napĺňajúcimi zariadenie.

Jednou z vlastností prechodu prúdu v E.P. je nelineárna závislosť veľkosti prúdu pretekajúceho zariadením od hodnoty aplikovaného - nelineárneho voltampérové ​​charakteristiky, hrana pre elektronické zariadenia v pl. prípady možno opísať exponenciálnou funkciou. Charakteristiky plynových zariadení sú rôzneho typu: rastúce, klesajúce, diskontinuálne atď. Mn. typy elektrónov majú jednostrannú vodivosť - podmienky prechodu prúdu sa prudko menia pri zmene polarity privedeného napätia.

Veľkosť prúdu prechádzajúceho cez E. p. Dá sa ovládať v širokom rozsahu - od "blokovania" (nula) až po maximálnu možnú hodnotu pre dané zariadenie, prakticky bez spotreby energie.

Elektronické elektróny sú prakticky bez zotrvačnosti, to znamená, že zmena prúdu pretekajúceho zariadením nastáva takmer okamžite, keď sa zmení aplikované napätie. To je určené skutočnosťou, že elektróny sa pohybujú v elektrickom. pole vo voľnom priestore (vysoké vákuum), môže nadobudnúť rýchlosť blízku: pri prechode urýchľovacím poľom s rozdielom potenciálov 100 kV je rýchlosť elektrónu ~ (2/3) s... Pri takýchto rýchlostiach je čas letu elektrónu medzi elektródovým priestorom<=10 -10 -10 -9 с, что позволяет считать Э. п. приборами мгновенного действия.

Väčšina elektronických súčiastok sú prevodníky informácií (signálov), a to ako z hľadiska druhu premieňanej energie, tak aj z hľadiska parametrov prevodu.

Podľa druhu energie, ktorá sa premieňa, sa E. p. delia do skupín: transformujúce elektrické. elektrické signály s inými parametrami; konvertovanie elektriky. optické (svetelné); optické - do elektrických; optický-in optický s inými parametrami.

E. P. Dokáže transformovať hodnotu (amplitúdu) signálu, pričom realizuje zosilnenie napätia, prúdu, výkonu, jasu optiky. obrázkov a pod., vo veľmi širokom rozsahu zmien hodnoty konvertovaného signálu napr. výkonom - od zlomkov W až po desiatky MW. E. P. Dokáže frekvenčne konvertovať signály, generovať HF a mikrovlnné oscilácie, detekciu, usmerňovanie AC. prúdu (tiež vo veľmi širokom rozsahu - od nuly po desiatky GHz). Množstvo E. p. Slúži na spínanie (komutáciu) el. obvody vysokého výkonu a vysokého napätia využívajúce riadiace signály nízkeho výkonu.

Do E. p., Premena el. elektrické signály s inými parametrami zahŕňajú elektronické elektrónky, mikrovlnné elektronické zariadenia ( klystróny, magnetróny, trubice s postupnou vlnou, trubica so spätnou vlnou), skladovacie katódové trubice, niektoré plynové výbojky (ortuťové ventily, gasotróny, oblúkové tyratróny a). Zariadenia, ktoré konvertujú elektrickú energiu. signálov na optické, sú prijímacie katódové trubice (oscilografické, indikátorové, kineskopy), indikátory napätia elektrónového svetla, žiarovky, svetelné zdroje s plynovou výbojkou vrátane žiariviek (viď. ) ... Premena optických (svetelných) signálov na elektrické sa uskutočňuje pomocou vákua fotobunky vysielanie TV. skúmavky (disektory, super-alebo-tikony, vidikony atď.). Optická konverzia signálov do optických s inými parametrami dochádza pomocou elektrónovo-optické prevodníky, zosilňovače jasu, zosilňovače röntgenového obrazu.

Do E. p. Patria sem aj prúdové stabilizátory (barretters), stabilizátory napätia s plynovým výbojom (zenerove diódy) a mechanotróny - zariadenia premieňajúce mechaniku. parametre (zmena vzdialenosti medzi elektródami, tlak, zrýchlenie, amplitúda a frekvencia vibrácií) v elektr. signály.

Svieti .: Tyagunov G.A., Electrovacuum and, M.-L., 1962; Elektronické zariadenia, vyd. G.G. Shishkina, 4. vydanie, M., 1989; Katsnelson B.V., Kalugin A.M., Larionov A.S., Elektrovákuové elektronické a plynové výbojové zariadenia. Príručka, 2. vydanie, M., 1985.

A. A. Žigarev.

Elektrovákuové zariadenia (EVD) sú zariadenia, v ktorých elektrický prúd vzniká prúdom elektrónov alebo iónov pohybujúcim sa v prostredí vysokého vákua alebo inertného plynu. EEW sa ďalej delia na elektronicky riadené lampy (EUL), katódové trubice (CRT), plynové výbojky (GDD) a fotoelektrické (fotoelektronické) zariadenia.

