Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Кристалл CdS 15 страница




Напряжение возникновения разряда Г_/в зависит от рода газа, его давле­ния,, материала электродов и расстояния между ними. При активированном катоде значение UB уменьшается. На рис. 21.2 изображена зависимость напряжения UB от произведения давления газа р на расстояние между электродами d, назы­ваемая характеристикой возникновения разряда. Минимальное значение UBmm соответствует произведению pd, которое условно можно назвать оптимальным (наивыгоднейшим). Однако во многих приборах более выгоден иной режим.

Кривую на рис. 21.2 можно объяс­нить следующим образом. Пусть рас­стояние d неизменно. Тогда при очень низком давлении возникновение разряда затруднено тем, что происходит мало столкновений электронов с атомами. Возникает мало ионов, и они не выби­вают из катода достаточного числа электронов. Приходится увеличивать напряжение, чтобы ионы набирали зна­чительную скорость и выбивали из катода больше электронов. При более высоком давлении электроны слишком часто сталкиваются с атомами и не на­бирают энергии, необходимой для иони­зации. Образуется мало ионов. Повы­шение напряжения увеличивает энергию электронов, усиливает ионизацию и при­водит к возникновению тлеющего раз-* ряда. Как видно, и при малом и при большом давлении напряжение Г_/в нужно повышать, а при некотором среднем давлении достаточно минимального зна­чения Г_/в.

Если давление газа постоянно, то при очень малом расстоянии между

Рис. 21.2. Характеристика возникновения.разряда

ив


электродами большинство электронов долетает до анода, не сталкиваясь с атомами. Ионов образуется мало, и, чтобы они выбивали достаточно электро­нов из катода, нужно приложить более высокое напряжение. А при большом расстоянии d снижается напряженность поля. Электроны сталкиваются с атома­ми на своем пути не один раз, но не набирают энергии, нужной для иони­зации. Приходится повысить напряжение, чтобы электроны от одного столкно­вения до другого проходили разность потенциалов не меньшую, чем напряже­ние ионизации. Таким образом, при слишком малом и слишком большом расстоянии между электродами напря­жение UB нужно увеличивать. При некотором среднем значении d доста­точно наименьшего напряжения Г_/в. Каж­дый газ имеет свою характеристику возникновения разряда, подобную кри­вой на рис. 21.2.

Вольт-амперную характеристику тлеющего разряда снимают с помощью схемы на рис. 21.3. В условном гра­фическом обозначении газоразрядных приборов жирная точка показывает наличие газа. Раньше вместо точки делали штриховку. Ионные приборы надо включать последовательно с огра­ничительным резистором (Яогр). Если его сопротивление очень большое (десят­ки или сотни мегаом), то при напря­жении источника в сотни вольт разряд будет темным, поскольку ток не пре­высит нескольких микроампер. При значительно меньшем сопротивлении Rorp возникает тлеющий разряд, если напряжение источника не меньше UB.

Рис. 21.3. Схема для снятия вольт-амперной характеристики газоразрядного прибора

Дальнейшее уменьшение сопротивле­ния Rorp может перевести разряд в дуго­вой. Это недопустимо для приборов тлеющего разряда, рассчитанных обычно на ток не выше десятков милли­ампер. При возникновении дугового разряда ток возрастает во много раз и прибор выходит из строя. Подклю­чение газоразрядного прибора без ре­зистора Яогр к источнику, обладающе­му достаточным напряжением и малым внутренним сопротивлением, также при­ведет к возникновению дугового разряда. Ток будет ограничиваться главным обра­зом только внутренним сопротивлением источника, так как сопротивление газо­разрядного прибора при дуговом разряде весьма невелико. Произойдет короткое замыкание источника, ток возрастет очень быстро до недопустимо большого значения, и может произойти разруше­ние газоразрядного прибора.

