Рабочая анодно-сеточная характеристика имеет меньшую крутизну, чем статические характеристики. Чем больше анодный ток, тем меньше становится анодное напряжение. Поэтому рабочая характеристика всегда проходит, пересекая статические характеристики. Наклон рабочей характеристики зависит от сопротивления нагрузки. С увеличением сопротивления нагрузки анодный ток уменьшается и рабочая характеристика проходит более полого. Когда сопротивление нагрузки постоянно, то рабочая характеристика сдвигается вправо, если напряжение анодного источника уменьшается, или влево, если анодное напряжение увеличивается.
С помощью рабочей характеристики можно рассчитать изменения анодного тока при изменении сеточного напряжения. Можно определить и анодное напряжение, если учесть, что каждая точка рабочей характеристики соответствует некоторому анодному напряжению.
Для построения анодной рабочей характеристики должны быть заданы семейство статических анодных характеристик, а также анодное напряжение и сопротивление нагрузки. Рабочая характеристика представляет собой линию нагрузки.
С помощью линии нагрузки можно определить анодный ток и анодное напряжение при любом напряжении сетки. Линия нагрузки позволяет решать и другие задачи. Можно, например, найти, при каком сеточном напряжении получается анодный ток нужной величины.
Рабочая анодная характеристика по сравнению с анодно-сеточной имеет некоторые преимущества. Поскольку она является прямой, то строится по двум точкам и получается точнее. С ее помощью удобнее определяется анодное напряжение, так как оно отложено по оси абсцисс. Для практических расчетов чаще используют рабочую анодную характеристику, хотя в некоторых случаях более удобной оказывается анодно-сеточная характеристика.
Наклон рассматриваемой характеристики зависит от сопротивления нагрузки. Чем больше сопротивление нагрузки, тем более полого идет линия нагрузки. Если сопротивление нагрузки равно нулю, то линия нагрузки превращается в вертикальную прямую.
При напряжении нагрузки равной бесконечности линия нагрузки совпадает с осью абсцисс. В этом случае при любых напряжениях анодный ток равен нулю.
В некоторых случаях необходимо построить анод-но-сеточную рабочую характеристику, если имеются только анодные статические характеристики.
32. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ТЕТРОДА
Четырехэлектродные лампы, или тетроды, имеют вторую сетку, называемую экранирующей, или экранной, и расположенную между управляющей сеткой и анодом. Назначением экранирующей сетки является повышение коэффициента усиления и внутреннего сопротивления и уменьшение проходной емкости.
Если экранирующая сетка соединена с катодом, то она экранирует катод и управляющую сетку от действия анода. Экранирующая сетка перехватывает большую часть электрического поля анода. Можно сказать, что сквозь экранирующую сетку проникает лишь небольшая доля электрических силовых линий, выходящих из анода. Ослабление поля анода экранирующей сетки учитывается величиной проницаемости этой сетки.
Электрическое поле, проникающее через экранирующую сетку, далее перехватывается управляющей сеткой, через которую также проникает небольшая часть силовых линий. Ослабление поля анода управляющей сеткой зависит от ее проницаемости. Сквозь обе сетки от анода к потенциальному барьеру около катода проникает ничтожная часть общего числа силовых линий, которая характеризуется произведением проницаемостей сеток. Эта результирующая проницаемость обеих сеток называется проницаемостью тетрода.
Проницаемость тетрода характеризует соотношение воздействий анода и управляющей сетки на катодный ток. Она показывает, какую долю воздействия напряжения управляющей сетки на катодный ток составляет воздействие напряжения анода.
С помощью двух не очень густых сеток достигаются высокий коэффициент усиления и высокое внутреннее сопротивление. При этом, если на экранирующую сетку подано значительное положительное напряжение, то анодно-сеточные характеристики тетрода получаются "левыми", т. е. тетрод может нормально работать в области отрицательных сеточных напряжений.
Катодный ток в тетроде является суммой токов анода, экранирующей и управляющей сеток.
На экранирующую сетку подается постоянное положительное напряжение, составляющее 20–50 % анодного напряжения. Оно создается на участке "катод – экранирующая сетка – ускоряющее поле", понижает потенциальный барьер у катода. Это необходимо для движения электронов к аноду.