V EUL sa elektrický prúd vytvára pohybom elektrónov vo vysokom vákuu (tlak plynu je iba 1,33 () Pa (mm Hg)) elektrónov z jednej elektródy na druhú. Najjednoduchším EUL je dióda.

Dióda. Dióda obsahuje iba dve elektródy: katódu a anódu. Katóda je zdrojom voľných elektrónov. Aby elektróny opustili katódu, je potrebné im dodať dodatočnú energiu, ktorá sa nazýva pracovná funkcia. Túto energiu získavajú elektróny, keď sa katóda zahrieva elektrickým prúdom. Emisia elektrónov zo zahriatej katódy sa nazýva termionická emisia.

Záporný priestorový náboj tvorený elektrónmi emitovanými z katódy vytvára v blízkosti jej povrchu elektrické pole, ktoré bráni elektrónom v úniku z katódy a vytváraním potenciálnej bariéry na ich ceste.

Na anódu sa aplikuje kladné napätie vzhľadom na katódu, čo znižuje potenciálnu bariéru na povrchu katódy. Elektróny, ktorých energia je dostatočná na prekonanie potenciálovej bariéry, opúšťajú oblasť priestorového náboja, vstupujú do urýchľujúceho elektrického poľa anódového napätia a pohybujú sa smerom k anóde, pričom vytvárajú anódový prúd. S nárastom anódového napätia sa zvyšuje aj anódový prúd diódy.

Pri zápornom anódovom napätí sa potenciálna bariéra na povrchu katódy zväčšuje, energia elektrónov sa ukáže ako nedostatočná na jej prekonanie a prúd nepreteká diódou. Toto je dôležitá vlastnosť diódy - jej jednostranná elektrická vodivosť.

Na obr. 3.1 sú uvedené konvenčné označenia diód a schémy ich pripojenia k zdroju anódového napätia.

trióda. Na rozdiel od diódy má trióda tri elektródy: katódu, anódu a mriežku (obr. 3.2, a, b). Mriežka je umiestnená

medzi katódou a anódou v bezprostrednej blízkosti katódy. Ak sa na mriežku privedie záporné napätie (obr. 3.2, c), potom sa potenciálna bariéra na katóde zvýši a anódový prúd sa zníži. Pri určitom zápornom sieťovom napätí, nazývanom medzné napätie U CK .z an, sa anódový prúd zníži na nulu. Ak sa na mriežku aplikuje kladné napätie (obr. 3.2, d), potom elektrické pole, ktoré tvorí medzi katódou a mriežkou, povedie k zníženiu potenciálnej bariéry a zvýšeniu anódového prúdu.

Vzhľadom na to, že mriežka je umiestnená bližšie ku katóde ako anóda, napätie na nej pôsobí na potenciálnu bariéru a anódový prúd triódy je oveľa silnejší ako anódové napätie rovnakej hodnoty. Preto je v trióde anódový prúd riadený zmenou sieťového napätia a nie anódového.

Hlavnými charakteristikami triódy sú skupiny statických anódovo-mriežkových (prenosových) charakteristík, braných pri rôznych anódových napätiach U a to (obr. 3.3, a), a anódových (výstupných) charakteristík I a = f (U ak), odoberané pri rôznych sieťových napätiach (obr. 3.3, b).

Nevýhodou triódy je veľká priepustná kapacita (kapacita medzi mriežkou a anódou) a nízky statický zisk. Tieto nevýhody sú odstránené zavedením druhej siete do EUL.

Tetrode. Ide o štvorelektródovú elektronicky riadenú lampu obsahujúcu katódu, anódu a dve mriežky (obr. 3.4, a). Prvá mriežka, ktorá sa nachádza v blízkosti katódy, sa používa rovnako ako v trióde na riadenie anódového prúdu a nazýva sa riadiaca. Druhá mriežka, umiestnená medzi prvou mriežkou a anódou, je akousi clonou medzi týmito elektródami. V dôsledku tieniaceho pôsobenia druhej mriežky je priepustná kapacita lampy a vplyv anódového napätia na

Potenciálna bariéra na povrchu katódy. Preto na vytvorenie smerovaného pohybu elektrónov z katódy na anódu sa na druhú mriežku, nazývanú tienenie, privádza kladné napätie U c 2 k, ktoré je rovnaké alebo o niečo menšie ako anódové. V tomto prípade časť elektrónov dopadá na tieniacu mriežku a vytvára prúd I c2 tejto mriežky.

Elektróny dopadajúce na anódu z nej vyrazia sekundárne elektróny. Keď (a takéto prípady sa vyskytujú počas prevádzky tetódy), sekundárne elektróny sú priťahované tieniacou mriežkou, čo vedie k zvýšeniu prúdu tieniacej mriežky a zníženiu anódového prúdu. Tento jav sa nazýva dinatrónový efekt. Aby sa eliminoval dinatrónový efekt obmedzujúci pracovnú oblasť EUL, medzi anódou a tieniacou mriežkou je vytvorená potenciálna bariéra pre sekundárne elektróny. Takáto bariéra sa vytvorí so zvýšením hustoty toku elektrónov v dôsledku jeho zaostrenia v lúčových tetrodách (obr. 3.4, b) alebo keď sa medzi tieniacu mriežku a anódu vloží tretia mriežka, ktorá spravidla , má nulový potenciál.

