Sähkötyhjiölaitteet: toimintaperiaate, esimerkkejä. Thomas Edisonin hehkulamput

Sähkötyhjiölaitteet ovat yleistyneet. Näiden laitteiden avulla on mahdollista muuntaa yhden tyyppistä sähköenergiaa toisen tyyppiseksi sähköenergiaksi, joka eroaa muodoltaan, suuruudeltaan ja virran tai jännitteen taajuudesta sekä säteilyenergiasta sähköenergiaksi ja päinvastoin.

Avulla sähkötyhjiölaitteet Gorreklama Voronežin lehdistöseinä syntymäpäivä.

on mahdollista säätää erilaisia ​​sähkö-, valo- ja muita määriä tasaisesti tai portaittain, suurella tai pienellä nopeudella ja pienellä energiankulutuksella itse säätöprosessia varten, eli ilman merkittävää tehokkuuden heikkenemistä, joka on tyypillistä monille muille säätö- ja ohjausmenetelmille. .

Nämä sähkötyhjiölaitteiden edut ovat johtaneet niiden käyttöön erilaisten sähkövirtojen tasasuuntaamiseen, vahvistamiseen, generointiin ja taajuuden muuntamiseen, sähköisten ja ei-sähköisten ilmiöiden oskillografiaan, automaattiseen ohjaukseen ja säätöön, televisiokuvien lähetykseen ja vastaanottoon, erilaisia ​​mittoja ja muut prosessit.

Sähkötyhjiölaitteet ovat laitteita, joissa kaasutiiviillä vaipalla eristetty työtila on suuren tyhjiöasteella tai täytetty erityisellä väliaineella (höyryillä tai kaasuilla) ja joiden toiminta perustuu sähköisten ilmiöiden käyttöön tyhjiö tai kaasu.

Sähkötyhjiölaitteet jaetaan elektronisiin laitteisiin, joissa puhtaasti elektroninen virta kulkee tyhjiössä, ja ionisiin laitteisiin (kaasupurkaus), joille on ominaista sähköpurkaus kaasussa tai höyryssä.

Elektronisissa laitteissa ionisaatiota ei käytännössä ole, ja vähäisessä määrin havaittuna sillä ei ole havaittavaa vaikutusta näiden laitteiden toimintaan. Kaasun vähentyminen näissä laitteissa on arvioitu alle 10-6 mm Hg:n jäännöskaasun paineessa. Art., ominaista korkealle tyhjiölle.

Ionilaitteissa jäännöskaasujen paine on 10-3 mm Hg. Taide. ja korkeampi. Tässä paineessa merkittävä osa liikkuvista elektroneista törmää kaasumolekyyleihin, mikä johtaa ionisaatioon, ja siksi näissä laitteissa prosessit ovat elektroniionisia.

Johdellisten (purkautumattomien) sähkötyhjiölaitteiden toiminta perustuu sähkövirtaan liittyvien ilmiöiden käyttöön harvennetussa kaasussa sijaitsevissa kiinteissä tai nestemäisissä johtimissa. Näissä laitteissa ei ole sähköpurkausta kaasussa tai tyhjiössä.

Sähkötyhjiölaitteet jaetaan eri kriteerien mukaan. Erityisen ryhmän muodostavat tyhjiöputket eli elektroniset laitteet, jotka on suunniteltu erilaisiin sähkösuureiden muunnoksiin. Nämä lamput ovat käyttötarkoituksensa mukaan generaattoreita, vahvistimia, tasasuuntaajia, taajuusmuuttajia, ilmaisimia, mittauslamppuja jne. Suurin osa niistä on suunniteltu toimimaan jatkuvassa tilassa, mutta lamppuja valmistetaan myös pulssikäyttöön. Ne synnyttävät sähköimpulsseja eli lyhytaikaisia ​​virtoja edellyttäen, että impulssien kesto on paljon lyhyempi kuin impulssien välit.

Sähkötyhjiölaitteet luokitellaan myös monien muiden kriteerien mukaan: katodin tyypin mukaan (kuuma tai kylmä), sylinterin rakenteen mukaan (lasi, metalli, keraaminen tai yhdistetty), jäähdytystyypin mukaan (luonnollinen, ts. säteilevä, pakotettu). ilma, vesi).

Johdanto
Tämän kirjan alaotsikko - "Parhaat tavat ehkäistä rikollisuutta" - viittaa erityisesti: 1) tapoihin päästä eroon väärien hälytysten vitsauksesta; 2) turvallisuuspalvelun työntekijöiden ymmärrys...

Loistelamppujen virransyöttöpiirit
Loistelamput on kytketty verkkoon sarjaan induktiivisella reaktanssilla (kuristimella), joka varmistaa lampun vaihtovirran stabiloinnin. Tosiasia on, että sähköpurkaus kaasussa...

Tieteellinen ja tekninen tuki ja huolto
Kun kerroin ystävälle, että haluan ostaa auton, hän sanoi: "Pitäisi ostaa sellainen ja sellainen auto, koska sillä ei ole ongelmia korjauksen kanssa, siihen löytyy aina varaosia." &quo...

Sähkötyhjiölaitteiden (EVD) avulla on mahdollista muuntaa sähköisiä suureita, kuten virtaa tai jännitettä, muodon, arvon ja taajuuden sekä säteilyenergian ja päinvastoin. On mahdollista suorittaa monimutkainen muunnos optisesta kuvasta sähköä erikoismuoto tai päinvastoin (televisio- ja oskilloskooppiputkissa). Sähkö-, valo- ja muita määriä on mahdollista säätää tasaisesti tai portaittain suurella tai pienellä nopeudella ja pienellä energiankulutuksella itse säätöprosessia varten, eli ilman merkittävää tehon alenemista. EVP:iden matala inertiaominaisuus mahdollistaa niiden käytön valtavalla taajuusalueella nollasta 1012 Hz:iin.

Nämä elektronisten laitteiden edut ovat johtaneet niiden käyttöön tasasuuntaukseen, vahvistukseen, generointiin, taajuuden muuntamiseen, sähköisten ja ei-sähköisten ilmiöiden oskillografiaan, automaattiseen ohjaukseen ja säätelyyn, televisiokuvien lähetykseen ja vastaanottoon, erilaisiin mittauksiin ja muihin prosesseihin.

Sähkötyhjiölaitteet ovat laitteita, joissa kaasutiiviillä vaipalla eristetty työtila on suuren tyhjiöasteella tai täytetty erityisellä väliaineella (höyryillä tai kaasuilla) ja joiden toiminta perustuu sähköisten ilmiöiden käyttöön tyhjiö tai kaasu.

Tyhjiö tulee ymmärtää kaasun, erityisesti ilman, tilana ilmakehän paineita alhaisemmissa paineissa. EVP:n suhteen "tyhjiön" käsite määritellään elektronien liikkeen luonteen perusteella. Jos elektronit liikkuvat vapaasti avaruudessa törmäämättä molekyyleihin, jotka jäävät jäljelle kaasun pumppaamisen jälkeen, ne puhuvat tyhjiöstä. Ja jos elektronit törmäävät kaasumolekyyleihin, meidän pitäisi yksinkertaisesti puhua harvinaisesta kaasusta.

Sähkötyhjiölaitteet jaetaan elektronisiin, joissa puhtaasti elektroninen virta kulkee tyhjiössä, ja ionisiin (kaasupurkaus), jolle on ominaista sähköpurkaus kaasussa (tai höyryssä).

