Параметри

До параметрів тріода відноситься напруга розжарення U_р і струм розжарення І_р, а також нормальна стала анодна і сіткова напруга і відповідний їм незмінний анодний струм.

Важливими є максимальні припустимі параметри: потужність, яка виділяється на аноді (Р_{а макс}), потужність, яка виділювана на сітці (Р_{g мaкс}). анодна напруга U_{a макс}, напруга між катодом і підігрівником U_{к-р.макс}, граничний струм катода І_к.макс. Для імпульсних тріодів вказують максимальний припустимий імпульсні анодні і катодні струми.

Параметри тріода, що визначають його властивості і можливості застосування,— це крутизна характеристики (коротше, крутизна), внутрішній опір і коефіцієнт підсилення за напругою або проникність. Ці параметри характеризують роботу лампи без навантаження. Їх звичайно називають статичними.

Крутизна S характеризує керуючу дію сітки, тобто вплив сіткової напруги на анодний струм. Якщо при зміні сіткової напруги Δ U_g анодний струм змінюється на Δ I_a, то

при (12.8)

Таким чином, крутизна є відношенням зміни анодного струму до його зміни сіткової напруги. Умова U_a = const необхідно для того, щоб крутизна характеризувала дію тільки сіткової напруги.

Виражають крутизну у міліамперах на вольт або амперах на вольт. Крутизна показує, на скількох міліампер (ампер) змінюється анодний струм при зміні сіткової напруги на один вольт, якщо анодна напруга стала. Наприклад, якщо Δ U_g = 2 В i Δ I_a = 6 мA, тo
S = 6:2 = 3 мA/В.

На відміну від діода крутизнa тріода хоча і виражається в одиницях провідності, але не є внутрішньою провідністю ділянки сітка-катод.

Сучасні тріоди мають крутизну (1—50) мA/В. Чим більша крутизнa, тим краща лампа тому, що сильніша керуюча дія сітки. У більшості випадків крутизнa складає одиниці міліамперів на вольт.

Для тріода з плоскими електродами, що працює при Δ U_g < О, за законом степеня трьох других виходить вираз для крутизни

(12.9)

Крутизна збільшується при підвищенні напруг сітки й анода, при збільшенні площі поверхні анода і зменшенні відстані сітка-катод. Чим менше d_g-k, тим сильніший вплив сітки на потенціальний бар'єр біля катода.

Якщо сітку зробити більш рідкою, то проникність D збільшується і за формулою (12.11) виходить, що крутизна повинна зростати. Але насправді для кожного значення d_g-k існує найвигідніша густота сітки, при якій крутизна максимальна.

Крутизна пов'язана з нахилом анодно-сіткової характеристики. Чим крутіше ця характеристика, тим більше значення S. Крутизна пропорційна тангенсові кута нахилу дотичної до характеристики. Найбільше просто крутизна визначається методом двох точок (рис.12.5, а). Якщо ділянка між точками А и Б нелінійна, то визначена цим методом крутизна S_АБ є середньою для даної ділянки і приблизно дорівнює крутизні в точці Т.

Рис.12.5. Визначення крутизни з статичних характеристик

При визначенні крутизни з анодних характеристик (рис.12.5,6) також застосовують метод двох точок. Варто взяти на характеристиках для U_g1 і U_g2 точки А и Б, які відповідають тому самому значенню анодної напруги. Зміна Δi_a при переході від точки А до точки Б треба розділити на відповідну зміну ΔU_g = U_g1 — U_g2. Знайдена таким шляхом крутизна S_AБ є середньою для ділянки АБ, і її можна віднести до точки Т.

Внутрішній опір, характеризує вплив анодної напруги на анодний струм і має такий же фізичний зміст, що й для діода, тобто є опором між анодом і катодом для змінного анодного струму.

Якщо при зміні анодної напруги на Δ U_а анодний струм змінюється на Δ I_а, то

при (12.10)

Наприклад, при Δ U_а = 50 В и Δ I_а = 2 мA одержуємо R_i = 50:2 = 25 кOм.