Pentoda. Päťelektródová EUL sa nazýva pentóda (obrázok 3.4, i). Nulový potenciál tretej mriežky, ktorá sa nazýva antidynatrón alebo ochranná mriežka, je zabezpečený jej elektrickým pripojením ku katóde.

Hlavnými charakteristikami tetród a pentód sú rodiny statickej anódy (výstupu) at a mriežkovej anódy pri charakteristikách, ktoré sú odstránené pri konštantnom napätí U c 2k a sú vynesené do jedného grafu (obr. 3.5).

Parametre charakterizujúce zosilňovacie vlastnosti EUL sú:

sklon charakteristiky anódovej mriežky

vnútorný (diferenciálny) odpor

statický zisk

Parametre S a, nazývané diferenciál, sú spojené pomerom.

ELEKTRONICKÉ lúče

Katódové trubice (CRT) sú elektronické vákuové zariadenia, ktoré využívajú zväzok elektrónov koncentrovaných vo forme zväzku. Tieto zariadenia sú vo forme rúrky predĺženej v smere pohybu lúča. Hlavnými prvkami CRT sú sklenený balónik alebo žiarovka, elektrónový reflektor, vychyľovací systém a obrazovka (obrázok 3.6).

Balónik 7 slúži na udržanie požadovaného vákua v CRT a ochranu elektród pred mechanickým a

klimatickými vplyvmi. Časť vnútorného povrchu valca je pokrytá grafitovým filmom 8, nazývaným aquadag. Na aquadag je privedené kladné napätie vzhľadom na katódu.

Elektrónový vyhľadávací svetlomet je navrhnutý tak, aby vytvoril zaostrený elektrónový lúč (lúč) s požadovanou prúdovou hustotou. Pozostáva z termionickej katódy 2, vo vnútri ktorej je ohrievač 1, riadiaca elektróda 3, nazývaná modulátor, prvá 4 a druhá 5 anóda. Modulátor a anódy sú vyrobené vo forme dutých valcov koaxiálnych s valcovou katódou.

Modulátor je pripojený k zdroju záporného napätia, nastaviteľného od nuly do niekoľkých desiatok voltov. Na anódy sa aplikuje kladné napätie: niekoľko stoviek voltov pre prvú a niekoľko kilovoltov pre druhú.

Medzi modulátorom a prvou anódou sa vytvorí nehomogénne elektrické pole, ktoré sústreďuje všetky elektróny emitované z katódy a prechádzajúce cez otvor modulátora v určitom bode na osi CRT v dutine prvej anódy. Toto elektrické pole sa nazýva elektrostatická šošovka.

Druhá elektrostatická šošovka je vytvorená medzi prvou a druhou anódou. Na rozdiel od prvého, s krátkym ohniskom, je to dlhé ohnisko: jeho ohnisko je umiestnené na osi CRT v rovine obrazovky 9.

Zmena napätia modulátora vedie k zmene počtu elektrónov schopných prekonať potenciálnu bariéru na katóde a vstúpiť do urýchľujúceho elektrického poľa prvej anódy. Preto napätie modulátora určuje hustotu elektrónového lúča a jas žiariaceho bodu na obrazovke CRT. Zaostrenie lúča na CRT obrazovku sa dosiahne zmenou nehomogénneho elektrického poľa druhej elektrostatickej šošovky zmenou napätia prvej anódy.

Vychyľovací systém slúži na nasmerovanie zaostreného elektrónového lúča do akéhokoľvek bodu na obrazovke. To sa dosiahne vystavením elektrónového lúča priečnemu elektrickému alebo magnetickému poľu.

Pri vychyľovaní elektrónového lúča elektrickým poľom (elektrostatická výchylka) sa vychyľovacie napätia privedú na dva vzájomne kolmé páry rovnobežných dosiek 6. Elektrónový lúč prechádzajúci medzi doskami je vychýlený smerom k doske s vysokým potenciálom. Dosky, medzi ktorými elektrické pole vychyľuje elektrónový lúč v horizontálnom smere, sa nazývajú horizontálne vychyľovacie alebo X-dosky a vo vertikálnom smere - vertikálne vychyľovacie alebo Y-dosky.

Hlavným parametrom elektrostatického vychyľovacieho systému je citlivosť na vychýlenie S, definovaná ako pomer vychýlenia svietiaceho bodu na CRT obrazovke k vychýleniu napätia. Pre moderné CRT S E = 0,1 ... 3 mm / V.

Spolu s elektrostatickým sa využíva aj magnetické vychyľovanie elektrónového lúča. Vychyľovacie magnetické pole je vytvárané prúdom prechádzajúcim cez dva páry cievok umiestnených vzájomne kolmo na hrdlo CRT.