Elektronisissa laitteissa ionisaatiota ei käytännössä esiinny, ja kaasun harveneminen paineen vaikutuksesta alle 100 μPa, mikä on ominaista korkealle tyhjiölle.

Ionilaitteissa paine on 133 * 10 -3 Pa ja korkeampi. Tässä tapauksessa merkittävä osa liikkuvista elektroneista törmää kaasumolekyyleihin ja ionisoi ne.

On olemassa toinen ryhmä johtavia (purkautumattomia) EVP:itä. Niiden toiminta perustuu sähkövirtaan liittyvien ilmiöiden käyttöön purkautuneessa kaasussa olevissa kiinteissä tai nestemäisissä johtimissa. Näissä laitteissa sähkövaraus ei kaasussa tai tyhjiössä. Näitä ovat hehkulamput, virran stabilisaattorit, tyhjiökondensaattorit jne.

Erityinen EVP-ryhmä koostuu elektroniikkaputkista, jotka on tarkoitettu erilaisiin sähkösuureiden muunnoksia. Nämä lamput ovat generaattori, vahvistin, tasasuuntaaja, taajuusmuuttaja, ilmaisin, mittaus jne.

Toimintataajuuksista riippuen tyhjiöputket jaetaan matalataajuisiin, korkeataajuus ja ultrakorkea taajuus.

Kaikissa EVP:issä elektronivirtaa voidaan säätää vaikuttamalla siihen sähkö- tai magneettikentällä. Elektronisia putkia, joissa on kaksi elektrodia - katodi ja anodi - kutsutaan diodeiksi. Virtalähteiden vaihtovirran tasasuuntaamiseen tarkoitettuja diodeja kutsutaan kenotroneiksi. Valaisimissa, joissa on ohjauselektrodit ristikon muodossa, on elektrodien lukumäärä kolmesta kahdeksaan, ja niitä kutsutaan vastaavasti: triodi, tetrodi, pentodi, heksodi, heptodi ja oktodi. Tässä tapauksessa kahdella tai useammalla ristikolla varustetut lamput luokitellaan monielektrodilamppujen ryhmään. Jos lamppu sisältää useita elektrodijärjestelmiä itsenäisillä elektronivirroilla, sitä kutsutaan yhdistetyksi (kaksois-, diodi-, kaksoistriodi-, triodipentodi-, kaksoisdiodi-pentodi jne.).

Tärkeimmät ionilaitteet ovat tyratronit, zener-diodit, merkkivalot, elohopeaventtiilit (ohjatut ja ohjaamattomat), ionisuojat jne.

Suuren ryhmän muodostavat katodisädelaitteet, joihin kuuluvat kuvaputket (television vastaanottoputket), lähettävät televisioputket, oskillografiset ja tallennusputket, elektronioptiset kuvanmuuntimet, katodisädekytkimet, tutka- ja hydroakustisten asemien indikaattoriputket jne.

Valoelektronisten laitteiden ryhmään kuuluvat sähkötyhjiövalokennot (elektroniset ja ioniset) ja fotoelektroniset kertoimet. Sähköisiä valaistuslaitteita ovat hehkulamput, kaasupurkausvalonlähteet ja loistelamput.

Erityinen paikka on röntgenputkilla, alkuainehiukkasten laskurilla ja muilla erikoislaitteilla.

Sähkötyhjiölaitteet luokitellaan myös muiden kriteerien mukaan: katodin tyypin mukaan (kuuma tai kylmä), sylinterin materiaalin ja suunnittelun mukaan (lasi, metalli, keraaminen, yhdistetty), jäähdytystyypin mukaan (luonnollinen tai säteilevä, ja pakotettu - ilma, vesi, höyry).

Sähkötyhjiölaitteet (EVD) ovat laitteita, joissa sähkövirta syntyy elektronien tai ionien virtauksesta, joka liikkuu korkeassa tyhjiössä tai inertissä kaasussa. EVP:t jaetaan elektronisesti ohjattuihin lamppuihin (ECL), katodisädeputkiin (CRT), kaasupurkauslaitteisiin (GD) ja valosähköisiin (valoelektronisiin) laitteisiin.

EUL:ssä sähkövirta syntyy elektronien liikkeellä suuressa tyhjiössä (kaasun paine on vain 1,33 () Pa (mm Hg)) elektrodilta toiselle. Yksinkertaisin EUL on diodi.

Diodi. Diodi sisältää vain kaksi elektrodia: katodin ja anodin. Katodi on vapaiden elektronien lähde. Jotta elektronit poistuisivat katodista, niille on annettava lisäenergiaa, jota kutsutaan työfunktioksi. Elektronit saavat tämän energian, kun katodia lämmitetään sähkövirralla. Kuumennetun katodin elektronien emissiota kutsutaan termioniseksi emissioksi.

Katodista karkaavien elektronien muodostama negatiivinen avaruusvaraus luo sen pinnalle sähkökentän, joka estää elektroneja poistumasta katodista muodostaen potentiaaliesteen niiden tielle.

Anodiin kohdistetaan positiivinen jännite suhteessa katodiin, mikä vähentää potentiaalisulkua katodin pinnalla. Elektronit, joiden energia riittää voittamaan potentiaaliesteen, poistuvat avaruusvarausalueelta, saapuvat anodijännitteen kiihtyvään sähkökenttään ja siirtyvät anodia kohti muodostaen anodivirran. Anodin jännitteen kasvaessa myös diodin anodivirta kasvaa.

Negatiivinen anodin jännite katodin pinnalla oleva potentiaalisulku kasvaa, elektronienergia ei riitä voittamaan sitä, eikä virta kulje diodin läpi. Tämä on diodin tärkeä ominaisuus - sen yksisuuntainen sähkönjohtavuus.

Kuvassa Kuvassa 3.1 on diodien symbolit ja kaaviot niiden kytkennästä anodijännitelähteeseen.

Triodi. Toisin kuin diodissa, triodissa on kolme elektrodia: katodi, anodi ja hila (kuva 3.2, a, b). Verkko sijaitsee

katodin ja anodin välissä katodin välittömässä läheisyydessä. Jos verkkoon syötetään negatiivinen jännite (kuva 3.2, c), katodin potentiaalisulku kasvaa ja anodivirta pienenee. Tietyllä negatiivisella verkkojännitteellä, jota kutsutaan sammutusjännitteeksi UCK .з an, anodivirta pienenee nollaan. Jos verkkoon syötetään positiivinen jännite (kuva 3.2, d), sen synnyttämä sähkökenttä katodin ja hilan väliin johtaa potentiaaliesteen pienenemiseen ja anodivirran kasvuun.

Koska hila sijaitsee lähempänä katodia kuin anodi, siihen kohdistettu jännite vaikuttaa potentiaalisulkuun ja triodin anodivirtaan paljon voimakkaammin kuin samanarvoinen anodijännite. Siksi triodissa anodivirtaa ohjataan muuttamalla verkon jännitettä, ei anodin jännitettä.

Triodin pääominaisuudet ovat staattisten anodiverkkojen (siirto) ominaisuuksien perheet eri anodijännitteillä U a k (kuva 3.3, a) ja anodin (lähtö) ominaisuudet I a = f (U ak) otettuna eri verkkojännitteet (kuva 3.3, b).