В схеме на рис. 21.3 роль ограни­чительного резистора в известной сте­пени выполняет верхний участок пере­менного резистора R. Но, чтобы в край­нем положении движка прибор не оказал­ся подключенным непосредственно к ис­точнику, необходимо включить еще ре­зистор Rorp-

Поскольку газоразрядный прибор и резистор Rorp соединяются последова­тельно, то напряжение £а равно сумме напряжений на приборе и резисторе:

£а = Ua + UR. (21.1)

Вольт-амперная характеристика при­бора с тлеющим разрядом показана на рис. 21.4. По горизонтальной оси отложен ток, а по вертикальной — на­пряжение, что дает более наглядное представление об изменении напряже­ния. Конечно, можно поменять оси, рас­положив их так, как принято для характеристик электронных ламп.

При увеличении напряжения от нуля возникает очень слабый ток. Это об­ласть темного разряда /. Ток темного разряда очень мал, и масштаб для него иной, нежели для остального гра­фика.

Точка А — это точка возникновения тлеющего разряда (точка зажигания). Ей соответствует напряжение UB. Тлеющий разряд возникает, скачком. Минималь­ный ток, при котором возможен тлею­щий разряд, гораздо больше тока тем­ного разряда. Напряжение на приборе


10 И. П. Жеребцов



Рис. 21.4. Вольт-амперная характеристика темного (область 7) и тлеющего (области //, ПГ) разряда

также скачком понижается на несколько вольт или даже больше, что объясняется перераспределением напряжения £а между внутренним сопротивлением при­бора постоянному току R0 и сопротив-

•огр-

лением R,

При темном разряде сопротивление R0 гораздо больше сопротивления Догр, которое выбрано таким, чтобы мог возникнуть тлеющий разряд. Практи­чески все напряжение £а при темном разряде приложено к прибору. На ре­зисторе Rorp напряжение близко к нулю. С возникновением тлеющего разряда ток резко возрастает и создает на резисторе Догр заметное падение напря­жения. За счет этого напряжение Г7а на приборе понижается. Иначе говоря, после возникновения тлеющего разряда сопро­тивление R0 резко уменьшается и ста­новится соизмеримым с Rorp. Напряжение £а перераспределяется, и заметная его часть будет падать на Догр, а Г7а соответственно уменьшится. До возник­новения разряда Г7а «£а, а после воз­никновения разряда Г/а = £а — iaR0rp- При этом напряжение £а непосредственно до и после возникновения разряда практи­чески одинаково, так как если £а почти равно иъ, то достаточно самого незначительного увеличения £а, чтобы возник разряд.

Таким образом, возникновение тлею­щего разряда обнаруживается по изме­рительным приборам характерными скачками тока вверх и напряжения вниз. Возникает также свечение газа око­ло катода. На графике возникновению разряда соответствует участок АБ, кото­рый нельзя снять по точкам, а можно только наблюдать с помощью осцил­лографа.

Иногда при снятии вольт-амперной характеристики за напряжение Г7В оши­бочно принимают напряжение в точке Б, которое является рабочим напряже­нием тлеющего разряда. Величина [/„ есть наибольшее напряжение, которое удается наблюдать при увеличении на­пряжения, перед тем как оно скачком уменьшится. А положение точки Б зависит от сопротивления ограничитель­ного резистора. Чем оно меньше, тем больше ток и тем правее расположена точка Б.

После возникновения тлеющего раз­ряда повышение подводимого напряже­ния £а сопровождается интересным явлением. Ток растет, а напряжение на приборе увеличивается незначительно, пока ток не превысит значения /тах (точка В). Этот режим называется ре­жимом нормального катодного падения (область //). Для него характерно прохождение тока через часть поверх­ности катода и свечение газа лишь у этой части. При малом токе только небольшая часть поверхности катода является рабочей. С возрастанием тока площадь рабочей поверхности катода увеличивается пропорционально току, а плотность тока катода остается неизмен­ной. При токе /тах вся поверхность катода становится рабочей и охваты­вается свечением.