Obrazovky 9 katódových trubíc, ktoré sa používajú na premenu elektrických signálov na svetlo, sú pokryté špeciálnou zlúčeninou - fosforom, ktorý svieti, keď naň dopadá sústredený prúd elektrónov. Ako fosfor sa používajú sulfidy zinku a zinku a kadmia, kremičitan zinočnatý (willemit), wolframany vápenaté a kadmia. Takéto obrazovky sa nazývajú fluorescenčné obrazovky.

Len časť energie elektrónového lúča sa minie na žiaru fosforu. Zvyšok energie lúča sa prenáša na elektróny obrazovky a spôsobuje emisiu sekundárnych elektrónov z povrchu obrazovky. Sekundárne elektróny sú priťahované aquadagom, ktorý je zvyčajne elektricky spojený s druhou anódou.

CRT obrazovky používané na získanie farebného obrazu obsahujú zrná fosforu s modrou, červenou a zelenou žiarou - triády, usporiadané v určitom poradí. V hrdle trubice sú tri samostatné elektrónové svetlomety. Sú umiestnené tak, že ich elektrónové lúče sa pretínajú v určitej vzdialenosti od obrazovky. V rovine priesečníka lúčov je umiestnená maska ​​tieňa, v ktorej je veľké množstvo otvorov. Každý z elektrónových lúčov po prechode otvormi v maske dopadá na vlastný prvok triády (obr. 3.7).

Zmiešaním troch farieb rôzneho jasu sa získa žiara požadovanej farby.

Okrem luminiscenčných existujú dielektrické obrazovky. Elektrónový lúč, pohybujúci sa po takejto obrazovke, vytvára vo svojich úsekoch rôzne náboje, to znamená akýsi potenciálny reliéf, ktorý môže pretrvávať dlhú dobu. Dielektrické obrazovky sa používajú v úložných CRT, nazývaných potencioskopy.

ZARIADENIA NA VYPÚŠŤANIE PLYNU

Princíp činnosti plynových výbojových zariadení (GDR) je založený na elektrických javoch vyskytujúcich sa v plynnom prostredí.

Frac valce sú plnené inertnými plynmi (neón, argón, hélium atď.), ich zmesami, vodíkom alebo ortuťovými parami. Za normálnych podmienok je väčšina atómov a molekúl v plyne elektricky neutrálna a plyn je dobrým dielektrikom. Rastúce teploty, vystavenie silným elektrickým poliam alebo časticiam s vysokou energiou spôsobujú ionizáciu plynu. Ionizácia plynu vznikajúca pri zrážke rýchlo letiacich elektrónov s neutrálnymi atómami plynu sa nazýva šoková ionizácia. Je sprevádzané objavením sa voľných elektrónov a kladných iónov, čo vedie k výraznému zvýšeniu elektrickej vodivosti plynu. Vysoko ionizovaný plyn sa nazýva elektrónová iónová plazma alebo jednoducho plazma.

Spolu s procesom ionizácie plynu existuje aj inverzný proces nazývaný rekombinácia. Keďže energia elektrónu a kladného iónu je celkovo väčšia ako energia neutrálneho atómu, pri rekombinácii sa časť energie uvoľní, čo je sprevádzané žiarou plynu.

Proces prechodu elektrického prúdu cez plyn sa nazýva elektrický výboj v plyne. Prúdovo-napäťová charakteristika plynovej výbojovej medzery je znázornená na obr. 3.8.

Pri napätí U 3, nazývanom zápalné napätie, sa ionizácia plynu stáva lavínou. Odpor anódovo-katódovej plynovej výbojovej medzery prudko klesá a pri hydraulickom štiepení vzniká žeravý výboj (sekcia CD). Spaľovacie napätie Ur podporujúce žeravý výboj je o niečo menšie ako zapaľovacie napätie. Pri žeravom výboji sa kladné ióny pohybujú ku katóde a dopadom na jej povrch zvyšujú počet elektrónov emitovaných z nej v dôsledku zahrievania a sekundárneho

hlučné elektronické vyžarovanie. Keďže v tomto prípade nie je potrebný externý ionizátor, doutnavý výboj sa nazýva samoudržiavací, na rozdiel od výboja na úseku AB, ktorý pre svoj vzhľad vyžaduje externý ionizátor (kozmické žiarenie, termionická emisia a pod.) a je nazývané nesebaudržateľné. Pri výraznom zvýšení prúdu pri hydraulickom štiepení dochádza k oblúkovému výboju (sekcia EF). Ak je oblúkový výboj podporovaný termionickou emisiou katódy v dôsledku jej zahrievania kladnými iónmi dopadajúcimi na povrch, výboj sa nazýva samoudržateľný. Ak termionická emisia katódy vzniká jej zahrievaním z externého zdroja napätia, potom sa oblúkový výboj nazýva nesamosprávny.

Žiarivý výboj sprevádzaný plynovým žiarom sa používa v neónových lampách, znakových a lineárnych indikátoroch plynových výbojov, zenerových diódach a niektorých iných zariadeniach na hydraulické štiepenie.