Triodin haittoja ovat suuri läpivientikapasitanssi (kapasitanssi verkon ja anodin välillä) ja alhainen staattinen vahvistus. Nämä haitat poistetaan ottamalla EUL:ään käyttöön toinen ruudukko.

Tetrode. Tämä on nelielektrodinen elektronisesti ohjattu lamppu, joka sisältää katodin, anodin ja kaksi ristikkoa (kuva 3.4, a). Ensimmäistä ristikkoa, joka sijaitsee lähellä katodia, käytetään, kuten triodissa, säätämään anodivirtaa ja sitä kutsutaan ohjausverkoksi. Toinen ristikko, joka sijaitsee ensimmäisen ristikon ja anodin välissä, on eräänlainen suojus näiden elektrodien välillä. Toisen verkon suojausvaikutuksen, lampun läpimenokyvyn ja anodijännitteen vaikutuksen seurauksena

Potentiaalinen este katodin pinnalla. Siksi elektronien suunnatun liikkeen luomiseksi katodilta anodille syötetään positiivinen jännite Uc2k toiseen verkkoon, jota kutsutaan suojausverkoksi ja joka on yhtä suuri tai hieman pienempi kuin anodijännite. Tässä tapauksessa osa elektroneista osuu suojaverkkoon ja muodostaa tämän hilan virran I c2.

Anodiin osuvat elektronit syrjäyttävät siitä toissijaiset elektronit. Kun (ja tällaisia ​​tapauksia esiintyy tetrodin toiminnan aikana), suojaverkko vetää puoleensa sekundäärielektroneja, mikä johtaa suojaverkon virran kasvuun ja anodivirran pienenemiseen. Tätä ilmiötä kutsutaan dynatroniefektiksi. EUL:n työskentelyaluetta rajoittavan dynatron-ilmiön eliminoimiseksi anodin ja suojaverkon väliin luodaan potentiaalisuoja toissijaisille elektroneille. Tällainen este muodostetaan lisäämällä elektronivuon tiheyttä johtuen sen fokusoinnista sädetetrodeissa (Kuva 3.4, b) tai ottamalla seulontahilan ja anodin väliin kolmas verkko, jolla on pääsääntöisesti nollapotentiaali.

Pentode. Viiden elektrodin EUL:ää kutsutaan pentodeksi (kuva 3.4, i). Kolmannen hilan, jota kutsutaan antidynatroniksi tai suojaksi, nollapotentiaali varmistetaan kytkemällä se sähköisesti katodiin.

Tetrodien ja pentodien pääominaisuudet ovat staattisen anodin (lähtö) at ja grid-anodin ominaisuuksien perheet, jotka otetaan vakiojännitteellä U c 2k ja piirretään samalle kuvaajalle (kuva 3.5).

EUL:n vahvistusominaisuuksia kuvaavat parametrit ovat:

anodiverkon ominaiskäyrän kaltevuus

sisäinen (differentiaalinen) vastus

staattinen vahvistus

Parametrit S, ja , joita kutsutaan differentiaaliksi, liittyvät toisiinsa relaatiolla.

Katodisädeputket

Katodisädeputket (CRT) ovat elektronisia tyhjiölaitteita, jotka käyttävät säteen muotoon keskittynyttä elektronivirtaa. Näillä laitteilla on säteen suuntaan pidennetyn putken muoto. CRT:n pääelementtejä ovat lasisylinteri eli polttimo, elektroninen kohdevalo, poikkeutusjärjestelmä ja näyttö (kuva 3.6).

Sylinteri 7 ylläpitää vaadittua tyhjiötä CRT:ssä ja suojaa elektrodeja mekaanisilta ja

ilmastovaikutuksia. Osa sylinterin sisäpinnasta on peitetty grafiittikalvolla 8, jota kutsutaan aquadagiksi. Aquadagiin syötetään positiivinen jännite suhteessa katodiin.

Elektroninen kohdevalo on suunniteltu luomaan fokusoitu elektronisuihku (säde) vaaditulla virrantiheydellä. Se koostuu termionisesta katodista 2, jonka sisällä on lämmitin 1, ohjauselektrodista 3, jota kutsutaan modulaattoriksi, ensimmäisestä 4 ja toisesta 5 anodista. Modulaattori ja anodit on valmistettu ontoista sylintereistä, jotka ovat koaksiaalisia sylinterimäisen katodin kanssa.

Modulaattori on kytketty negatiivisen jännitteen lähteeseen, joka on säädettävissä nollasta useisiin kymmeniin voltteihin. Anodeihin kohdistetaan positiivisia jännitteitä: useita satoja voltteja ensimmäiselle ja useita kilovoltteja toiselle.

Modulaattorin ja ensimmäisen anodin väliin muodostuu epätasainen sähkökenttä, joka fokusoi kaikki katodista emittoidut ja modulaattorin reiän läpi kulkevat elektronit CRT-akselin tietyssä kohdassa ensimmäisen anodin ontelossa. Tätä sähkökenttää kutsutaan sähköstaattiseksi linssiksi.

Toinen sähköstaattinen linssi muodostetaan ensimmäisen ja toisen anodin väliin. Toisin kuin ensimmäinen, lyhyt tarkennus, se on pitkätarkennus: sen tarkennus sijaitsee CRT-akselilla näytön 9 tasossa.

Modulaattorin jännitteen muutos johtaa muutokseen niiden elektronien lukumäärässä, jotka voivat ylittää katodin potentiaaliesteen ja päästä ensimmäisen anodin kiihtyvään sähkökenttään. Näin ollen modulaattorin jännite määrää elektronisuihkun tiheyden ja valopisteen kirkkauden CRT-näytöllä. Säteen fokusointi CRT-näytölle saadaan aikaan muuttamalla toisen sähköstaattisen linssin epätasaista sähkökenttää muuttamalla ensimmäisen anodin jännitettä.

Poikkeutusjärjestelmä ohjaa fokusoidun elektronisäteen mihin tahansa näytön kohtaan. Tämä saavutetaan altistamalla elektronisuihku poikittaiselle sähkö- tai magneettikentälle.

Kun elektronisuihku poikkeutetaan sähkökentän vaikutuksesta (sähköstaattinen poikkeutus), poikkeutusjännitteet kohdistetaan kahteen keskenään kohtisuoraan rinnakkaiseen levypariin 6. Levyjen välistä kulkeva elektronisuihku taipuu kohti levyä, jolla on suurempi potentiaali. Levyjä, joiden välinen sähkökenttä poikkeuttaa elektronisuihkun vaakasuunnassa, kutsutaan vaakapoikkeutukseksi tai X-levyiksi ja pystysuunnassa pystypoikkeutukseksi tai Y-levyiksi.

Sähköstaattisen poikkeutusjärjestelmän pääparametri on poikkeutusherkkyys S, joka määritellään CRT-näytön valopisteen taipuman suhteeksi poikkeutusjännitteeseen. Nykyaikaisille CRT:ille S E = 0,1 ... 3 mm/V.

Sähköstaattisen lisäksi käytetään myös elektronisäteen magneettista taipumista. Taivuttava magneettikenttä syntyy virran kautta, joka kulkee kahden kelaparin läpi, jotka sijaitsevat keskenään kohtisuorassa CRT:n kaulaan nähden.