Режим нормального катодного паде­ния используется в стабилитронах. Осо­бенности этого режима следующие. Пусть площадь поверхности катода зна­чительно больше площади поверхности анода и в цепь включен соответст­вующий ограничительный резистор (рис. 21.5). В этом случае после воз­никновения разряда устанавливается сравнительно небольшой ток. Тлеющий разряд может быть при условии, что плотность тока на катоде не слишком мала. Только тогда из катода выби­вается достаточное число электронов. Разряд сразу не распространяется на всю поверхность катода. Ток проходит только через часть поверхности (заштри­хована). При этом плотность тока до­статочна и тлеющий разряд существует.


Рис. 21.5. Изменение рабочей площади катода в режиме нормального катодного падения

Падение напряжения на приборе ГУа = iaR0. Здесь R0 — сопротивление ио­низированного газа между анодом и ра­бочей частью поверхности катода. В дан­ном случае этот своеобразный «про­водник» имеет форму конуса. Если увеличить подводимое напряжение, ток возрастет и пропорционально увеличит­ся рабочая площадь катода. Площадь поперечного сечения газового «провод­ника» станет больше, и сопротивление R0 соответственно уменьшится. Таким образом, сопротивление R0 уменьшается во столько раз, во сколько увеличи­вается ток ia, а произведение iaR0 остается постоянным (в действитель­ности оно все же немного увеличи­вается).

Этот режим возможен до тех пор, пока рабочая площадь катода меньше площади его полной поверхности. Когда разряд распространится на всю поверх­ность катода, то при дальнейшем уве­личении напряжения £а ток возрастает, но площадь катода остается неизменной. В этом режиме увеличение числа электронов, выбиваемых из катода, воз­можно только за счет увеличения энер­гии ионов, бомбардирующих катод. А для этого необходимо повышение напря­жения. Плотность тока катода растет. Сопротивление R0 уже не уменьшается пропорционально току, и произведение iaR0» т. е. падение напряжения на при­боре, увеличивается. Наступает режим аномального катодного падения (см. об­ласть III на рис. 21.4).

Все же сопротивление R0 несколько уменьшается при возрастании тока, так

10* как растет число ионов и электронов в единице объема газа. Но это умень­шение не такое сильное, как в режиме нормального катодного падения, по­этому напряжение Г7а увеличивается. Усиливается также яркость свечения га­за, и оно распространяется все больше на область плазмы. В режиме ано­мального катодного падения работают газосветные лампы и различные ионные индикаторные приборы.

Если продолжать увеличивать подво­димое напряжение, ток и напряжение будут расти и в конце концов скач­ком возникнет дуговой разряд, который недопустим для приборов тлеющего разряда.

 

21.3. СТАБИЛИТРОНЫ

Стабилитроны — приборы тлеющего и коронного разряда. Наиболее распро­странены стабилитроны тлеющего раз­ряда, работающие в режиме нормаль­ного катодного падения. В последнее время они все чаще заменяются полу­проводниковыми стабилитронами.

Поскольку темный разряд, предшест­вующий тлеющему, не используется, его не показывают на вольт-амперной характеристике стабилитрона (рис. 21.6). Точку возникновения разряда А отме­чают на вертикальной оси. К тому же миллиамперметр для измерения тока тлеющего разряда не покажет ничтожно малого тока темного разряда.

291
Рис. 21.6. Вольт-амперная характеристика стабилитрона


Область нормального катодного па­дения, пригодная для стабилизации, ограничена минимальным током /min и максимальным /тах. При токе, меньшем


fmin, разряд может прекратиться. Ток /max либо соответствует началу режима аномального катодного падения, либо при нем достигается предельная мощ­ность.

Скачок тока при возникновении разряда может быть различным в зависимости от сопротивления R0Tp. Если оно большое, то появляется срав­нительно небольшой ток, а если малое, то возникает боЛыпой ток и точка Б перемещается к точке В. Для режима стабилизации это невыгодно, так как участок стабилизации напряжения БВ сокращается. При малом сопротивле­нии Rorp может даже произойти скачок тока в область аномального катодного падения и стабилизации вообще не по­лучится. Таким образом, ограничитель­ный резистор с достаточным сопро­тивлением необходим по двум причинам: чтобы не произошло чрезмерного возрас­тания тока и чтобы мог существовать режим стабилизации напряжения.

