Главная > Физика > Физика для средних специальных учебных заведений
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 20.9. Двухэлектродная лампа (диод).

На управлении движением свободных электронов в вакууме с помощью электрического поля основано устройство электронных ламп, которые по внешнему виду похожи на лампу, изображенную на рис. 18.2.

Простейшую электронную лампу с двумя электродами называют двухэлектродной лампой или диодом. Одним ее электродом является вольфрамовая проволочка, концы которой выведены из лампы. Это позволяет накаливать проволочку током от батареи накала (рис. 20.10, а). Внутри лампы создается высокий вакуум.

Рис. 20.10.

При накаливании проволочки К, которая служит катодом лампы, происходит термоэлектронная эмиссия и в лампе появляются свободные электроны. Второй электрод лампы Л является анодом. Его можно соединять с катодом К через анодную батарею Б Заметим, что анод имеет один вывод из лампы, таким образом, диод имеет всего три вывода для включения в цепь.

Когда анодная батарея отключена, а катод накален, то свободные электроны, находящиеся внутри лампы, держатся в непосредственной близости от катода и создают отрицательный пространственный заряд, который называют электронным облаком. При постоянной температуре накала катода у его поверхности существует подвижное равновесие между электронами, испаряющимися из катода и оседающими на нем (объясните, почему). Это означает, что количество свободных электронов в пространственном заряде лампы остается постоянным. Чтобы увеличить пространственный заряд, необходимо повысить температуру накала.

Включим теперь анодную батарею так, чтобы анод лампы был соединен с ее отрицательным полюсом, а катод — с положительным. Тогда электрическое поле внутри лампы будет смещать электроны к катоду и пространственный заряд в лампе несколько

уменьшится, а тока в анодной цепи не будет. Это можно установить с помощью гальванометра .

Соединим с анодом лампы положительный полюс батареи а с катодом — ее отрицательный полюс (рис. 20.10, а). В этом случае поле в лампе будет перемещать электроны по направлению к аноду, т. е. через лампу пойдет ток, и стрелка гальванометра отклонится.

Таким образом, электронные лампы замечательны тем, что они пропускают ток только в одном направлении. Этим обусловлено важнейшее применение диода в технике для выпрямления переменного тока.

Рис. 20,11.

Вольтамперную характеристику диода, снятую при постоянной температуре накала катода, называют анодной характеристике (рис. 20.10, б).

Вначале ток в лампе растет с ростом анодного напряжения, что объясняется рассасыванием электронного облака около катода и уменьшением оседания электронов из облака на катоде. При дальнейшем увеличении напряжения, когда электронное облако полностью рассосется, все вылетевшие с катода электроны будут попадать на анод, и сила тока в лампе перестанет расти, т. е. достигается ток насыщения Его величина будет тем больше, чем выше температура накала катода. Из изложенного выше следует, что закон Ома к электронным лампам неприменим.

Для увеличения термоэлектронной эмиссии катод лампы покрывают слоем окислов бария и стронция. Работа выхода при этом резко снижается и эмиссия возрастает на несколько порядков. Такой катод называют оксидным. Заметим, что максимальный ток, на который рассчитан диод, обычно значительно меньше тока насыщения.

В современных лампах вместо батареи накала катод подогревают переменным током при определенном напряжении. Катод делают более массивным, и поэтому его температура накала остается постоянной. Схематическое изображение лампы с подогреваемым катодом показано на рис. 20.11.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление