Глава четырнадцатая. Трехэлектродные лампы. Четырех- и пятиэлектродные лампы. Усилители

14-1. Устройство и принцип работы триода

Трех электродная электронная лампа — триод отличается от диода наличием третьего электрода — управляющей сетки. Назначение сетки управлять электронным потоком лампы, т. е. ее током. Этот электрод в ранних конструкциях выполнялся в виде сетки, откуда и произошло название второй части этого электрода — сетка.

Рис. 14-1. Схема устройства триода.

Рис. 14-2. Устройство триодов с катодами косвенного (а) и прямого (б) накала и их условные обозначения.

В большинстве современных ламп этот элёктрод выполняется в виде проволочной спирали из вольфрама, никеля, молибдена или их сплавов. Сетка располагается вблизи катода (рис. 14-1) в пространстве между анодом и катодом. Витки сетки укрепляются при помощи держателей.

Катоды, так же как у диодов, применяются прямого накала, или подогревные. Устройство триодов и их условные обозначения на схемах даны на рис. 14-2.

Свойство сетки управлять анодным током триода позволило применить их для создания электронных усилителей, электронных генераторов, реле и т. д.

При соединении триода для работы создаются три цепи (рис. 14-3): цепь накала, цепь анода и цепь сетки, причем общая точка О двух последних цепей соединяется с катодом лампы. Этой общей точке О приписывается нулевой потенциал, и относительно нее определяются потенциалы остальных точек схемы.

Разность потенциалов между сеткой и катодом называется сеточным напряжением.

Если в диоде на электроны, вылетающие из раскаленного катода, действуют объемный заряд и электрическое поле, созданное одним анодным напряжением то в триоде электрическое поле между анодом и катодом создается не только анодным, но и сеточным напряжением При этом действие сеточного напряжения является более сильным, так как сетка расположена ближе к катоду, и, кроме того, она ослабляет влияние анодного напряжения, действуя как экран в электрическом поле анода.

Рис. 14-3. Схема включения триода.

Ради упрощения, как и выше (§ 13-6, а), будем считать, что анод и катод представляют собой плоские параллельные пластины, а плоская сетка расположена параллельно пластинам, ближе к катоду.

Если Сетка не присоединена к источнику напряжения, то при наличии одного анодного напряжения электрическое поле будет однородным и распределение потенциала между пластинами будет линейным (рис. 14-4, а). При этом сетка будет иметь потенциал, равный потенциалу точек поля, в которых она находится, так что не окажет влияния на поле лампы.

Соединив сетку с катодом, сообщим ей нулевой потенциал, отчего потенциалы точек поля между катодом и анодом понизятся (рис. 14-4, б). Напряженность поля между катодом и сеткой уменьшится, т. е. уменьшится плотность. линий напряженности поля (рис. 14-4, б) и график распределения потенциалов пойдет ниже. Один график дан для плоскости, проходящей через сечение витка сетки 1, 1, другой для плоскости, проведенной между витками на одинаковом расстояния от витков (2, 2).

Сообщив сетке отрицательный потенциал получим понижение потенциалов точек поля в пространстве, окружающем сетку.

На ускоряющее поле, созданное анодным напряжением, между катодом и сеткой наложится тормозящее поле сетки, так что результирующее поле при неизменном анодном напряжении будет зависеть от величины отрицательного напряжения на сетке При небольшом отрицательном напряжении результирующее поле будет еще ускоряющим, между катодом и анодом будет проходить анодный ток При некотором большем отрицательном напряжении, называемом запирающим напряжением результирующее поле между катодом и сеткой становится тормозящим — лампа запирается и анодный ток не проходит.

Рис. 14-4. Электрическое поле в триоде и распределение потенциалов в пространстве между катодом и анодом: а — при отсоединенной сетке; б — при сетке, соединенной с катодом в — при сетке, имеющей отрицательный потенциал — при сетке, имеющей положительный потенциал

Картина поля и распределение потенциалов для этого случая показаны на рис. 14-4,в.

При положительном напряжении на сетке на ускоряющее поле, созданное анодным напряжением, накладывается ускоряющее поле сетки, и между сеткой и катодом напряженность поля увеличивается, плотность линий напряженности становится больше (рис. 14-4, г), потенциалы точек в этой части поля повышаются и графики распределения потенциала располагаются выше. Естественно, при этом возрастают анодный и сеточный токи лампы.

Из сказанного следует, что изменение сеточного напряжения, мало влияющего на электрическое поле между сеткой и анодом, наоборот, очень сильно влияет на поле между сеткой и катодом, на объемный заряд и на величину анодного тока.

Таким образом, влияние сеточного напряжения на анодный ток значительно превышает влияние анодного напряжения.

При появлении в цепи сетки слабых электрических сигналов или колебаний любой формы и частоты, в анодной цепи и в нагрузке, включенной в эту цепь, возникают подобные же электрические сигналы или колебания только большей мощности. Рассмотренные явления составляют сущность принципа работы триода как усилителя.