Чем больше площадь катода, тем больше участок стабилизации БВ, так как ток /min остается неизменным, а ток /max возрастает пропорционально площа­ди катода. Поэтому у стабилитронов катод с большой площадью поверх­ности. Анод делают малых размеров, но он, конечно, не должен перегре­ваться от тока /тах.

Рис. 21.7. Стабилитроны тлеющего (а) и ко­ронного (б) разряда

Наиболее распространены двух-электродные стабилитроны с цилиндри­ческим катодом из никеля или стали. Анодом служит проволочка диаметром 1,0—1,5 мм (рис. 21.7,а). Баллон на­полнен смесью инертных газов (неон, аргон и гелий) под давлением в тысячи паскалей (десятки миллиметров ртутного столба).

Основные параметры стабилитрона: нормальное рабочее напряжение, или напряжение стабилизации U„, соответ­ствующее средней точке участка стаби­лизации (см. рис. 21.6), напряжение воз­никновения разряда иъ, минимальный и максимальный ток /min и /тах, из­менение напряжения стабилизации AU„ и внутреннее сопротивление переменно­му току Rt. Если требуется пониженное напряжение U„, то поверхность катода с внутренней стороны активируется, чтобы облегчить эмиссию электронов под ударами ионов. Применяя разные смеси газов, подбирают нужное значение U„. Напряжение UB обычно превышает напряжение Г7СТ не более чем на 20 В. Для снижения напряжения Г/в на внутрен­ней поверхности катода имеется провод­ник (он показан на рис. 21.7, а), умень­шающий расстояние между катодом и анодом. Без него стабилитрон работал бы на восходящей (правой) части ха­рактеристики возникновения разряда (см. рис. 21.2).

В пределах области стабилизации напряжение U„ изменяется на значение АГ7СТ, которое не превышает 2 В. Рабо­та стабилитрона с током выше /тах не рекомендуется, так как ухудшается ста­билизация и электроды перегреваются. Внутреннее сопротивление стабилитрона переменному току (дифференциальное сопротивление) Ri = Aua/Aia и значи­тельно меньше сопротивления постоян­ному току R0. Если бы стабилизация была идеальной (Г7СТ = const), то сопро­тивление Rt было бы равно нулю.

У отечественных стабилитронов на­пряжение стабилизации бывает от 75 В до нескольких сотен вольт, ток /min обычно 3 — 5 мА, а /тах — несколько десятков миллиампер.

Для стабилитронов коронного разря­да характерны высокие напряжения и малые токи. У таких стабилитронов (рис. 21.7,6) электроды цилиндрической формы из никеля. Баллон наполнен водородом, причем напряжение стаби­


лизации зависит от давления газа, кото­рое обычно составляет тысячи паскалей (десятки миллиметров ртутного столба). Напряжение ГУСХ при этом несколько сотен вольт. Рабочие токи в пределах 3 — 100 мкА. Внутреннее сопротивление переменному току сотни килоом. Про­цесс возникновения разряда длится 15 — 30 с. В последнее время выпуще­ны стабилитроны коронного разряда, оформленные в керамических баллонах, на напряжение в десятки киловольт.

Стабилитрон соединяют параллельно с нагрузкой RH, а последовательно включают резистор Rorp (рис. 21.8). На­грузкой является тот или иной потре­битель (например, анодные цепи и цепи экранных сеток какого-либо усилителя и т. д.), который нужно питать стабиль­ным напряжением. Напряжение источни­ка Е должно быть выше напряжения стабилизации С7СТ и достаточным для воз­никновения разряда в стабилитроне. Чем выше напряжение Е, тем выше должно быть сопротивление RoTp, и тогда ста­билизация сохраняется при изменении напряжения Е в более широких преде­лах. Но при большем ограничительном сопротивлении КПД схемы снижается, так как потери мощности в стабили­троне и резисторе Яогр могут оказаться выше полезной мощности потребителя. Поэтому стабилитроны применяют толь­ко для установок небольшой мощности, в которых снижение КПД не так важно, как в мощных установках.