9 katodisädeputken näytöt, joita käytetään muuntamaan sähköiset signaalit valoksi, on päällystetty erityisellä koostumuksella - loisteaineella, joka hehkuu, kun kohdistettu elektronivirta osuu siihen. Loisteaineina käytetään sinkkiä ja sinkki-kadmiumsulfideja, sinkkisilikaattia (willemiittiä), kalsium- ja kadmiumvolframaattia. Tällaisia ​​näyttöjä kutsutaan fluoresoiviksi.

Vain osa elektronisäteen energiasta kuluu loisteaineen hehkumiseen. Loput säteen energiasta siirtyy näytön elektroneihin ja aiheuttaa sekundäärisen elektroniemission näytön pinnalta. Toisioelektroneja vetää puoleensa aquadag, joka on yleensä sähköisesti kytketty toiseen anodiin.

Värikuvien tuottamiseen käytetyt CRT-näytöt sisältävät fosforirakeita, joissa on sinistä, punaista ja vihreää luminesenssia - kolmikkoja, jotka on järjestetty tiettyyn järjestykseen. Putken kaulassa on kolme autonomista elektronista kohdevaloa. Ne sijaitsevat siten, että niiden elektronisäteet leikkaavat jonkin matkan päässä näytöstä. Säteiden leikkaustasoon on asennettu varjomaski, jossa on suuri määrä reikiä. Kulkiessaan maskin reikien läpi jokainen elektronisäde osuu kolmikon elementtiin (kuva 3.7).

Sekoittamalla kolmea eri kirkkautta väriä saadaan halutun värinen hehku.

Loisteputkien lisäksi on dielektrisiä näyttöjä. Elektronisuihku, joka liikkuu tällaisen ruudun poikki, synnyttää osiinsa erilaisia ​​varauksia, eli eräänlaisen potentiaalisen helpotuksen, joka voi säilyä pitkään. Dielektrisiä näyttöjä käytetään varastoinnissa CRT:issä, joita kutsutaan potentiaaliskoopeiksi.

KAASUN PUHDISTUSLAITTEET

Kaasupurkauslaitteiden (GD) toimintaperiaate perustuu kaasumaisessa ympäristössä tapahtuviin sähköilmiöihin.

Hydrauliset murtosylinterit täytetään inertillä kaasulla (neon, argon, helium jne.), niiden seoksilla, vedyllä tai elohopeahöyryllä. Normaaleissa olosuhteissa useimmat kaasun atomit ja molekyylit ovat sähköisesti neutraaleja ja kaasu on hyvä dielektrinen aine. Lämpötilan nousu, altistuminen voimakkaille sähkökentille tai suurienergisille hiukkasille aiheuttaa kaasun ionisaatiota. Kaasun ionisaatiota, joka tapahtuu, kun nopeasti liikkuvat elektronit törmäävät neutraalien kaasuatomien kanssa, kutsutaan iskuionisaatioksi. Siihen liittyy vapaiden elektronien ja positiivisten ionien ilmaantumista, mikä johtaa merkittävään kaasun sähkönjohtavuuden kasvuun. Erittäin ionisoitunutta kaasua kutsutaan elektroni-ioniplasmaksi tai yksinkertaisesti plasmaksi.

Kaasun ionisaatioprosessin ohella on myös käänteinen prosessi, jota kutsutaan rekombinaatioksi. Koska elektronin ja positiivisen ionin kokonaisenergia on suurempi kuin neutraalin atomin energia, vapautuu rekombinaation aikana osa energiasta, johon liittyy kaasun hehku.

Prosessia, jossa sähkövirta kulkee kaasun läpi, kutsutaan sähköpurkaukseksi kaasussa. Kaasupurkausraon virta-jännite-ominaisuus on esitetty kuvassa. 3.8.

Jännitteellä U 3, jota kutsutaan sytytysjännitteeksi, kaasun ionisaatio saa lumivyörymäisen luonteen. Kaasupurkausrako-anodin - katodin vastus pienenee jyrkästi ja kaasupurkaukseen ilmestyy hehkupurkaus (kappale CD). Hehkupurkausta tukeva palamisjännite U r on jonkin verran pienempi kuin sytytysjännite. Hehkupurkauksen aikana positiiviset ionit liikkuvat kohti katodia ja osuessaan sen pintaan lisäävät siitä lämpenemisen ja sekundäärisyötön aiheuttamien elektronien määrää.

ei elektronisäteilyä. Koska ulkoista ionisaattoria ei tarvita, hehkupurkausta kutsutaan itseään ylläpitäväksi, toisin kuin AB-osion purkaus, joka vaatii ulkoisen ionisaattorin (kosmisen säteilyn, lämpösäteilyn jne.) esiintyäkseen. itseään ylläpitävä. Kun virta kasvaa merkittävästi hydraulisella murtumisvyöhykkeellä, tapahtuu kaaripurkaus (kohta EF). Jos valokaaripurkausta tukee katodin lämpöemissio johtuen sen kuumenemisesta pintaan osuvien positiivisten ionien vaikutuksesta, purkausta kutsutaan itseään ylläpitäväksi. Jos katodin lämpöemissio syntyy sen lämmittämisellä ulkoisesta jännitelähteestä, niin kaaripurkausta kutsutaan ei-itsevaraiseksi.

Hehkupurkausta, johon liittyy kaasuhehku, käytetään neonlampuissa, kaasupurkauskylteissä ja lineaarisissa indikaattoreissa, zener-diodeissa ja joissakin muissa hydraulisissa murtamislaitteissa.

Kaasupurkausilmaisimet. Merkittävät kaasupurkausindikaattorit koostuvat kaasutäytteisestä sylinteristä, kymmenestä katodista ja yhdestä yhteisestä anodista. Katodit ovat numeroiden, kirjainten tai muiden symbolien muodossa. Jännite syötetään anodille ja yhteen katodista rajoitusvastuksen kautta. Näiden elektrodien välillä tapahtuu hehkupurkaus, joka on katodin muotoinen. Eri katodeja vaihtamalla voidaan näyttää erilaisia ​​merkkejä. Segmenttimerkkiindikaattorit ovat yleisempiä. Siten IN-23-segmentin hehkupurkausindikaattori, joka koostuu 13 segmentistä, mahdollistaa segmentin katodien asianmukaisen vaihdon avulla korostamaan minkä tahansa luvun 0-9, venäjän tai latinalaisen aakkoston kirjaimen.

Lineaariset kaasupurkausindikaattorit (LGI) näyttävät tietoja jännitteestä tai virrasta piirissä valaisevien pisteiden tai viivojen muodossa. Pisteen sijainti ja linjan pituus ovat verrannollisia piirin jännitteeseen tai virtaan. LGI-elektrodijärjestelmällä on pitkänomainen lieriömäinen muoto.

Kaasupurkaus Zener-diodi. Zener-diodissa (kuva 3.9, a) on kaksi elektrodia - katodi 1, joka on valmistettu onton sylinterin muodossa, ja anodi 3 ohuen tangon muodossa, joka sijaitsee katodin akselia pitkin. Sytytysjännitteen pienentämiseksi katodin sisäpuolelle hitsataan pieni tappi 2, jota kutsutaan sytytyselektrodiksi.

Hehkupurkauszener-diodin toiminta perustuu lähes vakion palamisjännitteen ylläpitämiseen sen elektrodeilla, kun zener-diodin läpi kulkeva virta muuttuu merkittävissä rajoissa (kohta CD kuvassa 3.8).

