Характеристики

Характеристики тріода при роботі його на постійному струмі і без навантаження називаються статичними. Характеристики, які наводяться в довідниках є середніми на основі декількох характеристик, які зняті для різних екземплярів ламп даного типу. Є дві групи характеристик: перша, яка показує залежність струму від напруги на сітці при сталій напрузі на аноді, і друга, яка відображає залежність струму від анодної напруги при сталій напрузі на сітці.

Характеристики, які відображають залежність називаються анодно-сітковими, а характеристики, які описують залежність прийнято називати сітковими. Кожному значенню анодної напруги відповідає відповідна характеристика. Для кожного струму існує сімейство характеристик.

Друга група характеристик показує залежність струмів від анодної напруги при сталій напрузі на сітці: і при серед цих характеристик найбільш важливі анодні характеристики , а також сітково-анодні, які відображають залежність .

Для практичних розрахунків анодного струму достатньо мати сімейство або анодно-сіткових, або анодних характеристик. Анодно-сіткові характеристики наочніше демонструють керуючу дія сітки, і їх іноді називають керуючими. Проте з анодними характеристиками розрахунки простіші і точніші.

На рис.12.1 зображені характеристики для струмів анода, сітки і катода в залежності від напруги сітки при сталій анодній напрузі, що відповідають явно вираженому режиму насичення лампи. При U_g < О характеристики для анодного і катодного струму збігаються. Початкова точка характеристики (А) звичайно відповідає напрузі запирання трохи нижчій, ніж обчислену за формулою (12.6).

Якщо зменшувати за абсолютним значенням від’ємну напругу сітки, то лампа відпирається, потенціальний бар'єр біля катода знижується, а анодний струм зростає. Число електронів, які переборюють бар'єр, зростає за нелінійним законом, і тому характеристика має нижню нелінійну ділянку АБ, що поступово переходить у середню, приблизно лінійну ділянку БВ. При додатній сітковій напрузі характеристика для катодного струму розташована вище характеристики для анодного струму внаслідок появи сіткового струму. Характеристика для сіткового струму виходить з початку координат подібно до характеристики діода

Збільшення додатної напруги сітки викликає спочатку ріст усіх струмів. Поступовому переходові в режим насичення відповідає верхня ділянка характеристики для анодного струму (ВГ). У режимі насичення при збільшенні сіткової напруги катодний струм росте незначно, але сітковий струм зростає і за рахунок цього зменшується анодний струм. При великій додатній сітковій напрузі анодний струм стає меншим від сіткового.

Рис.12.1. Характеристики тріода для струмів анода, сітки і катода

Для ламп з активованим, наприклад оксидним, катодом катодний струм у режимі насичення зростає майже так само, як у режимі об'ємного заряду. Якщо при цьому струм сітки зростає повільніше, ніж катодний струм, то характеристика для анодного струму має підйом. Якщо ж сітковий струм росте швидше, ніж катодний, то анодний струм зменшується. Чим густіше сітка і чим менше анодна напруга, тим сильніше наростає сітковий струм.

З великою додатною напругою сітки працюють тільки генераторні й імпульсні лампи. У пристроях на підсилювальних ламп сіткова напруга звичайна весь час від’ємна, тому в довідниках характеристики таких ламп даються часто лише для від’ємних сіткових напруг.

У залежності від значення μ, тобто від густоти сітки, анодно-сіткова характеристика розташовується по-різному. При густій сітці (високий коефіцієнт μ) напруга, що замикає сітку невелика й основна частина характеристики знаходиться в області додатних сіткових напруг. Така характеристика (і сама лампа) називається правою. А для рідкої сітки (коефіцієнт μ невеликий) напруга, що замикає лампу виходить великою, характеристика розташована в області від’ємних напруг і називається лівою. Лампи з лівою характеристикою працюють без сіткового струму.

Сімейство анодно-сіткових і сіткових характеристик тріода зображено на рис.12.2. При підвищенні анодної напруги характеристика для анодного струму зсувається вліво, а характеристика для сіткового струму проходить нижче.

Рис.12.2. Сімейство анодно-сіткових і сіткових характеристик тріода

Часто буває потрібна додаткова характеристика, яка відсутня в сімействі (на малюнку показана штрихами), наприклад, характеристика для анодної напруги 0,5 (U_a2 + U_a3).

