2.1. Понятие об эквивалентном диоде

Нетрудно представить себе более сложную лампу. Для этого в пространство между катодом и анодом надо ввести дополнитель­ные электроды - сетчатые электроды, чтобы не вызвать больших потерь электронов. Введение одной сетки привело к появлению три­ ода (трех электродная лампа), двух - тетрода (четырехэлектродная лампа), трех - пентода (пятиэлектродная лампа). Не останавлива­ ясь сейчас на появившихся преимуществах и недостатках, обратим­ ся к общему принципу действия таких ламп.

Будем считать конечной целью доведение электронов до анода и возможность плавного изменения (управления) анодного тока с малой затратой энергии на управление. В этом случае электронная лампа будет обладать усилительным свойством.

Для общности изложения на рис. 13.4 изображена схема пентода и указаны номера n электродов (0 - катод, 1, 2, 3 - сетки, 4 - анод), на­ ходящихся в вакуумном баллоне.

Движение (траектория) электронов внутри баллона, естествен­ но, определяется «картиной» электрического поля. Так как промежу­ точные электроды (1,2,3) являются сетчатыми, то некоторые сило вые линии могут проходить через отверстия. Потенциал поля в лю­ бой точке объема определяется суперпозицией потенциалов, соз­ даваемых всеми электродами. Будем считать все электроды лампы плоскими, чтобы потенциал и напряженность поля зависели только от одной координаты х (х = 0 соответствует катоду).

Вначале определим результирующий потенциал в точках между катодом и первой сеткой

(n =1) , т.е. в области, где объемный заряд электронов создает потенциальный барьер (как это было в вакуум­ном диоде). Тогда можно будет найти количество эмитированных электро­нов, которые могут преодолеть этот потенциальный барьер (мини­ мум потенциала U m ).

Рассмотренную процедуру называют заменой реальной лампы эквивалентным диодом , сплошной анод которого располагается на месте первой сетки. Задача состоит в том, чтобы найти такое значе­ ние потенциала этого анода, при котором картина электрического поля в промежутке анод - катод эквивалентного диода была бы точ­ но такой же (по закону изменения и величине), как в реальной лампе между первой сеткой и катодом. Это значение потенциала анода эк­ вивалентного диода называют действующим напряжением лампы. Другими словами, при подаче действующего напряжения на анод эк­ вивалентного диода анодный ток в этом диоде (он же и катодный ток диода) будет таким же, как в промежутке сетка - катод реальной лампы, который, однако, можно измерить только во внешней цепи катода, в проводе, идущем от катода. Этот ток следует называть ка­тодным током лампы. Таким образом, практическим критерием эк­ вивалентности должно быть равенство тока эквивалентного диода и катодного тока I K реальной лампы:

I А экв Д ? I К экв Д = I К . (2.1)

Катодный ток Iк протекает на участке цепи от катода до общей точки всех источников питания электродов лампы и по закону Кирх­гофа равен сумме токов электродов, кроме катода:

(2.2)

В режиме объемного заряда уравнение ВАХ можно приближен­но записать в виде «закона степени три вторых»:

I A = gU A 3/2 (2.3)

где (2.4)

•  коэффициент пропорциональности, называемый первеансом , для плоских электродов.

Применив к эквивалентному диоду выводы и закон степе­ ни трех вторых (2.3),

полагая в нем U A = U д , получим

I К = I А экв Д = gU Д 3/2 (2.5)