Zener-diodeja käytetään tasavirtapiirien jännitteen stabilointiin.

Thyratron. Monimutkaisempi hydraulinen murtolaite on tyratron. Se sisältää katodin, anodin ja yhden tai useamman ohjauselektrodin, joita kutsutaan ristikoiksi. Tyratronilla voi olla kaksi vakaata tilaa: ei-johtava ja johtava. Kuvassa Kuva 3.9, b esittää MTX-90-tyypin kylmäkatodilla varustetun tyratronin laitteen. Tyratron koostuu lieriömäisestä katodista 1, sauvametallianodista 2 ja aluslevyn muotoisesta metalliverkosta 3. Kun verkkoon syötetään pieni jännite, joka on positiivinen suhteessa katodiin, verkon ja katodin välillä tapahtuu ylimääräinen "hiljainen" purkaus. Kun anodille syötetään positiivinen jännite, purkaus siirtyy anodille. Mitä suurempi apupurkausvirta verkkopiirissä on, sitä pienempi on tyratronin sytytysjännite. Katodin ja anodin välisen purkauksen jälkeen verkkojännitteen muutos ei vaikuta tyratronin virranvoimakkuuteen ja tyratronin läpi kulkeva virta voidaan pysäyttää alentamalla anodin jännite palamisjännitettä pienempään arvoon.

Hehkupurkaustyratronit kuluttavat hyvin vähän energiaa, toimivat laajalla lämpötila-alueella, eivät ole herkkiä lyhytaikaisille ylikuormituksille ja ovat valmiita välittömään toimintaan. Näiden ominaisuuksien ansiosta niitä käytetään pulssilaitteet, generaattorit, jotkin tietokoneyksiköt, välityslaitteet, näyttölaitteet jne.

VALOSÄHKÖLAITTEET

Sähkötyhjiö- ja kaasupurkausvalosähköisiä laitteita ovat valokennot ja valomonistimet, joiden toimintaperiaate perustuu ulkoisen valosähköisen efektin käyttöön.

Valokennossa (kuva 3.10) on lasipullo 2, jossa syntyy tyhjiö (sähköinen tyhjiövalokenno

ment) tai joka on täytetty inertillä kaasulla (kaasupurkausvalokenno) Se koostuu anodista ja valokatodista. Valokatodi on sipulin 3 sisäpinta (pientä aluetta lukuun ottamatta - ikkuna 1), peitetty hopeakerros, jonka päälle levitetään kerros cesiumoksidia. Anodi 4 on tehty renkaan muotoiseksi, jotta se ei häiritse valon virtausta. Anodi ja katodi on varustettu johtimilla 6, jotka kulkevat pullon muovipidikkeen 5 läpi.

Kun valokatodia valaisee valovirta, elektronit lyövät siitä pois. Jos anodiin kohdistetaan positiivinen jännite suhteessa katodiin, fotokatodista irrotetut elektronit vetäytyvät anodiin, jolloin sen piiriin syntyy valovirta I f. Valovirran riippuvuutta valovirrasta Ф kutsutaan valovirraksi.

valokennon ominaisuudet. Valovirta riippuu myös valokatodin ja anodin väliin syötetystä jännitteestä U. Tätä riippuvuutta kutsutaan anodiseksi virta-jännite-ominaiskäyräksi. Siinä on selvä kyllästysalue, jossa valovirta riippuu vähän anodin jännitteestä (Kuva 3.11, a)

Kaasupurkausvalokennoissa jännitteen U nousu aiheuttaa kaasun ionisaation ja valovirran lisääntymisen (kuva 3.11, b).

Valokennojen alhaisen arvon vuoksi (jopa useita kymmeniä mikroampeeria tyhjiövalokennoille ja useita mikroampeeriyksiköitä kaasupurkausvalokennoille) valokennoja käytetään yleensä lamppu- tai transistorivahvistimissa.

Photomultiplier putkea (PMT) kutsutaan EVP:ksi, jossa fotoelektroniemissiovirta vahvistuu sekundaarisen elektroniemission vuoksi. PMT:n lasisäiliössä (kuva 3.12), jossa ylläpidetään suurtyhjiötä, on fotokatodin K ja anodin A lisäksi muita elektrodeja, jotka ovat sekundäärielektronien emitteereitä ja joita kutsutaan dynodeiksi. Dynodien lukumäärä valomonistimessa voi olla 14. Dynadeihin kohdistetaan positiiviset jännitteet, ja dynodijännitteet kasvavat etäisyyden mukaan valokatodista. Vierekkäisten dynodien välinen jännite on noin 100 V. Kun valokatodia valaistaan, sen pinnalta lentää elektroneja, joita kiihdyttää ensimmäisen sähköinen poistokenttä.

dynodi ja putoaa ensimmäiselle dynodille, lyöen siitä pois toissijaiset elektronit. Jälkimmäisten lukumäärä on useita kertoja suurempi kuin fotokatodista emittoimien elektronien lukumäärä. Ensimmäisen ja toisen dynodin välisen sähkökentän vaikutuksesta ensimmäisestä dynodista emittoidut elektronit tulevat toiseen dynodiin D2, syrjäyttäen siitä toissijaisia ​​elektroneja. Dynodista D2 irtisanottujen toissijaisten elektronien määrä on useita kertoja suurempi kuin siihen osuneiden elektronien määrä. Siten jokaisessa dynodissa tapahtuu sekundääristen elektronien lukumäärän kasvua. Tämän seurauksena PMT:issä katodin valovirta moninkertaistuu, mikä mahdollistaa niiden käytön erittäin alhaisten valovirtojen mittaamiseen. PMT:n lähtövirta saavuttaa useita kymmeniä milliampeeria.

Testikysymykset ja -tehtävät

1. Selitä periaate EUL:n anodivirran ohjaamisesta ohjausverkon jännitteen avulla.

2. Nimeä sähköstaattisen säteen ohjauksen CRT:n pääosat ja selitä niiden tarkoitus.

3. Nimeä kaasupurkauslaitteiden päätyypit ja -alueet
heidän sovelluksiaan.

4. Anna lyhyt kuvaus ulkoisesta valosähköisestä efektistä. Mitä
Miten tätä ilmiötä käytetään valokennoissa ja valomonistimissa?

Liittyviä tietoja.

Määritelmä . Sähköiset tyhjiölaitteet ovat laitteita, joiden toimintaperiaate perustuu sähköisten ilmiöiden käyttöön kaasuissa tai tyhjiössä, joka syntyy työtilassa, joka on eristetty ympäristöstä kaasutiiviillä vaipalla (sylinterillä).

Sähkötyhjiö- ja kaasupurkauslaitteet valmistetaan lasi-, keraamisen tai metallisylinterin muodossa, jonka sisään elektrodit asetetaan korkean tyhjiön tai inertin kaasun olosuhteissa: katodi, anodi, ristikot. Katodi on vapaiden elektronien säteilijä (emitteri), anodi on varauksenkuljettajien kerääjä (keräjä). Anodivirtaa ohjataan ristikoilla tai ohjauselektrodeilla.

Saadaksemme käsityksen ilmailun elektroniikkalaitteissa käytetyistä sähköisistä tyhjiö- ja kaasupurkauslaitteista, tarkastellaan niiden luokittelua.