Розглянемо сімейства анодних і сітково-анодних характеристик (рис.12.3). Анодна характеристика при U_g =0 починається з початку координат. Для більш низьких сіткових напруг U_gl ÷ U_g5 анодні характеристики розташовані правіше (тому що потрібно більш висока анодна напруга, що відпирає,) і йдуть злегка розбіжним пучком. Дійсні анодні характеристики на відміну від теоретичних змінюються не строго пропорційно сітковій напрузі. Анодні характеристики для додатних сіткових напруг U_g6, U_g7, U_g8 виходять з початку координат лівіше кривої U_g = 0 і вигинаються вліво, а не вправо. Вони спочатку йдуть круто, а потім ріст струму сповільнюється і крутизна кривих зменшується.

Рис.12.3. Сімейство анодних і сітково-анодних характеристик і крива максимальної допустимої потужності, яка виділяється на аноді

Сітково-анодні характеристики (штрихові) дані тільки для додатних сіткових напруг, тому що при від’ємних напругах струму сітки немає. При U_а = 0 струм сітки максимальний і тим більший, чим вища сіткова напруга. При збільшенні анодної напруги спочатку (у режимі повернення) струм сітки різко знижується внаслідок струморозподілу, а потім (у режимі перехоплення) незначно зменшується.

У сімействі анодних характеристик часто показують лінію максимальної припустимої потужності, яка виділяється на аноді. Так як Р_а = I_аU_а, то рівняння цієї лінії можна записати у вигляді

(12.7

Для даної потужності Р_{а макс} і різних анодних напруг можна обчислити анодний струм і за точками побудувати криву Р_{а макс}, що відповідає гіперболічній залежності. Область вище цієї кривої відповідає неприпустимим режимам роботи лампи на постійному струмі, при яких
Р_а > Р_{а макс}. При імпульсному режимі робота в області вище кривої Р_{а макс} можлива, якщо середня потужність, яка виділяється на аноді, не перевищує граничну.

У сімействі анодних характеристик також можна побудувати додаткові характеристики. Як приклад на малюнку проведена штрих-пунктиром характеристика для напруги, значення якої середнє між U_g3 і U_g4

В імпульсному режимі можуть бути отримані анодні струми, у багато разів більші, ніж у режимі неперервної роботи. Імпульсний режим досягається подачею на анод і сітку короткочасних підвищених напруг. Для імпульсного режиму користуються анодними характеристиками, знятими при визначеній тривалості і частоті імпульсів.

На рис.12.4 наведені імпульсні характеристики і внизу заштрихована маленька область, що відповідає характеристикам для неперервного режиму.

За рахунок початкових швидкостей електронів, що вилітають з катода, контактної різниці потенціалів і термо- ЕРС, що діють у сітковому ланцюзі, характеристика для струму сітки може починатися не тільки в точці U_g = 0, а часто в області невеликих від’ємних сіткових напруг. Рідше зустрічаються характеристики, що починаються в області додатних сіткових напруг.

Рис.12.4. Імпульсні характеристики при великих додатних напругах сітки

При від’ємній сітковій напрузі все-таки існує дуже невеликий сітковий струм. Він називається зворотним сітковим струмом (електрони цього струму в зовнішніх провідниках сіткового ланцюга рухаються в напрямку до сітки). Зворотний сітковий струм має три складові: іонні струми, термострум і струм витоку.

Іонний струм спостерігається в лампах з недостатнім вакуумом. Електрони на шляху до анода зіштовхуються з атомами газу й іонізують їх. Додатні іони рухаються до від’ємно зарядженої сітки і відбирають від неї електрони, перетворюючи в нейтральні атоми. Сітка витрачає електрони, але цей надлишок поповнюється завдяки джерелу сіткової напруги, і на сітці підтримується від’ємний потенціал. У ланцюзі сітки проходить струм у напрямку від «мінуса» джерела Е_g до сітки.

При зміні ступеня розрідження в лампі міняється число іонів, змінюється іонний сітковий струм, і це приводить до нестабільності характеристик лампи.

Якщо сітка має високу температуру, то може виникнути струм термоелектронної емісії (термострум) сітки. Для зменшення цього струму в більш потужних лампах провідники сітки роблять з металу з великою роботою виходу електронів.

Струм витоку в ланцюзі сітки зумовлений недосконалістю ізоляції між сіткою й іншими електродами.