Indikátory vypúšťania plynu. Signatúrne indikátory vypúšťania plynu pozostávajú z plynom naplneného valca, desiatich katód a jednej spoločnej anódy. Katódy sú vo forme čísel, písmen alebo iných znakov. Napätie sa privádza na anódu a jednu z katód cez obmedzovací odpor. Medzi týmito elektródami vzniká žeravý výboj, ktorý je vo forme katódy. Prepnutím rôznych katód je možné zobraziť rôzne znaky. Indikátory segmentových značiek sú všestrannejšie. Segmentový indikátor žeravého výboja IN-23, pozostávajúci z 13 segmentov, teda umožňuje pri vhodnom prepínaní katódových segmentov zvýrazniť ľubovoľnú číslicu od 0 do 9, písmeno ruskej alebo latinskej abecedy.

Lineárne indikátory výboja plynu (LGI) zobrazujú informácie o napätí alebo prúde v obvode vo forme svetelných bodov alebo čiar. Poloha bodu a dĺžka vedenia sú úmerné napätiu alebo prúdu v obvode. Systém elektród LGI má predĺžený valcový tvar.

Zenerova dióda s plynovou výbojkou. Zenerova dióda (obr. 3.9, a) má dve elektródy - katódu 1, vyrobenú vo forme dutého valca, a anódu 3 vo forme tenkej tyče umiestnenej pozdĺž katódového kiahne. Na zníženie zapaľovacieho napätia je na vnútornej strane katódy privarený malý kolík 2, ktorý sa nazýva zapaľovacia elektróda.

Činnosť žeravej zenerovej diódy je založená na udržiavaní takmer konštantného spaľovacieho napätia na jej elektródach, keď sa prúd pretekajúci zenerovou diódou mení vo významných medziach (časť CD na obr. 3.8).

Zenerove diódy sa používajú na stabilizáciu napätia v jednosmerných obvodoch.

Tyratron. Zložitejším hydraulickým štiepením je tyratrón. Obsahuje katódu, anódu a jednu alebo viac riadiacich elektród nazývaných mriežky. Tyratrón môže byť v dvoch stabilných stavoch: nevodivý a vodivý. Na obr. 3.9, b je znázornené zariadenie tyratrónu so studenou katódou typu MTX-90. Tyratrón pozostáva z valcovej katódy 1, tyčovej kovovej anódy 2 a kovového pletiva 3 vyrobeného vo forme podložky. Keď sa na mriežku privedie malé kladné napätie vzhľadom na katódu, medzi mriežkou a katódou sa objaví pomocný "tichý" výboj. Keď sa na anódu privedie kladné napätie, výboj sa prenesie na anódu. Čím vyšší je pomocný výbojový prúd v mriežkovom obvode, tým nižšie je napätie tyratrónového zapaľovania. Potom, čo medzi katódou a anódou dôjde k výboju, zmena sieťového napätia neovplyvní prúdovú silu tyratrónu a prúd cez tyratrón možno zastaviť znížením anódového napätia na hodnotu nižšiu ako je napätie spaľovania.

Tyratróny s žeravým výbojom spotrebúvajú veľmi málo energie, pracujú v širokom rozsahu teplôt, nie sú citlivé na krátkodobé preťaženie a sú pripravené na okamžitú akciu. Vďaka týmto vlastnostiam sa používajú v impulzných zariadeniach, generátoroch, niektorých uzloch výpočtových zariadení, v reléových zariadeniach, indikačných zariadeniach atď.

FOTOELEKTRICKÉ NÁSTROJE

Medzi elektrovákuové a plynové výbojové fotovoltaické zariadenia patria fotobunky a fotonásobiče, ktorých princíp je založený na využití vonkajšieho fotoelektrického javu.

Fotobunka (obr. 3.10) má sklenenú banku 2, v ktorej vzniká vákuum (elektrická vákuová fotobunka

ment) alebo ktorá je naplnená inertným plynom (plynový výbojový fotočlánok) Pozostáva z anódy a fotokatódy Fotokatóda je vnútorný povrch banky 3 (okrem malej plochy - okienko 1), pokrytý vrstvou striebra , na vrchu ktorej je nanesená vrstva oxidu cézneho. Anóda 4 je vytvorená vo forme prstenca, aby nebránila svetelnému toku. Anóda a katóda sú vybavené vodičmi 6 prechádzajúcimi cez plastový držiak 5 banky.

Keď je fotokatóda osvetlená svetelným tokom, elektróny sú z nej vyrazené. Ak sa na anódu aplikuje kladné napätie vzhľadom na katódu, elektróny vyrazené z fotokatódy budú priťahované k anóde, čím sa v jej obvode vytvorí fotoprúd If. Závislosť fotoprúdu od svetelného toku F sa nazýva svetelná charakteristika.

charakteristika fotobunky. Fotoprúd tiež závisí od napätia U aplikovaného medzi fotokatódu a anódu. Táto závislosť sa nazýva anódová I – V charakteristika. Má výrazný saturačný úsek, v ktorom fotoprúd málo závisí od anódového napätia (obr. 3.11, a)

Vo fotočlánkoch s plynovým výbojom spôsobuje zvýšenie napätia U ionizáciu plynu a zvýšenie fotoprúdu (obr. 3.11, b).