Luokittelu ja symbolinen graafinen merkintä

1. Elektrodien lukumäärän perusteella elektroniset laitteet jaetaan kaksielektrodisiin (tyhjiödiodi), kolmielektrodisiin (tyhjiötriodi) ja monielektrodilampuihin.

Riisi. 1.

Sähkötyhjiödiodi - Tämä on kaksielektrodinen lamppu, joka koostuu katodista ja anodista. Jos anodin jännite on positiivinen suhteessa katodiin, katodin emittoimat elektronit liikkuvat anodia kohti, jolloin syntyy anodivirta. Kun jännite on negatiivinen, anodilla ei ole virtaa, joten diodi johtaa vain yhteen suuntaan. Tämä diodin ominaisuus määrittää sen päätarkoituksen - vaihtovirran tasasuuntauksen. Sähköisen alipainediodin symbolinen graafinen merkintä on esitetty kuvassa. 1.

Sähkötyhjiötriodi- Tämä on kolmielektrodinen lamppu, jossa ristikko sijaitsee anodin ja katodin välissä. Verkko on suunniteltu säätelemään anodivirtaa. Verkkojännite muuttaa anodin ja katodin välistä kenttää ja vaikuttaa siten anodin virtaan. Jos verkon jännite on negatiivinen suhteessa katodiin, sillä on estävä vaikutus katodin emittoimiin elektroneihin, minkä seurauksena anodivirta pienenee. Kun verkkojännite on positiivinen, sillä on kiihdyttävä vaikutus elektroneihin, mikä lisää anodivirtaa. Tässä tapauksessa osa elektroneista osuu verkkoon muodostaen verkkovirran. Näin ollen verkko on ohjauselektrodi, jonka jännitteen avulla voit muuttaa anodin virtaa.

Sähköisen tyhjiötriodin tavanomainen graafinen merkintä on esitetty kuvassa. 2.

Riisi. 2.

Anodin virtaan kohdistuvan vaikutuksen lisäämiseksi verkko sijaitsee lähempänä katodia. Kun verkon jännite on negatiivinen, siinä ei käytännössä ole virtaa.

Riisi. 3. Triodien perinteinen graafinen merkintä: a - katodiverkolla; b - näyttöruudukolla

TO multigrid lamput liittyä: tetrodit- kahdella ruudukolla, pentodes- kolmella ruudukolla, heksodit- neljällä ruudukolla, heptodes- viidellä ruudukolla ja oktodeja- kuudella ruudukolla. Yleisimmät ovat tetrodit ja pentodit.

U tetrodit yhtä verkoista kutsutaan ohjausverkoksi ja sillä on negatiivinen jännite. Toinen ristikko sijaitsee joko säätimen ja anodin tai säätimen ja katodin välissä. Ensimmäisessä tapauksessa tällaista verkkoa kutsutaan suojaukseksi, toisessa - katodiks.

Sähköisten alipainetetrodien tavanomainen graafinen merkintä on esitetty kuvassa. 3.

Suojaverkolla varustetuissa tetrodeissa katodivirta jakautuu suojaverkon ja anodin välillä. Tällaisen tetrodin tärkein etu on anodin ja ohjausverkon välisen kapasitanssin pieneneminen. Suojausverkko vähentää tämän kapasitanssin pikofaradin osiksi ja vähentää anodin läpäisevyyttä.

Suojaverkon läheisyydellä anodin kanssa on kuitenkin se haittapuoli, että anodi näkyy matalalla jännitteellä. dynatronin vaikutus- anodivirran pieneneminen toisioemissiosta (anodikäyrän lasku (kuva 3.4)). Tässä tapauksessa toissijaiset elektronit eivät palaa takaisin katodille, vaan ne vangitaan suojaverkolla.

Pentode jota kutsutaan lampuksi, jossa on kolme ristikkoa. Kolmannen ruudukon käyttöönotto johtuu tarpeesta eliminoida tetrodille ominainen dynatronivaikutus. Tätä verkkoa kutsutaan suojaavaksi (tai antidynatroniksi) ja se sijaitsee suojaverkon ja anodin välissä. Tämän verkon jännite tehdään yleensä yhtä suureksi kuin katodin jännite; tätä tarkoitusta varten se kytketään joskus kolvin sisällä olevaan katodiin. Dynatron-ilmiö eliminoituu anodin ja seulontaverkon väliseen tilaan muodostuvan potentiaalisulun ansiosta. Samaan aikaan tämä potentiaalisulku ei muodosta merkittävää estettä elektroneille, jotka liikkuvat suurella nopeudella kohti anodia.

2. Hehkulangan suunnitteluominaisuuksien mukaan elektroniset putket jaetaan lamppuihin, joissa on suoraan lämmitetyt katodit ja lamppuihin, joissa on epäsuorasti lämmitetyt katodit.

Suora hehkulanka katodi on metallilanka, joka on valmistettu materiaalista, jolla on suuri vastus (volframi tai tantaali), jonka läpi kulkee hehkuvirta. Tälle katodille on ominaista pienet lämpöhäviöt, suunnittelun yksinkertaisuus ja alhainen lämpöinertia. Tällaisen katodin haittana on, että se on saatava tasavirralla. Käytettäessä 50 Hz:n vaihtovirtaa emissiovirta muuttuu kaksi kertaa syöttöjännitteen taajuudella, mikä aiheuttaa ei-toivottua matalataajuista taustamelua.

Epäsuora filamenttikatodi edustaa putkea, jonka sisällä on filamentti. Hehkulanka on eristetty katodista. Tämän seurauksena lämpötilan ja emissiovirran pulsaatiot, kun hehkulankaa käytetään vaihtovirralla, tasoittuvat käytännössä.

• 3. Tarkoituksen mukaan lamput on jaettu vastaanotin-vahvistimet, generaattori, taajuusmuuttaja, ilmaisin, mittaus ja niin edelleen.
• 4. Riippuen käyttötaajuusalueesta erottaa lamput toisistaan matala ( 1-30 MHz), korkea(30 - 600 MHz) ja Ultra korkea(yli 600 MHz) taajuuksilla.
• 5. Elektronisen säteilyn tyypin mukaan erottaa lamput terminen, toissijainen Ja valoelektroniikka päästöt.

Elektroniemissio on tarpeen elektronivirran luomiseksi sähköisen tyhjiölaitteen sisällä elektrodien väliin.

Termoemissio on prosessi, jossa elektronit jättävät kiinteitä tai nestemäisiä kappaleita tyhjiöön tai kaasuun.

Toissijainen elektroniemissio viittaa kehon elektronien emissioon, joka johtuu toisen kappaleen emittoimien elektronien pommituksesta.

Valoelektroniemissiolla tarkoitetaan säteilyenergian virtauksessa sijaitsevan kehon elektronien emissiota.

2.1.2 Ominaisuudet ja parametrit

Lampun ominaisuudet ilmaisevat virtojen riippuvuuden jännitteistä sen eri piireissä. Elektroniputkien ominaisuuksia arvioidaan anodinen tai anodiverkko staattiset ominaisuudet.

Anodi staattinen ominaisuus on graafisesti ilmaistu riippuvuus anodivirrasta minä a anodin jännitteestä U a. Riippuvuus minä a = f(U a) poistetaan useille vakiojännitearvoille U Kanssa(poikkeus on diodin anodin ominaisuudet). Ulkomuoto anodin ominaiskäyrä määräytyy lampun elektrodien lukumäärän mukaan (kuva 4).