Як видно, внутрішній опір являє собою відношення зміни анодної напруги до відповідної зміни анодного струму при сталій сітковій напрузі. Умова U_g = const необхідно для того, щоб внутрішній опір характеризував дію тільки анодної напруги.

Чим більше значення R_i, тим слабший вплив анода на анодний струм. Дійсно, при більш високому значенні R_i (для отримання попереднього значення Δ I_а необхідно значно більше змінити анодну напругу).

Для тріодів значення R_i лежить у межах (0,5-100) кОм, а найчастіше - від декількох кілоом до 30 кОм.

Із закону степені трьох других можна одержати формулу для R_i:

(12.11)

Рис.12.6. Визначення внутрішнього опору з характеристик

Як видно, R_i зменшується при зменшенні d_g-k і збільшенні Q_a. Якщо D зростає (наприклад, коли сітку роблять більш рідкою), то R_i зменшується, тому що анод сильніше діє на потенціальний бар'єр біля катода, а значить і на анодний струм. Відстань d_g-k у явному виді не входить у формулу. Але при збільшенні d_g-k вплив анода зменшується. Від цього збільшується R_i і зменшується D. При зменшенні сіткової й анодної напруги опір R_i зростає. Це пояснюється підвищенням потенціального бар'єра.

Для визначення R_i з анодно-сіткових характеристик необхідно взяти приріст Δі_а, при сталій сітковій напрузі, між точками А и Б на характеристиках для U_a1 і U_a2 (рис.12.6, а). Розділивши Δ U_a = U_a1 - U_a2 на Δ I_а, отримаємо значення R_i відповідне середній точці Т відрізка АБ.

При визначенні R_i з анодних характеристик (рис.12.6,6) враховується їхній нахил. Чим крутіше вони йдуть, тим менше R_i. Значення R_i пропорційно котангенсу кута нахилу дотичної, проведеної до анодної характеристики в заданій точці Т.

Зручно визначати R_i методом двох точок (рис.12.6,6). У цьому випадку знайдене значення є середнім для ділянки АБ і можна вважати, що воно відноситься до середньої точки Т цієї ділянки.

На лінійних ділянках характеристики внутрішній опір приблизно незмінний. При переході на нижню ділянку R_i зростає через підвищення потенціального бар'єра й у точці закривання наближається до нескінченності.

У тріода опір постійному струму R ₀ не дорівнює R_i і визначається, як звичайно, за законом Ома

(12.12)

Щоб підкреслити різницю між R_i і R ₀, іноді опір R_i називають диференціальним, a R ₀ - статичним. Різниця між R_i і R ₀ може бути дуже велика. Опір R ₀ не залишається сталим навіть при роботі на лінійних ділянках характеристик. Особливо сильний впливає на нього сіткова напруга. Зі збільшенням напруги сітки анодний зростає, отже, значення R ₀ зменшується. При збільшенні додатної сіткової напруги усе більша кількість електронів заповнює простір між анодом і катодом. Провідність зростає, а опір зменшується. Зі збільшенням від’ємної напруги сітки за абсолютним значенням, навпаки, зменшується кількість електронів у просторі анод-катод і значення R ₀ зростає. В зачиненому стані лампи R ₀= .

Напруга сітки діє на анодний струм значно сильніше, ніж напруга анода. Ця різниця характеризується коефіцієнтом підсилення μ.

Наприклад, якщо для зміни анодного струму на 1 мА потрібно змінити анодну напругу на 40 В, а напруга сітки лише на 2 В, то ясно, що сітка діє в 20 разів сильніше і μ = 20.

Таким чином, коефіцієнт підсилення дорівнює відношенню еквівалентних по впливу на анодний струм змін анодної і сіткової напруги

(12.13)

Установимо зв'язок між μ, S і R_і. Крутизна характеризує дію напруги сітки на анодний струм, а подібною же величиною, що характеризує дія анодної напруги, є внутрішня провідність 1 / R_і. Щоб визначити, у скільки разів дія сіткової напруги сильніша дії анодної, треба узяти відношення S до 1/ R_і,. Воно буде дорівнює μ

або (12.14)

Математично коефіцієнт підсилення є абсолютне значення відношення таких змін анодної і сіткової напруги, що компенсують один одного, тобто врівноважують свою дію на анодний струм.