Kvôli nízkej hodnote fotoprúdu (do niekoľkých desiatok mikroampérov pri vákuových fotobunkách a niekoľko mikroampérov pri plynových výbojových fotobunkách) sa fotobunky zvyčajne používajú s elektrónkovými alebo tranzistorovými zosilňovačmi.

Fotonásobič (PMT) sa nazýva EEC, v ktorom je fotoelektrónový emisný prúd zosilnený sekundárnou emisiou elektrónov. V sklenenej trubici fotonásobiča (obrázok 3.12), v ktorej sa udržiava vysoké vákuum, sú okrem fotokatódy K a anódy A ďalšie elektródy, ktoré sú žiaričmi sekundárnych elektrónov a nazývajú sa dynódy. Počet dynód vo fotonásobiči môže dosiahnuť 14. Na dynódy sú privedené kladné napätia, navyše so vzdialenosťou od fotokatódy sa napätia dynód zvyšujú. Napätie medzi susednými dynódami je asi 100 V. Pri osvetlení fotokatódy sa z jej povrchu vyžarujú elektróny, ktoré sú urýchlené elektrickým odstránením poľom prvého

dynodu a zasiahli prvú dynodu, čím z nej vyrazili sekundárne elektróny. Počet týchto je niekoľkonásobne väčší ako počet elektrónov emitovaných z fotokatódy. Pôsobením elektrického poľa medzi prvou a druhou dynódou dopadajú elektróny emitované z prvej dynódy na druhú dynódu D2 a vyraďujú z nej sekundárne elektróny. Počet sekundárnych elektrónov vyrazených z dynódy D2 je niekoľkonásobne väčší ako počet elektrónov, ktoré na ňu dopadajú. Na každej dynóde teda dochádza k zvýšeniu počtu sekundárnych elektrónov. V dôsledku toho dochádza vo fotonásobiči k viacnásobnému zosilneniu katódového fotoprúdu, čo umožňuje jeho použitie na meranie veľmi malých svetelných tokov. Výstupný prúd PMT dosahuje niekoľko desiatok miliampérov.

Testovacie otázky a úlohy

1. Vysvetlite princíp riadenia anódového prúdu v EUL pomocou napätia riadiacej siete.

2. Aké sú hlavné časti CRT s riadením elektrostatického lúča a vysvetlite ich účel?

3. Aké sú hlavné typy vypúšťacích zariadení a oblastí
ich uplatnenie.

4. Stručne popíšte vonkajší fotoefekt. Čo
Ako sa tento jav využíva vo fotobunkách a fotonásobičoch?

Podobné informácie.

Elektrovákuové zariadenia.

1. Elektrovákuum sa nazývajú zariadenia, v ktorých je elektrická vodivosť vykonávaná elektrónmi alebo iónmi pohybujúcimi sa medzi elektródami cez vákuum alebo plyn. Elektrovákuové zariadenia sa delia na elektronicky riadené žiarovky, elektrónový lúč a zariadenia na vypúšťanie plynu.

Základnými konštrukčnými prvkami každého elektrovákuového zariadenia sú elektródy umiestnené vo vnútri valca (plynotesný obal). Elektróda elektrovákuového zariadenia je vodič, ktorý emituje (vyžaruje) alebo zhromažďuje elektróny (ióny) alebo riadi ich pohyb z elektródy na elektródu pomocou elektrického poľa. V závislosti od účelu sa rozlišujú tieto elektródy elektrovákuového zariadenia: katóda, anóda a riadenie.

^ Katóda- je zdrojom elektrónov v elektrickom vákuovom zariadení.

anóda- urýchľovacia elektróda - zvyčajne slúži ako výstupná elektróda aj ako hlavný kolektor (zberač) elektrónov.

Manažér nazývaná elektróda určená na riadenie hlavného toku elektrónov. Ak je brána mriežka, často sa označuje ako brána. Elektródy sú vyrobené vo forme závitov, plochých dosiek, dutých valcov a špirál; sú upevnené vo vnútri valca na špeciálnych držiakoch - traverzách a sľudových alebo keramických izolátoroch. Konce držiakov sú zaletované do sklenenej základne valca.

Valce Elektrovákuové zariadenia sú plynotesné plášte vyrobené zo skla, kovu alebo keramiky. Vo valcoch elektronicky riadených lámp sa vytvára vákuum 10 -8 ... 10 -4 Pa a vo valcoch zariadení na vypúšťanie plynov - 10 -1 ... 10 4 Pa.

