ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2019
Просмотров: 18917
Скачиваний: 11
Складемо коло, схему якого зображено
на рис. 14.5,
а.
Джерело струму (батарея
акумуляторів) приєднано з одного боку до
с кляного балона-лампочки, обклеєної стані-
олем, з другого боку - через гальванометр і
цоколь лампочки - до металевої нитки роз-
жарювання. У скляному балоні створено
вакуум. Якщо на нитку розжарення не пода-
вати напруги (ключ
К
розімкнений), то
струму в колі не буде. Якщо, замкнувши
ключ К, розжарити нитку лампочки, гальва-
нометр покаже, що в колі проходить елект-
ричний струм. Це відбувається тому, що з
розжареної нитки відриваються термоелект-
рони і утворений потік електронів замикає коло. Вперше це явище спо-
стерігав Т. Едісон (1883), тому його назвали ефектом Едісона.
Електронні лампи
У колі, зображеному на рис. 14.5,
б,
якщо катод холодний,
струму не буде, бо електропровідність вакууму практично дорівнює ну-
ию. Якщо за допомогою додаткового джерела струму нагріти катод, то
внаслідок термоелектронної емісії катод почне випромінювати електрони,
міліамперметр зареєструє струм у колі. Сила струму залежить від різниці
потенціалів між катодом і анодом, а правильніше, від потенціалу
£/
а
ано-
да відносно катода.
Такі пристрої широко застосовують у радіотехніці, їх називають
елек-
тронними лампами.
Діод
За конструктивним виконанням електронні лампи поділяють
на
діоди
(двохелектродна електронна лампа, рис. 14.6, а,
б), тріоди
(три-
електродна лампа, рис. 14.6,
в
),
тетроди, пентоди
і т. д. Залежно від того,
як нагрівається катод, розрізняють лампи прямого (рис. 14.6,
а)
і посеред-
ні,ого (рис. 14.6, 6) розжарення. Анод найчастіше має форму циліндра, по
осі якого встановлюють катод, виготовлений з тугоплавкого металу, на-
приклад вольфраму, молібдену тощо. Сила струму в лампі залежить від
анодної напруги
£/
а
, температури нитки розжарення (катода), матеріалу
катода і геометрії електродів.
Рис. 14.5
345
Анод
/т\ Нитка
!
| розжарення
Анод
Залежність анодного струму від анодної напруги (рис. 14.7) називають
вольт-амперною характеристикою
. Як видно з рис, 14.7, вольт-амперна
характеристика діода має нелінійний характер. Такий характер можна
пояснити тим, що поблизу розжареного катода існує електронна хмара -
просторовий заряд. При невеликих анодних напругах із збільшенням
£
У
а
сила струму збільшується повільно, а електронна хмара, яка має негатив-
ний заряд, перешкоджає руху електронів, які вилітають з катода, і під дією
сил відштовхування частина електронів знову повертається на катод, а
решта досягає анода. Із збільшенням анодної напруги густина електрон-
ної хмари зменшується, сила струму збільшу-
ється. При певному значенні напруги
£/
а
= с/
н
всі електрони, які вилітають з катода, досяга-
ють анода, струм досягає максимального зна-
чення і дальше збільшення, напруги сили стру-
му змінити не може, Це значення сили струму
називають
струмом насичення
/
н
. Якщо під-
вищити температуру
Т
катода, то це призведе
до того, що електронна хмара біля катода стане
густішою; отже, струм досягне максимального
значення при більшій анодній напрузі, а струм насичення збільшиться
(рис. 14.7). Якщо потенціал анода менший від потенціалу катода, то
струму в колі лампи не буде; о т е , діоди мають однобічну провідність.
Ця властивість дає можливість застосовувати їх як випрямлячі змінно-
го струму (кенотрони).
и* и*2
Рис, 14.7
Тріод
Щоб керувати силою струму в електронній лампі, в неї вво-
дять один, два або кілька додаткових електродів, які називають
сітками
(рис. 14,6,
в),
Звичайно сітки виготовляють у вигляді дротяних спіралей і
розміщують між анодом і катодом.
346
Розглянемо роботу тріода. Сітку в тріоді звичайно встановлюють по-
близу катода так, щоб найменші зміни потенціалу сітки впливали на змі-
ни анодного струму. Якщо потенціал сітки відносно катода дорівнює ну-
лю, то тріод працює як діод. Якщо потенціал сітки позитивний, то густи-
на електронної хмари менша, отже, струм більший. Якщо потенціал сітки
негативний, то густина електронної хмари біля катода збільшується, а
струм зменшується. Від збільшення негативного потенціалу сітки струм
шеншуватиметься і при деякому значенні негативного потенціалу дорів-
нюватиме нулю. Негативну сіткову напругу, при якій анодний струм до-
рівнюватиме нулю, називають
напругою запирання
. Напруга запирання
залежить від анодної напруги. Чим більше С/
а
, тим більша напруга запи-
рання. Отже, змінюючи сіткову напругу, можна регулювати значення
анодного струму в колі, тому сітку називають
керуючою.
Електронні лампи застосовують у різних радіотехнічних пристроях -
підсилювачах, генераторах тощо.
§ 134. Електронні пучки.