Riisi. 4. Elektroniikkaputkien anodin ominaisuudet: a - diodi; b - triodi; c - tetrodi; g - pentodi

Anodiverkon staattiset ominaisuudet ovat graafisesti ilmaistuja riippuvuuksia anodivirrasta minä A verkkojännitteestä U c anodijännitteen kiinteillä arvoilla U A. Sama kuin anodiriippuvuusominaisuuksien kohdalla minä A = f(U Kanssa ) otetaan useille anodijännitteen Ua vakioarvoille. (Kuva 5).

Mitä suurempi anodijännite U A, mitä korkeammalla ja vasemmalla anodiverkon ominaisuudet sijaitsevat minä A = f(U Kanssa ) . Tämä selittyy sillä, että korkeammalla anodijännitteellä verkkoon on kohdistettava suurempi negatiivinen jännite, jotta tuloksena oleva sähkökenttä katodin ja hilan välisessä tilassa pysyy suuruudeltaan muuttumattomana.

TO sähköiset perusparametrit tyhjiödiodit sisältävät seuraavat: tyhjiökaasupurkauslaite

1. Sisäinen tasavirtavastus:

Missä U A- anodijännitteen vakiokomponentti, minä A- anodivirran vakiokomponentti.

Riisi. 5. Elektroniputkien anodiverkon ominaisuudet: a - triodi; b - pentodi

2. Sisäinen differentiaalivastus R d Diodi edustaa anodin ja katodin välisen tilan vastusta vaihtovirtaa varten. Se on kaltevuuden käänteisluku ja se määritetään anodin staattisten ominaisuuksien avulla (kuva 3.4, a):

ja yleensä satoja ja joskus kymmeniä ohmeja.

Yleensä vastustusta R 0 lisää R d .

3. Rinne S näyttää kuinka anodivirta muuttuu anodin jännitteen muuttuessa ja ilmaistaan ​​seuraavalla riippuvuudella:

• 4. Hehkulangan jännite U n- lämmittimeen syötetty jännite. Tämä arvo on passin arvo. Kun lamppu on alikuumentunut, katodin lämpötila laskee ja siten emissiovirta. Kun hehkulangan jännite kasvaa jyrkästi U n katodin käyttöikä lyhenee jyrkästi, joten hehkulangan jännite ei saa poiketa yli 10% nimellisarvosta.
• 5. Päästövirta I e - suurin virta, joka voidaan saada termionisen katodin elektronien emission seurauksena. Sitä edustaa termionisesta katodista yhdessä sekunnissa lähteneiden elektronien kokonaisvaraus.
• 6. Hyväksyttävä Käänteinen Jännite diodi U arr max- suurin negatiivinen jännite anodilla, jonka diodi voi kestää rikkomatta yksisuuntaisen johtavuuden ominaisuuksia.

Joidenkin sarjatyhjiödiodien parametrit on esitetty taulukossa. 1.

Taulukko 1. Sarjamuotoisten tyhjiödiodien pääparametrit

Kolmesta tai useammasta elektrodista koostuvien elektronisten putkien tärkeimmät sähköiset parametrit ovat:

1. Lampun sisäinen (lähtö)resistanssi on lampun resistanssi lampun anodi-katodiväli anodivirran vaihtokomponentille määritetään kaavalla:

Missä U A - jännitteen muutos anodilla, V; minä A- anodivirran muutos, mA. Tyhjiödiodien sisäistä vastusta kutsutaan vaihtovirtaresistanssiksi ja se määritellään seuraavasti:

2. Ominaisuuden S kaltevuus näyttää kuinka monta milliampeeria lampun anodivirta muuttuu, kun ohjausverkon jännite muuttuu 1 V vakiojännitteet anodilla ja muilla ristikoilla:

Missä U Kanssa - verkkojännitteen muutos, V.

On huomattava, että mitä suurempi on jyrkkyys, sitä voimakkaampi on ristikon ohjaustoiminta ja sitä suurempi lamppuvahvistus voidaan saada, kun kaikki muut asiat ovat samat.

3. Staattinen vahvistus osoittaa, kuinka monta kertaa jännitteen muutoksella ensimmäisessä hilassa on voimakkaampi vaikutus anodivirtaan kuin muutoksella anodijännitteessä. Vahvistuksen määrää anodin jännitteen muutoksen suhde verkkojännitteen muutokseen, mikä vaikuttaa yhtä lailla anodivirtaan:

4. Anodilla haihtunut teho määritetään kaavalla:

5. Lähtöteho Pout kuvaa lampun ulkoiseen piiriin syöttämää hyötytehoa.

Joidenkin sarjatriodien, tetrodien ja pentodien parametrit on esitetty taulukossa. 2.

Taulukko 2. Sarjatriodien, tetrodien ja pentodien perusparametrit

Sähkötyhjiölaitteet.

1. Sähköimuri ovat laitteita, joissa sähkönjohtavuus suoritetaan elektronien tai ionien avulla, jotka liikkuvat elektrodien välillä tyhjiön tai kaasun kautta. Sähkötyhjiölaitteet on jaettu elektronisesti ohjatut lamput, elektronisuihku Ja kaasupurkauslaitteet.

Minkä tahansa sähköisen tyhjiölaitteen perusrakenneosat ovat elektrodit, jotka on sijoitettu sylinterin sisään (kaasutiivis vaippa). Sähköisen tyhjiölaitteen elektrodi on johdin, joka emittoi (emit) tai kerää elektroneja (ioneja) tai ohjaa niiden liikettä elektrodilta elektrodille sähkökentän avulla. Käyttötarkoituksesta riippuen erotetaan seuraavat sähköisen tyhjiölaitteen elektrodit: katodi-, anodi- ja ohjauselektrodit.

^ Katodi– on elektronien lähde sähköisessä tyhjiölaitteessa.

Anodi– kiihdytyselektrodi – toimii yleensä sekä lähtöelektrodina että elektronien pääkollektorina (kollektorina).

Johtajat kutsutaan elektrodiksi, joka on suunniteltu hallitsemaan elektronien päävirtausta. Jos ohjauselektrodi on tehty ristikon muotoon, sitä kutsutaan usein säätöverkoksi. Elektrodit valmistetaan kierteiden, litteiden levyjen, onttojen sylintereiden ja spiraalien muodossa; ne on kiinnitetty sylinterin sisään erityisiin pidikkeisiin - poikittain ja kiille- tai keraamisiin eristeisiin. Pitimien päät juotetaan sylinterin lasipohjaan.

Sylinterit Sähkötyhjiölaitteet ovat lasista, metallista tai keramiikasta valmistettuja kaasutiiviitä kuoria. Elektronisesti ohjattujen lamppujen sylintereihin syntyy 10 -8 ... 10 -4 Pa tyhjiö ja kaasupurkauslaitteiden sylintereihin - 10 -1 ... 10 4 Pa.

^ Maailman ensimmäinen sähkötyhjiölaite – hehkulampun keksi vuonna 1873 venäläinen tiedemies A.N. Lodygin. Vuonna 1883 amerikkalainen keksijä T.A. Edison havaitsi elektronien yksisuuntaisen virtauksen vaikutuksen tyhjiössä kuumennetusta filamentista metallilevyyn, jos niihin kohdistetaan tietty potentiaaliero esimerkiksi yhdistämällä se galvaaniseen kennoon. Näin elektroniputken prototyyppi ilmestyi. Tuolloin tällainen lamppu ei löytänyt käytännön sovellusta, mutta työ sen ominaisuuksien ja elektronien tyhjiössä kulkemisen olosuhteiden tutkimiseksi jatkui.
^ 2. Elektronisesti ohjattujen lamppujen toiminnan fyysinen perusta.

