Сообщение от ankus
При изучении свойств трехэлектродной лампы М. Бонч-Бруевич предложил (очень давно :-)) заменить ее эквивалентным диодом, анод которого находится на месте сетки триода. Эквивалентность полей между сеткой и катодом в триоде и между анодом и катодом в эквивалентном диоде определяется равенством электрических зарядов, наведенных на поверхность катода, наведенных на поверхности катода.
Заряд, индуцированный на катоде диода q = CUд. Здесь С – емкость между электродом и катодом, Uд – действующее напряжение.
Величина заряда q, индуцированного на катоде, определяется потенциалами анода и сетки, а также зависит от емкостей между катодом и электродами – сеткой и анодом.
q = Ccк Uc + Cак Ua.
По условию эквивалентности величина заряда триода и эквивалентного диода равны. Отсюда С Uд = Сск Uc + Caк Ua
Без большой погрешности можно считать С = Сск + Caк
Таким образом, влияние на пространственный заряд можно выразить через отношение Сак / Сск = D -- проницаемость лампы. Этот параметр характеризует степень проникновения поля анода в пространство сетка–катод (как часть входной цепи!) и учитывает ослабление действия этого поля на потенциальный барьер у катода по сравнению с действием поля сетки.
Ослабленное воздействие анодного поля объясняется бо'льшим расстоянием до катода, чем у сетки, и тем, что анодное поле частично экранируется сеткой, что подтверждается соотношением емкостей.
Чем гуще сетка, тем слабее проникает анодное поле через витки сетки, и тем меньше величина D, так как с увеличением густоты сетки увеличивается емкость Сcк и уменьшается Сак.
Катодный ток можно изменять как за счет вариации Uс, так и путем изменения Ua.
D = - dUc / dUa, т.е. практически при постоянном токе катода Iк.
Это выражение отражает физический смысл проницаемости лампы, как величины, характеризующей сравнительное воздействие полей анода и сетки на потенциальный барьер у катода (элемент входной цепи!) и следовательно, на катодный ток. Знак минус правой части показывает, что для сохранения катодного тока постоянным изменения потенциалов анода и сетки должны быть РАЗНЫХ ЗНАКОВ, т.е. уменьшение отрицательного напряжения на сетке следует компенсировать уменьшением положительного напряжения на аноде. При этом проницаемость лампы всегда остается положительной величиной.
Кстати, u = - dUa / dUc при пост. токе анода и отсутствии сеточного тока. Здесь буква u – мю, статический коэффициент усиления триода. Он показывает сравнительное воздействие потенциалов сетки и анода на анодный ток. Как и D, коэффициент u всегда положителен в теории лампы, так как u = 1/D.
Параметры S и Riсвязаны равенством произведения SRiD = 1.
Эти соотношения даны для лампы как источника тока, управляемого напряжением -- ИТУН.
Но в общем виде лампа с сеткой как входным электродом должна рассматриваться как усилительный элемент с входным током.
Для оценки коэффициента передачи тока пользуются коэффициентом токораспределения
k = Ia /Ic, соответственно Iк = Ic + Ia.
На коэффициент токораспределения влияет соотношение напряжений на электродах и площади их поверхности, при этом наблюдают режимы прямого перехвата, режим возврата и режим вторичной эмиссии с поверхности анода. При столь различных факторах влияния и связи с конструкцией электродов конструкторы вряд ли обращали внимание на лампу как на четырехполюсник, чтобы использовать соответствующие матрицы и их коэффициенты как параметры приборов. А большинство режимов не требовало тока управляющей сетки, особенно после появления второй, экранирующей сетки, когда ток через проходную емкость Сac был блокирован этой второй сеткой. В триодах же на высоких частотах емкостные сопротивления становятся соизмеримыми с сопротивлениями входной и выходной цепей лампы и на частотах десятков мегагерц получается параллельная обратная связь через реактивную проводимость Cас.
Итак. В вакуумной электронной лампе нагретый катод образует пространственный заряд, электронный потенциал которого ниже катода (катодный потенциал принят за нулевой). Если представить себе тетрод или пентод как лампу с двумя управляющими сетками, то первую, ближнюю к катоду сетку можно представить через проницаемость анода, а вторую как управляющий (входной) электрод. В этом случае через емкости между катодом и первой, второй сетками, между катодом и анодом можно выразить эквивалентное влияние (проницаемость) всех электродов, приведенное к потенциалу первой сетки. Получается, что во входной цепи лампы есть уже нефантомный электрод, которым можно скомпенсировать влияние анода на пространственный заряд. Вспомним, что катодный импеданс лампы в схеме с общим анодом оценивается как величина, обратная крутизне по управляющему электроду. Таким образом, первая сетка как эквивалент анодного влияния при подаче на нее переменного напряжения, противофазного анодному и в D раз меньше, выступает в качестве нейтрализатора действия анода.
С учетом дифференцирования этих переменных, фактически получаем соотношения переменных в экранированной лампе, когда сигнал на первой сетке действует в противофазе с колебаниями анодного напряжения, а колебания напряжения на экранирующей сетке синфазны с управляющей.
Uдэ = Ucэ + DэUа
Проницаемость управляющей сетки обычно равна сотым долям, проницаемость более густой экранирующей сетки еще меньше, вследствие этого
Uд1 = Uс1 + Dс1 Uс2.
Отсюда через некоторые соотношения выходит, что потенциал запирания лучевого тетрода и пентода зависит от проницаемости Dс1 и напряжения на второй сетке. Анодное влияние, как это видно из анодно-сеточных характеристик, очень слабо.
Формулы (с некоторым упрощением для размещения на форуме) и определения я заимствовал из уже упомянутой книги В. Дулина (он из МАИ) «Электронные и ионные приборы» 1963 г. Госэнергоатомиздат. Достоинство книги в том, что в ней подробно рассмотрена физика работы вакуумных, газоразрядных и твердотельных (полупроводниковых) приборов в едином теоретическом базисе.
Действие анода или экранирующей сетки на пространственный заряд около катода следует понимать как потенциальную ООС, последовательную по входу.
Честно говоря, надо работать, посему закругляюсь J
С наилучшими пожеланиями
Анатолий
|