Рис. 21.8. Схема включения стабилитрона

Стабилитроны наиболее часто рабо­тают в режиме, когда сопротивление нагрузки неизменно (RH = const), а напря­жение источника нестабильно (Е = var). В этом случае происходит следующее. Когда напряжение источника повышает­ся, то увеличивается ток стабилитрона и почти все изменение напряжения приходится на долю резистора Яогр. Напряжение на стабилитроне и на нагруз­ке почти постоянно (лишь незначи­тельно возрастает), если изменение тока стабилитрона не выходит за пределы режима нормального катодного падения.

Расчет сопротивления Rmp делают по закону Ома. Если напряжение Е изменяется в обе стороны от среднего значения Еср, то

Rorp = (Еср - адД/ср + /„), (21.2)

где 1ср — средний ток стабилитрона, рав­ный 0,5 (/min + 7max), а /„ - ток нагрузки, /н = UCT/RH.

Значение Еср определяется по мак­симальному и минимальному напря­жению источника как

£cp = 0,5(£min + £max). (21.3)

После расчета RoTp следует прове­рить, сохранится ли стабилизация при изменении напряжения от £min до Етах. Это делается следующим образом.

При изменении тока стабилитрона от 7min до /тах напряжение на R0Tp изменяется на А£ = Rorp(/max —/т1П). Ста­билизация возможна при изменении Е не более чем на АЕ. Если АЕ < Етах — —.Emin, то стабилизация будет не во всем диапазоне изменения Е, а только в части его, причем эта часть тем меньше, чем меньше АЕ.

Поскольку /тах и /min для данного стабилитрона постоянны, то значение АЕ пропорционально Rorp. Но значение Rorp тем больше, чем больше разница между Е и Г/ст и чем меньше /„. Таким об­разом, стабилизация в более широких пределах возможна при более высоком напряжении источника и более низком токе нагрузки. Однако при этом сни­жается КПД.

Если ток нагрузки большой, то сопротивление R0Tp мало и стабилизация происходит в очень узких пределах изменения напряжения Е, что невыгодно. Поэтому имеет смысл применять ста­билитроны при токах /н, не превышаю­щих значительно ток /тах.

Для стабилизации более высоких напряжений стабилитроны соединяют последовательно, обычно не более двух-трех. Они могут быть на разные напря­


жения, но должны иметь одинаковые токи /min и 1тлх. Соединенные по­следовательно стабилитроны исполь­зуются в качестве делителя, дающего различные стабильные напряжения. По­требители подключаются к одному или нескольким стабилитронам. Например, от трех стабилитронов на 75 В можно получать напряжения 75, 150 и 225 В. Иногда напряжение на потребителе должно отличаться от стандартных на­пряжений стабилитронов 75, 105, 150 В и так далее или от комбинаций этих напряжений. Тогда включают стаби­литрон (или несколько стабилитронов) на ближайшее большее напряжение и поглощают излишек напряжения в доба­вочном резисторе Ra05> включенном по­следовательно с резистором RH (рис. 21.9). Например, если требуется получить ста­бильное напряжение 120 В при токе /н = 10 мА, то берут стабилитрон на 150 В, а излишек напряжения 30 В гасят в резисторе сопротивлением Ядоб = = 30:10 = 3 кОм.

Параллельное соединение стабили­тронов не применяется, так как различ­ные экземпляры стабилитронов данного типа не имеют одинаковых напряжений Г7В и С7СТ. При подаче напряжения на параллельно соединенные стабилитроны разряд возникает, лишь в том, у которо­го напряжение Г/в наименьшее. Напря­жение на нем скачком понижается, и в остальных стабилитронах разряда не будет. Если бы Он даже и возник, то вследствие различия напряжений стабилизации одни из стабилитронов работали бы с Недогрузкой, другие — с перегрузкой. Возможно даже, что какой-то стабилитрон работал бы в режиме аномального катодного падения. Он не будет участвовать в стабилизации, а станет дополнительной бесполезной на­грузкой и уменьшит пределы стабили­зации по напряжению. Конечно, можно подобрать близкие по параметрам ста­билитроны, но это сложно и ненадежно, так как с течением времени их пара­метры меняются.

