14-7. Четырехэлектродные лампы — тетроды

а) Устройство и работа тетрода

Одним из главных недостатков триода является большая проходная емкость

Отрицательное влияние этой емкости заключается в том, что сопротивление ее с увеличением частоты уменьшается и под действием переменного напряжения на анодной цепи через эту емкость ответвляется ток в цепь сетки (рис. 14-24). Таким образом, выходное напряжение воздействует обратно на вход лампы, т. е. возникает обратная связь, которая неблагоприятно отражается на работе лампы.

Вторым существенным недостатком триода является малый коэффициент усиления . Увеличение коэффициента усиления путем увеличения густоты сетки триода не дает положительных результатов, так как при этом уменьшается запирающее напряжение и анодно-сеточные характеристики триода становятся правыми. В этом случае работа лампы в качестве усилителя делается невозможной из-за сеточных токов.

Рис. 14-24. Влияние емкости на работу триода.

Указанные недостатки устраняются применением экранирующей сетки, расположенной между анодом и управляющей сеткой.

Такие четырехэлектродные лампы с двумя сетками экранирующей и управляющей, называются четырехэлектродными или тетродами, (рис. 14-25).

Рис. 14-25. Тетрод: а — устройство: 1 — управляющая сетка; 2 — экранирующая сетка; 3 — анод; 4 — катод; 5 — вывод анода; 6 — верхний экран; 7 — нижний экран; б - условное обозначение на схемах.

Управляющая сетка в тетроде редкая, т. е. имеет большой шаг намотки спирали, вследствие чего отрицательное запирающее напряжение лампы больше, следовательно, она имеет левые анодно-сеточные характеристики. Экаранирующая сетка у тетрода делается частой, т. е. она имеет малый шаг намотки спирали, поэтому она сильно экранирует катод от анодного поля, так что анодное поле получается слабым. Слабым будет и влияние анодного напряжения на величину напряженности электрического поля тетрода, так как основное поле его создается экранирующей сеткой, для чего на нее подается положительное напряжение составляющее обычно более 50% анодного напряжения лампы (рис. 14-26).

Часть электронов, проходя между витками экранирующей сетки, достигает анода, образуя анодный ток. Другая часть их попадает на экранирующую сетку и образует сеточный ток который должен быть по возможности мал.

Электрическое поле тетрода упрощенно показано на рис. 14-27. Так как экранирующая сетка частая и потенциал ее ниже, чем потенциал анода, то большая часть электрических линий, выходящих из анода, заканчивается на витках экранирующей сетки.

Небольшая часть электрических линий анодного поля достигает управляющей сетки и. еще меньшая часть — катода.

Уменьшение поля, между анодом и управляющей сеткой означает уменьшение емкости между этими электродами в десятки и сотни раз.

Уменьшение напряженности анодного поля вблизи катода приводит к уменьшению влияния анодного напряжения на анодный ток, а влияние потенциала управляющей сетки на анодный ток остается прежним, так как между управляющей сеткой и катодом нет никаких экранов.

Рис. 14-26. Схема включения тетрода.

Рис. 14-27. Упрощенная картина электрического поля в тетроде.

Следовательно, коэффициент усиления и внутреннее сопротивление у тетрода значительно (на два порядка) больше, чем у триодов, в то время как крутизна характеристики S одинакова.

б) Динатронный эффект

Анодная характеристика тетрода это зависимость анодного тока от анодного напряжения (рис. 14-28) при постоянных напряжениях на сетках, т. е. при .

Сеточно-анодная характеристика тетрода — это зависимость тока экранирующей сетки от анодного напряжения (рис. 14-28) при неизменных напряжениях на сетках,

при .

Подведем к сеткам тетрода нормальные напряжения и начнем увеличивать от нуля анодное напряжение.

При нулевом значении анодного напряжения все электроны, прошедшие сквозь управляющую сетку, попадают на экранирующую сетку, создавая сеточный ток так как она имеет положительный потенциал, в то время как анодный ток равен нулю вследствие нулевого потенциала анода.

Рис. 14-28. Анодная характеристика тетрода и его сеточно-анодная характеристика

При увеличении анодного напряжения до некоторого значения (около 20 В) анодный ток увеличивается, а ток сетки уменьшается (рис. 14-28, участок ). При этом происходит перераспределение электронных потоков между анодом и экранирующей сеткой; первый поток увеличивается, второй — уменьшается.

Дальнейшее повышение анодного напряжения вызывает увеличение энергии электронов и появление вторичной эмиссии анода. Вторичные электроны направляются к экранирующей сетке, имеющей больший потенциал, чем анод. Поэтому анодный ток уменьшается, а сеточный увеличивается (рис. 14-28, участок II). Явление уменьшения анодного тока при увеличении анодного напряжения, вызванное вторичной эмиссией, носящее название динатронного эффекта, прекращается, когда анодное напряжение становится равным сеточному напряжению

При анодном напряжении, превышающем сеточное напряжение, вторичные электроны начинают возвращаться на анод и анодный ток снова начинает увеличиваться с увеличением анодного напряжения, а сеточный ток — соответственно уменьшаться (рис. 14-28, участок III).

Динатронный эффект делает почти невозможным применение тетродов в усилительных схемах вследствие нестабильности режима работы и больших искажений.

в) Лучевой тетрод

В лучевом тетроде динатронный эффект устраняется созданием между анодом А и экранирующей сеткой 2 (рис. 14-29) отрицательного объемного заряда, поле которого тормозит вторичные электроны и возвращает их обратно на анод. С этой целью катод К имеет плоскую форму, управляющая (1) и экранирующая (2) сетки выполнены с одинаковым шагом намотки и, витки их расположены точно друг за другом.

Рис. 14-29. Схема устройства лучевого тетрода (а) и его графическое обозначение (б).

Между экранирующей сеткой 2 и анодом А с боковых сторон укреплены две лучеобразующие металлические пластины ЛП, соединенные с катодом лампы.

При таком устройстве электродов электроны, летящие с катода на анод, формируются в плотные плоские электронные лучи, проходящие между витками сеток, причем лучеобразующие пластины преграждают путь электронным лучам с боковых сторон, концентрируя лучи в областях цилиндрических частей анода. В результате указанной концентрации электронных потоков в пространстве между экранирующей сеткой и анодом образуется отрицательный объемный заряд, необходимый для устранения динатронного эффекта.

На рис. 14-30 даны анодные характеристики лучевого тетрода, из которых видно, что динатронный эффект полностью устраняется.

Лучевые тетроды имеют значительную проходную емкость так как шаг намотки экранирующей сетки нельзя сделать малым.

Рис. 14-30. Анодные характеристики лучевого, тетрода.

Положительным свойством лучевого тетрода является малый ток экранирующей сетки, не превышающий 10% анодного тока. Лучевой тетрод имеет небольшой коэффициент усиления малое внутреннее сопротивление -г- 100 кОм и большую крутизну характеристики