1.2. Устройство ЭВП и ЭУЛ
Устройство электровауумных приборов. Электрические процессы в электровакуумных приборах протекают в рабочем пространстве, которое ограничивается баллоном. В баллонах электронных приборов создается достаточно высокое разряжение газа – вакуум (при давлении около 10-5–10-4 Па). Баллоны ионных приборов заполняются инертными газами (аргоном, неоном, криптоном и другими),их смесью, водородом или парами ртути (при давлении 10-1–10-2 Па).
В рабочем пространстве любого прибора протекают следующие основные процессы: образование свободных носителей заряда (СНЗ) – электронов в процессе эмиссии с поверхности твердого тела или образование электронов и ионов в результате электрического разряда в газе; создание направленного потока этих частиц; управление, как плотностью потока, так и напряжением движения частиц. Все эти процессы осуществляются с помощью электродов (катодов, сеток, анодов, специальных пластин и других), которые подсоединяются к внешним источникам напряжения. Для присоединения электродов к внешнем источникам напряжения и внешней схеме в любом электронном приборе имеются штырьки – объединяемые часто в единую конструктивную систему – цоколь.
Баллоны электровакуумных приборов разнообразны по размерам, форме. Наиболее распространены баллоны цилиндрической формы, но используются также баллоны более сложной конфигурации. Габаритные размеры баллонов лежат в пределах от нескольких миллиметров (сверхминиатюрные лампы) до десятков сантиметров (мощные генераторные лампы, электронно-лучевые приборы). Различают стеклянные баллоны, изготавливаемые из специального стекла, которое хорошо обезгаживается с металлом; металлические баллоны; металлостеклянные, а также баллоны, изготавливаемые из специальной высокочастотной керамики в сочетании с металлическими деталями.
Система электродов в простейшей лампе содержит только катод и анод, в более сложных приборах, кроме катода и анода имеются также сетки и другие специальные электроды.
Катод – электрод, предназначенный для эмиссии (испускания) свободных электронов. В большинстве приборов (электронные лампы, электронно-лучевые трубки и некоторые ионные приборы) используется термоэлектродные катоды, действие которых основано на явлении термоэлектронной эмиссии – испускании электронов при нагреве твердого тела. Помимо термоэлектронных катодов в электровакуумных электронных и ионных приборах используются также холодные и вторично эмиссионные катоды, эмиссия электронов с поверхности которых происходит соответственно под действием электрического поля и в результате бомбардировки катода электронами. Особую группу составляют фотоэлектронные катоды, эммитирующие электроны при облучении их световым потоком.
Анодом называют электрод, выполняющий функцию коллектора электронов.
Сетки – электроды, с помощью которых в рабочем пространстве формируется электрическое поле, используемое для управления потоком электронов.
Конструкции катодов, сеток и анодов электронных приборов весьма разнообразны и определяются назначением приборов и его эксплуатационным режимом.
Системы выводов от электродов приборов также различны по своей конструкции. В ряде приборов эта система имеет цокольную конструкцию. Выводы от электродов, выполненные из тонкой проволоки, ввариваются в несколько утолщенный по сравнению со стенками баллона стеклянный диск – ножку, которая затем сваривается с баллоном прибора. Проволочные выводы впаиваются в штырьки, запрессованные в дно пластмассового стакана – цоколя, который приклеивается к стеклянному баллону. В центре цоколя располагается ключ – стержень с выступом, обеспечивающий единственно возможное (правильное) соединение штырьков лампы с металлическими гнездами панели.
Устройство электронно-управляемых ламп. Конструктивные элементы лампы можно подразделить на основные и вспомогательные. Основные конструктивные элементы – это такие элементы, с помощью которых в лампе создается электрическое поле требуемой конфигурации и реализуются процессы, непосредственно определяющие преобразование электрических величин. К основным конструктивным элементам относятся баллон и электроды лампы.
Баллон лампы – это твердая оболочка, охватывающая всю систему электродов, служащая для сохранения вакуума в объеме прибора.
Электродами лампы являются катод, анод и сетки.
Катод лампы – это электрод ЭВП, служащий основным источником электронов. В ЭУЛ используются термокатоды, т.е. катоды, работа которых основана на явлении термоэмиссии, заключающемся в испускании электронов поверхностью твердых или жидких тел при высоких температурах.
Анод лампы является коллектором электронов и, как правило, служит в качестве выходного электрода лампы.
Сетки ЭУЛ – электроды, расположенные между катодом и анодом лампы, имеют подобие сеток в целях обеспечения прохождения электронов к аноду. Сетки предназначены для создания в приборе требуемой конфигурации электрических полей, управления потоком электронов, а также для возможного уменьшения обратной связи между выходной и входной цепями. В ЭУЛ употребляются сетки спирального или стержневого типов. Поверхность ближайшей к катоду сетки часто покрывается тонким слоем золота или бронзы для предотвращения термоэлектронной эмиссии с этой сетки.
Вспомогательные конструктивные элементы – это детали, служащие для обеспечения механической жесткости всей конструкции, электрической изоляции, газопоглощения, удобства монтажа лампы в аппаратуре и т.д.
Для ЭУЛ характерно коаксиальное расположение электродов. Каждый последующий, начиная с катода, электрод охватывает предшествующий и общей конструктивной осью или плоскостью электронной системы является катод.
В одном баллоне может располагаться несколько электронных систем (комбинированные лампы). Например, два диода или диод и триод, триод и пентод и т.п.