Elektronisesti ohjattu lamppu kutsutaan sähkötyhjölaitteeksi, jonka toiminta perustuu tilavarauksella rajoitetun virran ohjaukseen elektrodipotentiaalien avulla. Elektronisesti ohjatut lamput jaetaan käyttötarkoituksensa mukaan generaattori-, modulaattori-, ohjaus-, vahvistin- ja tasasuuntaajalamppuihin. Työtyypin mukaan erotetaan jatkuvat ja pulssilamput ja taajuusalueen mukaan - matalataajuiset, korkeataajuiset ja erittäin korkeat taajuudet. Elektrodien lukumäärän perusteella lamput jaetaan diodeihin, triodeihin, tetrodeihin, pentodeihin, heksodeihin, heptodeihin, oktodeihin, ennodeihin ja dekoodeihin.

^ Elektroninen emissio kutsutaan elektronien emission aineiden pinnalta ympäröivään tilaan. Metalleissa, joista sähköisten tyhjölaitteiden katodit valmistetaan, vapaat elektronit ovat kaoottisessa jatkuvassa lämpöliikkeessä ja niillä on tietty kineettinen energia katodin lämpötilasta riippuen.

Thermonic kutsutaan elektronien emissioksi, joka aiheutuu vain katodin (elektrodin) lämmittämisestä. Metallin kuumentamisen seurauksena elektronien liike-energia ja niiden nopeus kasvavat. Elektronisesti ohjatuissa lampuissa laajalti käytettyjen termisten katodien toimintaperiaate perustuu termionisen emission ilmiöön.
^ 3. Elektronisuihkulaitteet.

Elektronisuihku Niitä kutsutaan sellaisiksi sähkötyhjölaitteiksi, jotka käyttävät kapeaan säteeseen keskittyvää elektronivirtaa - elektronisuihkua, jota ohjataan sekä voimakkuudeltaan että avaruudessa sijaitsevaan paikkaan. Yksi yleisimmistä katodisädelaitteista on vastaanottava katodisädeputki (CRT).

CRT muuntuu sähköinen signaali optiseen kuvaan. Vastaanottavia CRT-laitteita on useita tyyppejä: projektio, oskillografinen, indikaattori, merkkitulostus, värillinen, yksivärinen, valoventtiili ja kuvaputket.

Nykyaikaisissa kuvaputkissa käytetään sekakeilan ohjausta. Sähkökenttää käytetään tarkentamiseen ja magneettikenttää säteen kääntämiseen.

^ CRT-merkintä. CRT-merkinnän ensimmäinen elementti on numero, joka osoittaa näytön koon - sen halkaisijan tai lävistäjän (kuvaputkille, joissa on suorakaiteen muotoinen näyttö). Toinen elementti on kaksi kirjainta, jotka osoittavat putken tyypin (esimerkiksi LO - oskillografinen sähköstaattisella säteen ohjausjärjestelmällä, LC - kuvaputket magneettisäteen taipumalla). Kirjainten jälkeen on numero, jolla verrataan samantyyppisiä putkia eri parametreillä. Nimityksen lopussa on kirjain, joka määrittää näytön värin (B - valkoinen, C - värillinen, I - vihreä, A - sininen jne.). Esimerkiksi 40LK6B on kineskooppi, jonka näytön koko on 40 cm vinottain, kuudes suunnitteluvaihtoehto, jolla on valkoinen väri näytön hehku. Tyypillisesti ulkomaiset valmistajat ilmoittavat kineskoopin diagonaalikoon tuumina (1 tuuma vastaa 2,54 cm).
^ 4. Kaasupurkauslaitteet. Kaasupurkauslaitteiden fyysiset toimintaperiaatteet.

Sähköpurkaus kaasuissa (tai höyryissä) on joukko ilmiöitä, jotka tapahtuvat niissä sähkövirran kulkiessa. Sähkötyhjiölaitteet, joiden sähköiset ominaisuudet määräytyvät pääasiassa tarkoituksellisesti syötetyn kaasun tai höyryn ionisaatiosta, ovat ns. kaasupurkaus.

Näitä ovat esimerkiksi ioni- ja elohopeaventtiilit, tyratronit, ionisuojat, hehkupurkausilmaisimet.

Toisin kuin elektronisesti ohjatuissa lampuissa, näissä laitteissa ei vain elektronit, vaan myös varautuneet kaasu- tai höyryhiukkaset (atomit, molekyylit) - ionit - osallistuvat virran muodostukseen.

^ Kaasupurkauslaitteet Ne koostuvat kaasutiiviistä sylinteristä (yleensä lasista), joka on täytetty inertillä kaasulla, vedyllä tai elohopeahöyryllä, ja metallielektrodijärjestelmästä. Kaasunpaine sylinterissä vaihtelee laitteen tyypistä riippuen välillä 10 -1 - 10 3 Pa ja joskus saavuttaa 10 4 Pa.

Ilman ionisaatiolähteille altistumista kaasut koostuvat neutraaleista atomeista ja molekyyleistä, joten ne eivät käytännössä johda sähkövirtaa. Virta kulkee kaasun läpi (kuten minkä tahansa väliaineen läpi) vain, jos tässä väliaineessa on vapaita sähköisesti varautuneita hiukkasia - varauksenkuljettajia. Kaasussa ne voivat muodostua, jos elektronit "revitään" neutraaleista atomeista (tai molekyyleistä) jonkin energialähteen vaikutuksesta. Tässä tapauksessa muodostuu erimerkkisiä varauksenkuljettajia: elektronit - negatiiviset varaukset ja positiiviset ionit - kaasuatomit, jotka ovat menettäneet elektroneja - positiiviset varaukset.

Todellisissa olosuhteissa ympäristön lämpötila, kosmiset ja radioaktiivista säteilyä teollisuuslaitokset jne., jotka edistävät varautuneiden hiukkasten muodostumista. Siksi missä tahansa kaasutilavuudessa on aina elektroneja ja ioneja, jotka voivat aiheuttaa sähköpurkauksen. Sähköpurkauksessa erotetaan kolme prosessia: atomien viritys, niiden ionisaatio ja erimerkkisten varauksenkuljettajien rekombinaatio.

Atomien viritys on prosessi, jossa yksi sen ulkoisista elektroneista siirtyy ytimestä kauempana olevalle kiertoradalle vapaan elektronin kanssa tapahtuneen törmäyksen seurauksena hankitun energian vuoksi. Tämä atomin tila on epävakaa eikä kestä kauan: muutamasta kymmeniin nanosekunteihin. Tämän jälkeen elektroni palaa alkuperäiselle kiertoradalle, ja atomi säteilee törmäyksen aikana saamaansa energiaa avaruuteen. Tämä energia vapautuu sähkömagneettisena säteilynä, johon usein liittyy kaasun näkyvä hehku.

Atomiionisaatio on prosessi, jossa ioneja ja vapaita elektroneja muodostuu sähköisesti neutraaleista atomeista.