^ Prvé elektrické vákuové zariadenie na svete - žiarovka bola vynájdená v roku 1873 ruským vedcom A.N. Lodygin. V roku 1883 americký vynálezca T.A. Edison objavil efekt jednosmerného prechodu prúdu elektrónov vo vákuu zo zahriateho vlákna na kovovú platňu, ak sa na ne aplikuje určitý potenciálny rozdiel, napríklad spojením s galvanickým článkom. Takto sa objavil prototyp vákuovej trubice. V tom čase takáto lampa nemohla nájsť praktické uplatnenie, ale práce na štúdiu jej vlastností a podmienok prechodu elektrónov vo vákuu pokračovali.
^ 2. Fyzické základy práce elektronicky riadených svietidiel.

Elektronicky ovládaná lampa sa nazýva elektrovákuové zariadenie, ktorého činnosť je založená na riadení prúdu, obmedzeného priestorovým nábojom, pomocou potenciálov elektród. V závislosti od účelu sa elektronicky riadené žiarovky delia na generátorové, modulačné, regulačné, zosilňovacie, usmerňovacie. Podľa druhu práce sa rozlišujú kontinuálne a pulzné lampy a podľa frekvenčného rozsahu - nízkofrekvenčné, vysokofrekvenčné a ultravysokofrekvenčné. Podľa počtu elektród sa výbojky delia na diódy, triódy, tetrody, pentódy, hexódy, heptódy, októdy, ennódy a dekódy.

^ Elektronické vyžarovanie sa nazýva emisia elektrónov z povrchu látok do okolitého priestoru. V kovoch, z ktorých sú vyrobené katódy elektrovákuových zariadení, sú voľné elektróny v stave chaotického nepretržitého tepelného pohybu a majú určitú kinetickú energiu, ktorá závisí od teploty katódy.

Termoelektronika sa nazýva emisia elektrónov iba v dôsledku zahrievania katódy (elektródy). V dôsledku zahrievania kovu sa zvyšuje kinetická energia elektrónov a ich rýchlosť. Princíp činnosti horúcich katód, ktoré sú široko používané v elektronicky riadených lampách, je založený na fenoméne termionickej emisie.
^ 3. Zariadenia s elektrónovým lúčom.

Elektrónový lúč nazývajú sa také elektrovákuové zariadenia, ktoré využívajú prúd elektrónov sústredený v úzkom zväzku - elektrónový zväzok riadený intenzitou aj polohou v priestore. Jedným z najbežnejších zariadení s katódovým lúčom je prijímacia katódová trubica (CRT).

CRT prevádza elektrický signál na optický obraz. Existuje niekoľko typov prijímacích obrazoviek CRT: projekčné, oscilografické, indikátorové, znakové, farebné, čiernobiele, svetelné ventily a obrazovky.

Moderné CRT používajú riadenie so zmiešaným lúčom. Na zaostrenie sa používa elektrické pole a na vychyľovanie lúča magnetické pole.

^ označenie CRT. Prvým prvkom označenia CRT je číslo, ktoré udáva veľkosť obrazovky – jej priemer alebo uhlopriečku (u obrazoviek CRT s obdĺžnikovou obrazovkou). Druhý prvok - dve písmená označujúce typ trubice (napríklad LO - oscilografické so systémom riadenia elektrostatického lúča, LC - kineskopy s magnetickým vychyľovaním lúča). Za písmenami nasleduje číslo, ktorým sa porovnávajú rúrky rovnakého typu s rôznymi parametrami. Na konci označenia je uvedené písmeno, ktorým sa určuje farba žiaru obrazovky (B - biela, C - farba, I - zelená, A - modrá atď.). Napríklad 40LK6B je kineskop s veľkosťou obrazovky 40 cm diagonálne, 6. dizajnová možnosť, ktorá má bielu farbu obrazovky. Zvyčajne zahraniční výrobcovia udávajú veľkosť uhlopriečky CRT v palcoch (1 palec sa rovná 2,54 cm).
^ 4. Zariadenia na vypúšťanie plynov. Fyzikálne základy činnosti plynových výbojových zariadení.

Elektrický výboj v plynoch (alebo parách) sa nazýva súbor javov, ktoré sa v nich vyskytujú pri prechode elektrického prúdu. Elektrovákuové zariadenia, ktorých elektrické charakteristiky sú určené najmä ionizáciou zámerne zavedeného plynu alebo pary, sa nazývajú výboj plynu.

Patria sem napríklad iónové a ortuťové ventily, tyratróny, iónové výbojky, indikátory žeravého výboja.

Na rozdiel od elektronicky riadených lámp sa v týchto zariadeniach na tvorbe prúdu podieľajú nielen elektróny, ale aj nabité častice (atómy, molekuly) plynu alebo pár - ióny.

^ Zariadenia na vypúšťanie plynu Tvorí ich plynotesný valec (najčastejšie sklenený) naplnený inertným plynom, vodíkom alebo ortuťovými parami a sústava kovových elektród. Tlak plynu vo valci sa v závislosti od typu zariadenia pohybuje od 10 -1 do 10 3 Pa a niekedy dosahuje 10 4 Pa.

