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 U_B уменьшается. На рис. 21.2 изображена зависимость напряжения U_B от произведения давления газа р на расстояние между электродами d, назы­ваемая характеристикой возникновения разряда. Минимальное значение U_Bmm 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

и_в

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 U_B 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 (Я_огр). 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 R_orp возникает тлеющий разряд, если напряжение источника не меньше U_B.

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

Дальнейшее уменьшение сопротивле­ния R_orp 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 Я_огр 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 R_orp соединяются последова­тельно, то напряжение £_а равно сумме напряжений на приборе и резисторе:

£_а = U_a + U_R. (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 U_B. 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 Д_огр, 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 Д_огр заметное падение напря­жения. За счет этого напряжение Г7_а на приборе понижается. Иначе говоря, после возникновения тлеющего разряда сопро­тивление R₀ резко уменьшается и ста­новится соизмеримым с R_orp. Напряжение £_а перераспределяется, и заметная его часть будет падать на Д_огр, а Г7_а соответственно уменьшится. До возник­новения разряда Г7_а «£_а, а после воз­никновения разряда Г/_а = £_а — i_aR₀rp- При этом напряжение £_а непосредственно до и после возникновения разряда практи­чески одинаково, так как если £_а почти равно и_ъ, 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 Г7_В 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 ГУ_а = i_aR₀. 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 i_a, а произведение i_aR₀ 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 i_aR₀» 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 Г7_а 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 R_0Tp. 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 и_ъ, минимальный и максимальный ток /_min и /_тах, из­менение напряжения стабилизации AU„ и внутреннее сопротивление переменно­му току R_t. 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 U_B обычно превышает напряжение Г7_СТ 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 АГ7_СТ, 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/Ai_a и значи­тельно меньше сопротивления постоян­ному току R₀. Если бы стабилизация была идеальной (Г7_СТ = const), то сопро­тивление R_t 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 ГУ_СХ 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 R_H, а последовательно включают резистор R_orp (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 С7_СТ и достаточным для воз­никновения разряда в стабилитроне. Чем выше напряжение Е, тем выше должно быть сопротивление Ro_Tp, 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 Я_огр 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 (R_H = 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 Я_огр. 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 R_mp делают по закону Ома. Если напряжение Е изменяется в обе стороны от среднего значения Е_ср, то

Rorp = (Е_ср - адД/ср + /„), (21.2)

где 1_ср — средний ток стабилитрона, рав­ный 0,5 (/_min + 7_max), а /„ - ток нагрузки, /_н = U_CT/R_H.

Значение Е_ср определяется по мак­симальному и минимальному напря­жению источника как

£_cp = 0,5(£_min + £_max). (21.3)

После расчета Ro_Tp следует прове­рить, сохранится ли стабилизация при изменении напряжения от £_min до Е_тах. Это делается следующим образом.

При изменении тока стабилитрона от 7_min до /_тах напряжение на R_0Tp изменяется на А£ = R_orp(/_max —/_т1П). Ста­билизация возможна при изменении Е не более чем на АЕ. Если АЕ < Е_тах — —.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 R_orp. Но значение R_orp 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 R_0Tp 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 1_тлх. 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 R_a05> включенном по­следовательно с резистором R_H (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 Я_доб = = 30:10 = 3 кОм.

Параллельное соединение стабили­тронов не применяется, так как различ­ные экземпляры стабилитронов данного типа не имеют одинаковых напряжений Г7_В и С7_СТ. 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

AU_CT/U_C

Стабилитрон обеспечивает = = 10 -г 20. Например, если к_ст = 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 fe_CTi и к„2, то общий коэффициент стабилизации

кы — k_CTik_CT2-

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 Г7_СТ1 можно считать постоянным и вести расчет сопротивления R_orp2 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 Ro_rp в этом случае проводится описанным методом. Если ток /_н меняется от минимального значе­ния /„min, СООТВеТСТВуЮЩеГО Янтах, ДО

максимального значения /_Нтах, соответ­ствующего Rnmin, ТО

R_orp = (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 Г7_СТ и общий ток почти постоян­ны. Следовательно, и падение напряже­ния на ограничительном резисторе R_0Tp 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

U_CT = 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 U_CT 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 ГУ_В тем ниже, чем больше ток сетки i_g. 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 Г7_В от тока i_g называется пусковой характеристикой. При отсутствии тока сетки напряжение возникновения разряда максимально. Увеличение тока i_g вызывает снижение напряжения ГУ_В, сначала резкое, а затем медленное. Однако значение ГУ_В не может быть меньше рабочего напряжения Г7_раб, 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).

Дата добавления: 2015-05-06