-
Катод — основной электрод любой электронной лампы. Предназначен для получения термоэлектронной эмиссии (испускания электронов металлом в раскаленном состоянии). Катоды, применяемые в настоящее время в электронных лампах, разделяют на две группы: катоды из чистого металлов и сложные. Наиболее распостраненный тип катода из чистого металла — вольфрамовый. Он применяется в высоковольтных кенотронах, мощных генераторных лампах и рентгеновских трубках. В большинстве электровакуумных приборов применяют сложные катоды — оксидные и бариевые. Бариевый катод состоит из вольфрамового основания с нанесенным слоем металлического бария.
Качества катодов характеризуется многими параметрами, основными из которых являются: удельная эмиссия, эффективность и долговечность.
-
Удельная эмиссия -параметр, характеризующий эмиссионную способность катода, определяемую величиной термоэлектронного тока, получающегося с единицы площади поверхности катода при нормальной температуре; выражается в мА/см2.
-
Эффективность (экономичность) — ток термоэлектронной эмиссии, создаваемый катодом при рабочей температуре на один ватт мощности, затрачиваемой на нагревание катода; выражается в мА/Вт.
-
Долговечность (срок службы) — время, в течение которого ток эмиссии катода снижается до 0,8 своей величины; выражается в час.
-
Оксидные катоды по способу нагрева делятся на два вида — с прямым и косвенным накалом (подогревные катоды). Первые могут работать только при постоянном токе, вторые — при постоянном и переменном. Подогревные катоды менее экономичные.
-
Бариевые катоды применяются в основном в лампах батарейного питания, к которым предъявляются требования экономичности. Лампы с катодом косвенного накала питаются в основном током промышленной частоты 50 Гц; емкость между катодом и нитью накала составляет примерно 10 пФ.
Долговечность всякой лампы зависит от правильной эксплуатации катода. В процессе эксплуатации необходимо поддерживать номинальное напряжение накала.
Недонакал и перекал нити приводит к разрушению катода, падению крутизны характеристики и уменьшению анодного тока. Нельзя также применять последовательное соединение нитей накала, кроме ламп, специально предназначенных для этого, т.к. при последовательном соединении у одной группы ламп катод может оказаться в режиме перекала, а у другой — недокала. При включении ламп, имеющих мощные вольфрамовые катоды, напряжение накала нужно подавать первоначально не полностью, а треть величины его номинального значения, т.к. сопротивление вольфрамовой проволоки в холодном состоянии почти в 14 раз меньше, чем в накаленном, и при включении полного напряжения накала происходит «скачок» тока, который выводит катод из строя.
-
Анод — изготавливают из металлов с высокой температурой плавления, допускающих высокую рабочую температуру. Обычно в лампах применяют черненные аноды, обладающие хорошим теплоизлучением.
-
Сетка — расположена между анодом и катодом. На сетку относительно катода обычно подают отрицательный или положительный потенциал, с помощью которого управляют электронным потоком в лампе. Чтобы сетка не преграждала путь движению электронов, ее выполняют спиральной или решетчастой из тугоплавких металлов (никеля, молибдена, вольфрама) и покрывают защитными слоями.
В настоящее время многие электронные приборы из серии приемно-усилительных ламп выпускаются с обычным сроком службы и с повышенной долговечностью (до 5000 час и более).Такие лампы имеют дополнительное обозначение: букву Е, например 6П1П-Е, 6П3С-Е. Ряд ламп выпускаются также с повышенной надежностью и увеличенной механической прочностью. Такие лампы в обозначении имеют букву В, например 6П1П-В.
Характеристики ламп выражают зависимость токов от напряжений в различных ее цепях. Свойство приемно-усилительных ламп оценивают по анодно-сеточным или анодным характеристикам.
-
Анодно-сеточные характеристики выражают зависимость анодного тока от напряжения на сетке при постоянном напряжении на аноде и других электродах лампы. Несколько анодно-сеточных характеристик, снятых при различных постоянных значениях анодных напряжений и напряжений на других электродах, образуют семейство, более полно отражающие зависимость токов от напряжений на электродах лампы.
-
Анодные характеристики выражают зависимость анодного тока от напряжения на на аноде при постоянном напряжении на сетке и других электродах лампы. Несколько анодных характеристик, снятых при иных постоянных значениях напряжений на управляющей и других сетках (для многосеточных ламп), составляют семейство анодных характеристик, позволяющих выбрать режим и провести графический расчет усилительного каскада (определить оптимальную нагрузку, усиление, выходную мощность и т.д.).
Эксплуатация ламп
Работа ламп при напряжении накала на 5…10 % выше номинального увеличивает вероятность перегорания и обрыва подогревателей в лампах с катодами косвенного накала и приводит к преждевременному выходу из строя ламп с катодами прямого накала. При напряжении накала но 10…15 % ниже номинального уменьшаются токи электродов и крутизна характеристики, повышается интенсивность отравления катодов остаточными газами.
Во избежание пробоя и короткого замыкания катода с подогревателем напряжение между ними должно быть мало. Не рекомендуется последовательное соединение подогревателей (нитей накала) ламп, так как это может привести к их перегреву, к короткому замыканию между катодом и подогревателем и к ухудшению параметров ламп.
Сопротивление резистора в цепи управляющей сетки не должно превышать указанного в справочнике для данного типа лампы. При использовании ламп с большой крутизной необходимо применять автоматическое смещение. Превышение Uа max может привести к междуэлектродному пробою, разрушению оксидного слоя катода, а превышение максимально допустимых мощностей — к ухудшению вакуума и уменьшению эффективности катода.
Особенно опасны сочетание следующих режимов
-
Максимальное напряжение накала при малом токе катода или при наибольшем напряжении между катодом и подогревателем.
-
Пониженное напряжение накала с большим током катода.
-
Максимально допустимая мощность, выделяемая на электродах, с большим сопротивлением в цепи управляющей сетки.
-
Наибольшая температура баллона с наибольшими мощностями, выделяемыми на электродах, и большим сопротивлением резистора в цепи управляющей сетки.
Приемно-усилительные и генераторные лампы малой и средней мощности устойчиво работают при температуре окружающей среды -60…70 град.С и повышенной относительной влажности окружающего воздуха до 38% при 20 град.С. Для ламп, требующих применение ламповых панелей, вертикальное положение следует предпочитать любому другому.
Д.С.Гурлев. «Справочник по электронным приборам». 1962 год