Якщо, наприклад, збільшення анодної напруги на Δ U_a, дає збільшення струму на Δ I_а, то для компенсації такої зміни струму треба зменшити його на те ж значення Δ I_а. Для цього потрібно збільшити, в від’ємну сторону, сіткову напругу на Δ U_g. Таким чином, зміни Δ U_a, і Δ U_g, що компенсують один одного, повинні бути різних знаків. Але від’ємне значення μ не має змісту. Тому формулу для μ пишуть так

або при (12.15)

Ці формули показують, що для збереження сталого анодного струму треба змінити напругу анода і сітки в різні сторони і при цьому Δ U_a повинно бути в μ раз більше, ніж Δ U_g.

Звідси випливає, що тріод, на сітку якого подана змінна напруга U_mg, можна розглядати як генератор у μ раз більшої змінної ЕРС — μU_mg, що діє в анодному ланцюзі. Сама лампа, працюючи як генератор змінного анодного струму, одержує енергію постійного струму від анодного джерела.

Тріоди мають коефіцієнт μ від 3 до 100, найчастіше типове значення складає μ =(10-30).

Усе сказане про коефіцієнт підсилення можна відповідно віднести і до проникності
D =1/ μ. Проникність характеризує послаблення дії анодної напруги на катодний струм, тобто показує, яку частку дії сітки на катодний струм складає дія анода. Отже, формулу для визначення D можна записати так

при (12.16)

Якщо в рівнянні (12.16), що зв'язує параметри, виразити μ через Dто воно прийме вигляд

(12.17)

Значення μ (чи D) з характеристик знаходять по методу двох точок (рис. 12.7). Маючи анодно-сіткові характеристики для напруг U_a1 i U_a2 (рис.12.7, а), беруть точки А и Б для того самого анодного струму. Відрізок АБ виражає значення Δ U_g, а відповідне зміна анодної напруги Δ U_a = U_a1 - U_a2. Розділивши Δ U_a на Δ U_g отримують μ. Знайдене значення μ приблизно відповідає середній точці Т.

Рис.12.7. Визначення коефіцієнта підсилення тріода з характеристик

На різних ділянках характеристик μ змінюється мало, тому що відстань між характеристиками по горизонталі (відрізок АБ) майже постійна. Таким чином, коефіцієнт підсилення (чи проникність) є найбільш постійним параметром.

Для надходження μ з анодних характеристик точки А і Б беруться при тому самому струмі на двох характеристиках - для U_gl і U_g2 (рис.12.7,б).

Відрізок АБ відображає зміну анодної напруги Δ U_a. Розділивши Δ U_a на Δ U_g = U_g1 – U_g2, одержують значення μ, що близько до значення μ для середньої точки Т.

Усе сказане про визначення μ з характеристик відноситься і до визначення проникності D.

Рис.12.8. Визначення всіх параметрів для заданої крапки

На рис.12.8 показане визначення всіх параметрів для заданої точки по анодних характеристиках. Через точку Т проводимо вертикальну і горизонтальну лінії. По точках перетинання цих ліній з характеристиками визначаємо S (точки А и Б) і μ (точки Д и Е). Внутрішній опір знаходимо по точках В и Г. Аналогічно визначаються параметри по сімейству анодно-сіткових характеристик.

Параметри, що приводяться в довідниках, відносяться до зазначеного там же напругам на електродах. Якщо лампа працює в іншому режимі, тобто з іншими живлячими напругами, то параметри змінюються (особливо S і R_i). Тому часто приходиться визначати параметри для обраного режиму з характеристик. Через недосконалість технології виробництва неминучий розкид параметрів, тобто різні екземпляри ламп даного типу мають значення параметрів, які трохи відрізняються від номінальних. Оскільки ділянка сітка-катод подібний діоду, то іноді він використовується як діод і тоді розглядають параметри цієї діодної частини.