Електронно-променева трубка
Електронні пучки
Під електронними пучками розуміють напрямлені потоки
електронів, поперечні розміри яких значно менші від їх довжини.
Елект-
ронні пучки вперше були виявлені в газовому розряді, що відбувається
при зниженому тиску.
ГІри жевріючому розряді позитивні іони вибивають з катода безліч
електронів. Якщо розряд відбувається в трубці з дуже великим розрі-
дженням, то середня довжина вільного пробігу електронів збільшується і
катодний темний простір розширюється. Електрони, вибиті з катода по-
зитивними іонами, рухаються майже без зіткнень і утворюють
катодне
проміння.
Це проміння поширюється нормально до поверхні катода. Як-
що в аноді електронної лампи зробити отвір, то частина електронів, при-
скорених електричним полем, пролетить в отвір, утворюючи за анодом
електронний пучок.
Властивості і застосування електронних пучків
Електронні пучки спричинюють світіння (флуоресценцію)
деяких речовин. До них належать скло, сульфіди цинку, кадмію тощо.
Такі речовини називають
люмінофорами.
Цю властивість електронних
347
пучків застосовують у вакуумній електроніці — світіння екранів телевізо-
рів, осцилографів, електронно-оптичних перетворювачів тощо.
Потрапляючи на тіла, електронні пучки нагрівають їх. Цю властивість
використовують для зварювання надчистих металів у вакуумі. Електронні
пучки відхиляються в електричному і магнітному полях. Можливість ке-
рування електронним пучком за допомогою електричного і магнітного поліп
і світіння екранів, покритих люмінофором під дією електронних пучків,
використовують в електронно-променевих трубках.
Електронно-променева трубка
Будову електронно-променевої трубки зображено на рис.
14.8. Це скляний вакуумний балон 2, в якому встановлено "електронну
гармату", що складається з розжареного катода К, який імітує електрони,
і анода з діафрагмою (найчастіше кількох анодів, розміщених один за од-
ним) ,
£>
2
•
Між катодом і анодом створюють різницю потенціалів І/,
яка дає можливість розігнати електрони до великої швидкості і утворити
вузький пучок. У місці екрана і
7
, покритого флуоресціюючою сполукою,
куди падає електронний пучок, виникає яскрава світна точка.
Керують пучком за допомогою двох
пар пластин
С
х
і С
2
, розміщених перпен-
дикулярно одна до одної. Поле пластин
С
х
зміщує промінь у горизонтальному напря-
мі, поле пластин С
2
- у вертикальному.
На пластини
С
х
і С
2
можна подавати
або постійну, або змінну напругу. Залежно
від цього світна пляма на екрані або залишатиметься на місці, або пере-
міщуватиметься, утворюючи пряму, синусоїду тощо. На цій властивості
ґрунтується будова
осцилографа.
У складніших випадках на екрані можна
домогтися, щоб темні та світлі плями, які дають зображення предметів,
ці телевізора.
• Процес проходження газу через газ називають газовим розрядом.
Струм у газі, що утворився за наявності зовнішнього іонізатора, нази-
вають несамостійним газовим розрядом. Газовий розряд, який триває
після припинення дії зовнішнього іонізатора, називають самостійним
газовим розрядом. Іони і електрони утворюються при самостійному
розряді завдяки іонізації електронним ударом, термоелектронною емі-
сією і т. д.
® Розрізняють такі типи самостійного розряду: коронний, китичний, іс-
кровий, електрична дуга, жевріючий.
• Під плазмою розуміють дуже іонізований газ, в якому концентрація
електронів дорівнює приблизно концентрації позитивних іонів. У ціло-
му її можна вважати електрично нейтральною, об'ємний заряд дорів-
нює нулю.
• Плазма має ряд специфічних властивостей.
• Плазма - найбільш поширений у Всесвіті стан речовини.
• Провідність вакууму зумовлена джерелом електронів. Як правило, для
цього використовують явище термоелектронної емісії.
® Електричний струм у вакуумі використовують у різних радіотехнічних
пристроях: електронних лампах, електронно-променевих трубках та ін.
Запитання для самоконтролю і повторення
1. Поясніть, що таке іонізація газу і рекомбінація іонів у газі. 2. Що таке
газовий розряд? 3. У чому різниця між несамостійним і самостійним
газовими розрядами? 4. Що таке дуговий і жевріючий розряди? 5. Що
таке плазма? Які її властивості? 6. Що таке діод, яка його будова і чому
він може працювати випрямлячем змінного струму? 7. Що таке елект-
ронні пучки, які їх властивості, де їх застосовують?
ГЛАВА 15
ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ
У
НАШВПРОВЩНИКАХ
§ 135. Електронна структура твердих тіл
Напівпровідникові прилади
Бурхливий розвиток радіотехніки зобов'язаний електроваку-
умним приладам. Вони були невід'ємною частиною кожного радіотехніч-
ного пристрою, і переважно їх властивостями визначалися технічні показ-
ники апаратури.
Потреби радіозв'язку, радіомовлення, радіолокації, телебачення та ін-
ших галузей радіотехніки стимулювали створення багатьох різних елект-
ровакуумних приладів, які тепер досягли високого ступеня досконалості.
349