(21.4)
kr-r

Эффективность стабилизации оцени-
вают коэффициентом стабилизации к^.
Он показывает, во сколько раз отно-
сительное изменение напряжения ста-
билитрона А меньше относитель-
ного изменения напряжения источника
АЕ/Е, т. е.

АЕ/Е

AUCT/UC

Стабилитрон обеспечивает = = 10 -г 20. Например, если кст = 10, Е = 200 В и Г/ст = 75 В, то при изменении напряжения источника на АЕ = 40 В, т. е. на 20%, напряжение стабилитрона изменится только на 1,5 В, т. е. на 2%.

(21.5)

Коэффициент стабилизации увеличи­вается при каскадном соединении ста­билитронов (рис. 21.10). В схеме на­пряжение первого стабилитрона Л± по­дается через ограничительный резистор Rorpi на второй стабилитрон Л2, парал­лельно которому присоединен потре­битель. Если коэффициенты стабилиза­ции стабилитронов feCTi и к„2, то общий коэффициент стабилизации

кы — kCTikCT2-

При двух стабилитронах получается коэффициент кст от 100 до 400. Не­достаток схемы — снижение КПД, так как потери будут в двух стабилитро­нах и двух ограничительных резисторах. Более двух стабилитронов обычно не включают. Стабилитрон Л2 должен быть рассчитан на более низкое напряжение, нежели 'Л^. Напряжение Г7СТ1 можно считать постоянным и вести расчет сопротивления Rorp2 на ток стабилитрона



Рис. 21.9. Схема понижения стабильного на- Рис. 21.10. Каскадное включение стабилитро-пряжения с помощью добавочного резистора нов


Л2, лишь немного превышающий мини­мальный.

Стабилитроны также применяют для стабилизации напряжения при изменяю­щемся сопротивлении нагрузки и по­стоянном напряжении источника Е. Рас­чет сопротивления Rorp в этом случае проводится описанным методом. Если ток /н меняется от минимального значе­ния /„min, СООТВеТСТВуЮЩеГО Янтах, ДО

максимального значения /Нтах, соответ­ствующего Rnmin, ТО

Rorp = (Е - С/ст)/(/ср + /нхр), (21.6)

где /ср — средний ток стабилитрона, а /й.ср — средний ток нагрузки,

•^н.ср = 0,5 (/Hmm + /нтах)' (21.7)

В этом режиме общий ток пере­распределяется между стабилитроном и нагрузкой. Например, если ток нагрузки возрастает, то ток стабилитрона почти на столько же уменьшается, а напря­жение Г7СТ и общий ток почти постоян­ны. Следовательно, и падение напряже­ния на ограничительном резисторе R0Tp изменяется незначительно. Так и должно быть, поскольку Г/Ст + Ur = Е = const.

Конечно, стабилизация возможна при токе стабилитрона в пределах от /min до /тах. Изменение тока нагрузки не должно превышать наибольшее измене­ние тока стабилитрона, т. е. условием стабилизации является неравенство

■^нтах -^Hmin ^ -^тах -^min- (21-8)

Стабилитрон имеет различное внут­реннее сопротивление постоянному и переменному току. Кроме того, значе­ние R0 в зависимости от тока ме­няется от единиц до десятков килоом. Например, у стабилитрона, имеющего

UCT = 150 В,. /тах =30 МА И /щ1п =

= 5 мА, сопротивление R0 меняется от 5 до 30 кОм. А внутреннее сопро­тивление переменному току значи­тельно меньше. Пусть, например, для того же стабилитрона при изменении тока от 5 до 30 мА напряжение UCT меняется на 2,5 В. Тогда

Ri = AU„/AI = 2,5/25 = 0,1 кОм.