Анод через две сетки очень слабо действует на потенциальный барьер около катода. Если напряжение экранирующей сетки равно нулю, то тормозящее поле, создаваемое отрицательным напряжением управляющей сетки, значительно сильнее слабого ускоряющего поля, проникающего от анода. Результирующее поле на участке "управляющая сетка – катод" получается тормозящим. Иначе говоря, действующее напряжение в этом случае отрицательно и потенциальный барьер у катода настолько высок, что электроны его не могут преодолеть. Следовательно, лампа заперта и анодный ток равен нулю.
Проходная емкость между электродами лампы уменьшается примерно во столько раз, во сколько увеличивается коэффициент усиления. Чем гуще экранирующая сетка, тем меньше ее проницаемость, тем в большей степени уменьшается проходная емкость. Если бы экранирующая сетка была сплошной, то проходная емкость уменьшилась бы до нуля, но сетка перестала бы пропускать электроны к аноду.
33. ДИНАТРОННЫЙ ЭФФЕКТ В ТЕТРОДЕ
Существенным недостатком тетрода является динатронный эффект анода. Электроны, ударяя в анод, выбивают из него вторичные электроны. Вторичная эмиссия из анода существует во всех лампах, но в диодах и триодах она не вызывает последствий и остается незаметной. В этих лампах вторичные электроны, вылетевшие из анода, все возвращаются на него, так как анод имеет наибольший положительный потенциал по сравнению с потенциалами других электродов. Поэтому никакого тока вторичных электронов не возникает.
В тетроде вторичная эмиссия анода не проявляет себя, если напряжение экранирующей сетки меньше напряжения анода. При этом условии вторичные электроны возвращаются на анод. Если же тетрод работает в режиме нагрузки, то при увеличении анодного тока возрастает падение напряжения на нагрузке, а напряжение анода в некоторые промежутки времени может стать меньше постоянного напряжения экранирующей сетки. Тогда вторичные электроны, вылетев с анода, не возвращаются на него, а притягиваются к экранирующей сетке, имеющей более высокий положительный потенциал. Возникает ток вторичных электронов, направленный противоположно току первичных электронов. Общий анодный ток уменьшается, а ток экранирующей сетки увеличивается. Такое явление называют динатронным эффектом анода.
Динатронный эффект существенно влияет на анодные характеристики тетрода. При нулевом анодном напряжении существует очень небольшой начальный анодный ток, которым обычно можно пренебречь. Ток экранирующей сетки при этом наибольший. Подобно тому, как было в триоде режим возврата, в данном случае электроны, которые пролетели сквозь экранирующую сетку, участвуют в создании ее тока вместе с теми электронами, которые перехватываются этой сеткой. Изменение анодного напряжения изменяет iвысоту этого барьера, в результате чего резко изменяется распределение электронного потока между анодом и экранирующей сеткой.
В анодных характеристиках тетрода можно отметить четыре области. Первая область соответствует небольшим анодным напряжениям, примерно до 10–20 В. Вторичной эмиссии из анода еще нет, так как скорость первичных электронов недостаточна для выбивания вторичных электронов. С увеличением анодного напряжения наблюдается резкое возрастание анодного тока и уменьшение тока экранирующей сетки, что характерно для режима возврата.
Анодное напряжение слабо влияет на катодный ток, так как поле анода действует на потенциальный барьер у катода через две сетки. Поэтому катодный ток изменяется мало и его характеристика идет с небольшим подъемом.
Если напряжение анода превысит 10–20 В, то появляется вторичная эмиссия и возникает динатрон-ный эффект. С увеличением анодного напряжения вторичная эмиссия анода увеличивается, ток анода уменьшается, а ток экранирующей сетки возрастает. Минимум анодного тока получается при наиболее сильно выраженном динатронном эффекте. В подобном режиме ток вторичных электронов наибольший. Этот ток зависит от величины вторичной эмиссии и напряжения экранирующей сетки-анода, которое создает ускоряющее поле для вторичных электронов.
Когда анодное напряжение становится выше напряжения экранирующей сетки, то наблюдается небольшой рост анодного тока и незначительное уменьшение тока экранирующей сетки. Вторичная эмиссия анода в этой области существует, но вторичные электроны все возвращаются на анод, т. е. динатронного эффекта со стороны анода нет. Зато происходит попадание на анод вторичных электронов, выбитых с экранирующей сетки, за счет которых анодный ток несколько возрастает, а ток экранирующей сетки уменьшается.
Чтобы динатронный эффект не мог возникнуть, напряжение экранирующей сетки должно быть всегда меньше анодного напряжения.