Измерение анодного тока

ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЯЮЩЕГО (ЗАДЕРЖИВАЮЩЕГО) НАПРЯЖЕНИЯ

На Рис. 5 показано подключение источника питания накала ИПН и источника анодного напряжения ИПА. Расположение контактов 0...7 примерно соответствует их расположению на панели прибора. Напряжение ИПА приложено между линией "ОБЩ" (контакт "0") и контактом "6", однако оно не равно ускоряющему или задерживающему напряжению между анодом и катодом лампы. Отличия обусловлены следующими причинами.

1. Напряжение накала смещает потенциал катода на уровень j₃ относительно уровня линии "ОБЩ", который принят за начало отсчета потенциала. Для исключения этого смещения нужно измерять ускоряю­щее напряжение между контактами "3" и "6" (показано пунктиром).

2. Падение напряжения на анодном сопротивлении дает погрешность DUa = I_a×R_a. Эта величина легко вычисляется и учитывается при определении ускоряющего напряжения.

3. Падение напряжения на нити накала U_нити = j₂ – j₁ порядка 1-3 В приводит к тому, что для электронов, вылетевших из разных участков нити, ускоряющие (задерживающие) напряжения различны. При измерениях с большими ускоряющими напря­жениями (десятки или сотни вольт) этой величиной можно пренебречь, что мы и сделаем при определении работы выхода электронов. Однако при изучении начальных участков вольтамперной характеристики с ускоряющими напряжениями в единицы или доли вольта, это явление полностью "замазывает" интересующий нас результат. В этом случае применяется им­пульсное питание нити накала.

Принцип импульсного питания состоит в том, что напряжение j₃, вырабатываемое ИПН имеет форму прямоугольных импульсов частотой около 1 кГц. Период колебаний Т разбит на два интервала длитель­ностью t_– и t₊. В течение времени t₊ напряжение j₃ создает ток нагрева катода, при этом j₃>j₄ и диод заперт, анодный ток равен нулю. В течение времени t_ напряжение на выходе ИПН и ток накала равны нулю. Потенциал всех точек катода при этом равен нулю, а ускоряющее напряжение точно равно j₄ и определяет анодный ток. В данной работе мы не будем применять импульсное питание.

Методика измерения анодного тока определяется типом измерителя. Мультиметр М-830В в режиме вольтметра имеет чувствительность от 0,1 мВ и входное сопротивление 1 МОм. Под­ключив мультиметр параллельно цепи R_A1+R_A2= 110 кОм, как показано на рис.6, получаем амперметр с разрешением от 1 нА, а подключив его параллельно R_A2=10 кОм (при этом контак­ты 4-5 нужно закоротить), получаем амперметр с разрешением 10 нА, причем показания прибора сразу дают падение напряжения U_RA на анодном сопротивлении. Такое включение целесообразно при измерении токов от 0,01 до 10 мкА. В режиме амперметра мультиметр М830В имеет чувствительность от 0,1 мкА, а входное сопротивление R' зависит от предела измерений и равно:

Рис. 5

R' = 1000 Ом на пределе 0,2 мА (разрешение 0,1 мкА);

R' = 100 Ом на пределе 2 мА (разрешение 1 мкА);

R' = 10,0 Ом на пределе 20 мА (разрешение 10 мкА);

R' = 1,00 Ом на пределе 200 мА (разрешение 100 мкА);

Поскольку R'«R_A, показания прибора, подключенного параллельно R_A, дают значение анодного тока, при этом падение напряжения в анодной цепи равно DU_А = I_A×R'. Такое включение целесообразно при измерении токов более 10 мкА.

Дата добавления: 2014-11-29