Для переменного тока стабилитрон эквивалентен конденсатору большой ем­кости (при частоте 50 Гц сопротивление 0,1 кОм соответствует емкости 32 мкФ). Поэтому в выпрямителях стабилитроны обеспечивают дополнительное сглажива­ние пульсаций.

21.4. ТИРАТРОНЫ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА

Широкое применение получили ти­ратроны тлеющего разряда (тиратроны с холодным катодом) с тремя или более электродами. Они используются в авто­матике, в релейных и счетных схемах, а также в импульсных генераторах и других устройствах. Название «тират­рон» происходит от слова «электрон» и греческого слова thyra (дверь), под­черкивающего возможность «открыва­ния» (отпирания) тиратрона с помощью сетки.

В трех электродных тиратронах тлею­щего разряда между анодом и катодом расположен третий электрод, называе­мый сеткой или пусковым электродом. Сетка в тиратроне обладает более ограниченным действием, нежели в элект­ронных электровакуумных триодах. В последних, изменяя напряжение сетки, можно полностью управлять анодным током, т. е. регулировать его от нуля до максимального значения. А в тират­роне с помощью сетки можно только отпирать тиратрон, но нельзя изменять анодный ток. После возникновения раз­ряда сетка теряет управляющее дейст­вие. Прекратить разряд в тиратроне можно только понижением анодного напряжения до значения, при котором разряд не сможет существовать, или раз­рывом анодной цепи.

На рис; 21.11 показано устройство одного из тиратронов тлеющего разряда. Расстояния между электродами и давле­ние газа подбираются так, что между сеткой и катодом возникает самостоя­тельный темный разряд при более низ­ком напряжении, чем напряжение между анодом и катодом. А затем может возникнуть тлеющий разряд между като­дом и анодом, если напряжение анода будет достаточным. При этом ток сетки составляет единицы или десятки микро­ампер, а ток анода может быть в


Рис. 21.11. Устройство и пус­ковая характеристика тира­трона тлеющего разряда 1 — вторая сетка; 2 — анод; 3 — катод; 4 — первая сетка
10 15 мк/\
IS.
Рис. 21.12. Электронная и ионная оболочка сетки

тысячи раз большим (единицы или десятки миллиампер). Напряжение воз­никновения разряда в анодной цепи ГУВ тем ниже, чем больше ток сетки ig. Это объясняется тем, что с ростом тока сетки в промежутке сетка — катод увеличивается количество ионов и элект­ронов и облегчается возникновение раз­ряда в анодной цепи.

Зависимость напряжения Г7В от тока ig называется пусковой характеристикой. При отсутствии тока сетки напряжение возникновения разряда максимально. Увеличение тока ig вызывает снижение напряжения ГУВ, сначала резкое, а затем медленное. Однако значение ГУВ не может быть меньше рабочего напряжения Г7раб, необходимого для поддержания тлеюще­го разряда между анодом и катодом. Пусковая характеристика зависит от рода газа, его давления, формы и состояния поверхности электродов.

Потеря сеткой управляющего дей­ствия после возникновения разряда в анодной цепи объясняется тем, что сетка окружена плазмой — с большим коли­чеством электронов и ионов. Положи­тельно заряженная сетка притягивает из плазмы электроны, которые образуют около поверхности сетки отрицательно заряженный слой (электронную оболоч­ку), нейтрализующий действие положи­тельного заряда сетки (рис. 21.12, а). Если увеличить, или уменьшить поло­жительное напряжение сетки, то она при­тянет к себе из плазмы больше или меньше электронов и по-прежнему дей­ствие ее заряда будет нейтрализоваться соответственно изменившимся зарядом электронной оболочки. А если дать на сетку отрицательное напряжение, то она притянет из плазмы положительные ионы, которые создадут вокруг нее поло­жительно заряженный слой (ионную оболочку), нейтрализующий действие от­рицательного заряда сетки (рис. 21.12, б).




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-06; Просмотров: 858; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.