Друхэлектродная лампа (диод)

§ 131. ДВУХЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА (ДИОД)

На принципе термоэлектронной эмиссии основана работа элек­тронных  ламп.   Электронная   лампа,   имеющая   два   электрода —  Катод и анод, называется двухэлектродной или диодом.

Основными деталями двухэлектродной электронной лампы являются катод и анод, укрепленные в стеклянном или металлическом баллоне, из которого выкачан воздух.          

Катод, служащий источником электронов, в простейшем виде представляет собой нить из тугоплавкого металла, обычно воль­фрама.

Пропуская по катоду электрический ток, можно накалить его до высокой температуры и тогда   из   его   поверхности   в   вакуум будут  вылетать   электроны,  образуя   вокруг   катода   электронное облачко (пространственный заряд).

Чтобы катод, изготовленный из вольфрама, испускал нужное для работы электронной лампы количество электронов, он должен быть нагрет до 2000° С. Для поддержания такой высокой температуры по нити накала   приходится   пропускать   ток   значительной

силы. Поэтому электронные лампы с вольфрамовым  (металлическим) катодом потребляют большую мощность и являются в этом отношении неэкономичными.

Более экономичны активированные металлические катоды. Они представляют собой нить из вольфрама, молибдена или никелевый цилиндр, покрытый тонкой пленкой окиси щелочноземельного ме­талла бария и т. п. Активированные катоды применяют в большин­стве электронных ламп; рабочая температура этих катодов 700— 900° С.

Катоды, у которых поверхность самой нити накала являете! источником электронов (рис. 174, а), называются катодами прямого накала. Недостатком таких катодов является то, что накал ниш можно осуществить только от источника постоянного тока и нельзя применять переменный ток. При питании этого катода переменные током из-за малой тепловой инерции катода прямого накала его температура изменяется с удвоенной частотой переменного тока, что приводит к непостоянству потока электронов, а следовательно и тока, протекающего через лампу. По этой причине чаще приме­няют катоды косвенного накала — подогревные катоды.

Катод косвенного накала (рис. 174, б) представляет собой никелевую трубочку, поверхность которой покрыта тонким слоем оксида, способного испускать электроны при сравнительно низкой температуре. Внутри трубочки находится покрытая изолирующим; слоем   вольфрамовая   нить   накала   (подогреватель), по которой пропускают электрический ток. Нагретая током нить накала подогревает активированный оксидный катод и из него вылетают электроны.

По сравнению с катодами прямого накала катоды косвенного лакала (подогревные) обладают большой тепловой инерцией. Из-за этого электронная лампа с таким катодом начинает работать не сразу, а через 1—2 мин после включения, т. е. после предварительного нагрева. Питание подогревных катодов осуществляется переменным то­ком.

Вокруг катода электронной лампы на некотором расстоянии от него поме­щается металлический анод, в простейшем виде это цилиндр. Материалами для изготовления анодов являются ту­гоплавкие металлы — никель, молибден и тантал. Применение таких тугоплав­ких металлов вызвано тем, что при ра­боте электронных ламп аноды сильно разогреваются.

Анод, как и нить накала, укреплен внутри лампы и соединен с металличе­скими штырьками цоколя (рис. 175, а), изготовленного из изоляционного ма­териала. Электроды лампы различного типа соединяются со штырьками цоко­ля определенным образом. Схему со­единения электродов ламп со штырька­ми называют цоколевкой (рис. 175, б). Счет штырьков ведется по часовой стрелке от направляющего ключа, если Ша лампу смотреть со стороны цоколя, повернув его к себе.

Включение электронной лампы в схему осуществляется через ламповую панель, изготовленную из изоляцион­ного материала. При установке штырьков цоколя электронной лампы в отверстия панели электроды лампы через лепестки соединяются с цепью.

Для работы электронной лампы, как уже указывалось, необхо­димо накалить ее нить. Для этого в простейшем случае нить со­единяют с батареей, которую называют батареей накала Бн. Ко второму электроду лампы (аноду) присоединяют другую бата­рею так, чтобы она своим положительным электродом соединялась с анодом лампы, а отрицательным — с нитью накала (рис. 176, а). Эта батарея называется анодной батареей Ба, При таком включе­нии батареи анод заряжен положительно по отношению к катоду 11 между ними возникает электрическое поле. Когда нить накала нагревается, из катода начнут вылетать электроны, несущие отрицательный электрический заряд. Эти электроны будут притягиваться положительно заряженным анодом и под действием сил поля пролетать расстояние между катодом и анодом по цепи: катод — анод — сопротивление — миллиамперметр — анодная батарея  - катод. Направление тока в цепи, как мы условились считать, будет обратным направлению движения электронов. Эту цепь называют анодной цепью лампы.

Если полюсы  анодной  батареи переключить   (к  аноду  лампы присоединить минус анодной батареи, а к нити накала — плюс), то отрицательно заряженный анод оттолкнет вылетевшие из нити электроны назад на катод и в анодной цепи тока не возникнет (рис. 176, б). Стрелка миллиамперметра останется у нулевого де­ления.

Таким образом, электронная лампа (диод) проводит ток только в одном направлении — от анода к катоду при наличии положительного заряда на аноде по отношению к катоду.

Свойство двухэлектродной лампы пропускать ток в одном на­правлении используется для выпрямления переменного тока в по­стоянный.