Pri absencii vystavenia zdrojom ionizácie plyny pozostávajú z neutrálnych atómov a molekúl, takže prakticky nevedú elektrický prúd. Prúd plynom (ako aj akýmkoľvek médiom) preteká len vtedy, ak sa v tomto prostredí nachádzajú voľné elektricky nabité častice – nosiče náboja. V plyne môžu vzniknúť, ak sa elektróny „odtrhnú“ od neutrálnych atómov (alebo molekúl) v dôsledku pôsobenia nejakého zdroja energie. V tomto prípade sa vytvárajú nosiče náboja rôznych znakov: elektróny - záporné náboje a kladné ióny - atómy plynu, ktoré stratili elektróny - kladné náboje.

V reálnych podmienkach je každý plyn vždy ovplyvňovaný (aj keď veľmi slabo) okolitou teplotou, priestorom a rádioaktívnym žiarením priemyselných zariadení a pod., čo prispieva k tvorbe nabitých častíc. Preto v akomkoľvek objeme plynu sú vždy elektróny a ióny, ktoré môžu spôsobiť elektrický výboj. V elektrickom výboji sa rozlišujú tri procesy: excitácia atómov, ich ionizácia a rekombinácia nosičov náboja rôznych znakov.

Excitácia atómov je proces prechodu jedného z jeho vonkajších elektrónov na obežnú dráhu vzdialenejšiu od jadra v dôsledku energie získanej v dôsledku zrážky s voľným elektrónom. Tento stav atómu je nestabilný a netrvá dlho: od jednotiek po desiatky nanosekúnd. Potom sa elektrón vráti na svoju predchádzajúcu obežnú dráhu a atóm vyžaruje do vesmíru energiu získanú pri zrážke. Táto energia sa uvoľňuje vo forme elektromagnetického žiarenia, často sprevádzaného viditeľnou žiarou plynu.

Ionizácia atómov je proces tvorby iónov a voľných elektrónov z elektricky neutrálnych atómov.

Elektrovákuové zariadenie tzv. zariadenie, v ktorom pracovný priestor izolovaný plynotesným plášťom (valcom) má vysoký stupeň riedkosti alebo je naplnený špeciálnym médiom (pary alebo plyny) a ktorého pôsobenie je založené na elektrických javoch spojených s pohyb nabitých častíc vo vákuu alebo plyne. V súlade s charakterom pracovného prostredia sa elektrovákuové zariadenia delia na elektronické a iónové (plynové výboje).

V elektronickom e-maile EHS. prúd je spôsobený pohybom iba voľných elektrónov vo vákuu (vákuové trubice, katódové zariadenia, vákuové fotoelektronické zariadenia atď.)

Princíp činnosti iónového EHS je založený na použití sv-in el. výboj v plyne alebo výparoch kovov. Tieto zariadenia sú tzv. plynový výboj (hydraulické lámanie oblúka, žiara, vysokofrekvenčné výboje atď.)

EEC pozostáva zo systému elektród, navrhnutých. ovládať telesné. procesy vo vnútri valca, oddeľujúce sa zvonka. prostredia od pracovníka stážistu. jednoduché zariadenie.

Všetky typy EEC a veľkých HF majú: katódy - elektródy emitujúce (emitujúce) elektróny a anódy - elektródy zbierajúce (zberajúce) elektróny. Na riadenie tokov nabitých častíc sa používajú riadiace elektródy vyrobené vo forme mriežok alebo profilovaných dosiek a špeciálne elektromagnetické konštrukčné prvky (cievky). V zariadeniach na zobrazovanie informácií vo vizuálnej (vizuálnej) forme (CRT, indikátory a iné zariadenia) sa široko používajú špeciálne konštrukčné prvky - obrazovky, pomocou ktorých sa energia prúdu elektrónov alebo elektrického poľa premieňa na optické žiarenie. (žiara) tela. Konštrukcie elektród sú veľmi rôznorodé a sú určené účelom zariadení a podmienkami ich prevádzky.

Valce EEW a HF sú vyrobené zo skla, kovu, keramiky a kombinácií týchto materiálov. Vývody z elektród sa vedú cez základňu, koncové a bočné povrchy valcov.

Elektronická lampa-EEC, ktorá funguje tak, že riadi intenzitu toku elektrónov pohybujúcich sa vo vákuu alebo v riedkom plyne medzi elektródami.

Elektronické elektrónky určené pre na osvetlenie (zábleskové výbojky, xenónové výbojky, ortuťové a sodíkové výbojky)

Hlavné typy elektronických vákuových trubíc:

Diódy (ľahko vyrobené pre vysoké napätie, pozri kenotron), Triódy, Tetródy, Pentódy, lúčové tetrody a pentódy (ako rôzne druhy týchto typov), Hexódy, Heptódy, Októdy, Nonody, kombinované lampy (v skutočnosti obsahujú 2 alebo viac lámp v jednom valci )

Podľa počtu elektród sa elektronické žiarovky delia na:

dvojelektródové (diódy), trojelektródové (triódy), štvorelektródové (tetródy), päťelektródové (pentódy) a dokonca sedemelektródové (heptódy alebo pentagridy).

ČO NIE JE V OTÁZKACH, ALE JE V KONSPEDE!