Электровакуумды құралдар

1 слайд
Электро вакуумды құралдар

2 слайд
Термоэлектрон ды эмиссия • Электрон ды эмисси я деп дененің электрондарды қоршаған кеңістігіне жіберу процесін атайды. Электрондардың денеден шығуын қамтамасыз ету үшін, оларға қосымша энергияны хабарлау талап етіледі. Осыған байланысты электронды эмиссиялардың келесі түрлері қарастырылады: термоэлектронды, электростатистикалық, фотоэлектронды және екіншілік.

3 слайд
3. Ф отоэлектронды эмиссия барысында дененің беті жарықтануға ұшырайды 4. Екіншілік эмиссия біріншілік эмиссияның электрондық ағынының дененің бетіне әсер етуінен пайда болады. дененің беткі жағын біріншілік электрондарымен атқылау кезінде, денеден екіншілік электрондар бөлініп шығады, бұл процесс екіншілік эмиссия деп аталады. 2. Электростати стикалық эмиссия дененің беткі жағында электрлі алаңның аса басым кернеуімен пайда болады1. Т ермоэлектрон ды эмисс ияда электрондарға қосымша энергия денені қыздыру жолымен хабарланады. Электронды эмиссиялардың келесі түрлері қарастырылады:

4 слайд
Көбінесе электронды құралдарда электронды ағындарды жасау үшін термоэлектронды эмиссия қолданылады. Осы электронды ағынды туындататын электрод катод деп аталады. Термоэлектронды катодтың тоғы оның температурасына байланысты болады. Термоэлектронды эмиссияның тоғының тығыздығы Ричардсон мен Дешмэннің теңдеуімен анықталады (1.1) мұндағы ,  0 — электрондардың катодтардан шығуының үлесті жұмысы,(  т =kТ/q — жылу потенциалы, k — Больцманың тұрақтысы, Т — абсолютті температура (К), q — электрон заряды, I s =АТ 2 , А =120А*см -2 *К -2 — Ричардсоның тұрақтысы. (1.1) теңдеуі І эмиссия тоғының тығыздығы, Т температурасы ұлғайғаюымен бірге ұлғаятынын көрсетеді.

5 слайд
Катодтың тиімділігі оның жұмыс температурасының қызуына жұмсалған катодтың ақырғы тоғының қуатқа қатынасына тең мА/Вт-мен өлшенеді. Катодтың ұзақтылығы мен оның құралдарының тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін, катод тоғы эмиссия тоғынан азырақ мөлшерде алынады. Катодтың аса маңызды көрсеткіші болып, оның пайдалану жағдайын суреттейтін ұзақтылығы болып табылады. Катодтың ұзақтылығын эмиссия тоғының номинальді мәнінен 20%-ға төмендегенде анықтайды.

6 слайд
Катодтарда тікелей және жанама қыздыру болады. Тікелей қыздыру катодтарын баяу балқитын металл – вольфрам немесе молибденнен жасайды. Жанама қыздыру катодтары жылытқыш пен үстіне электрондардың шығу жұмысы аз болатын металды жағатын керннан тұрады. Катодтарды қыздырудың жұмыс температурасы көбінесе тікелей қыздыру катоды температурасынан төмен болады, сондықтан олардың тиімділігі жоғарырақ болады. Металл ретінде, керннің жоғары беткі жағына барий қолданылады. А) тікелей, б) жанама.

7 слайд
1.1 кестесінде вольфрамнан және барийден жасалған катодтарға салыстырмалы сипаттама келтірілген. 1 Кесте Термоэлектронды катодтардың негізгі сипаттамалары Катодтың материалы Катод температурасы, К Эмиссия тоғының тығыздығы, А/см 2 Катодтың тиімділігі, мА/Вт Вольфрам 2600 0,2...0,7 2...10 Барий 1000 0,15...0,5 60...10 Жұмыс процесінде катод бетінде қышқылдану болады және шығыстың үлесті жұмысы көбейе түседі. Мысалы, қышқылданған вольфрамнан шыққан жұмыс қышқылданбаған вольфрам бетімен салыстырғанда екі есеге дейін ұлғаяды.

8 слайд
Электровакуумды диод — бұл катодтан басқа екінші электроды бар екіэлектродты лампа. Екі электрод та ауасы шығарылған шыны немесе керамика баллонына салынады. Егер анодта катодқа қатысты кернеу оң болса, онда катодпен эмиттелетін электрондар анодқа қарай жылжып, анодты тоқты құрайды. Теріс кернеу кезінде анодта тоқ болмайтындықтан, диод тоқты тек бір бағытта өткізеді. Бұл қасиет диодтың оның негізгі бағытын – айнымалы тоқтың түзетілуін анықтайды.

9 слайд

10 слайд
Диодтың схемалық бейнеленуі 1.1 суретте келтірілген. Анод тоғының ондағы кернеуге тәуелділігін практикалық мақсаттар үшін анықтап алу маңызды, яғни I a =f(U a ) қатынасын тағайындау өте маңызды. Катод Жылытқыш (жылытқыш) C урет 1.1. Диодтың тікелей және жанама қыздыру ыны ң сұлбалық бейнеленуі.

11 слайд
Зерттеулер көрсеткендей, диодтың көптеген құрылымдары үшін анодтың тоғы анодтағы кернеудің екіден үш дәрежесіне пропорционал, яғни төмендегідей анықталады: (1.2) мұндағы Ua — анодтағы кернеу, G — анодтың көлемі мен лампаның құрылымына тәуелді болатын коэффициент. Бұл теңдеуді «екіден үш», немесе Чайльд- Ленгмюр заңы деп атайды. (1.2) Теңдеуі бойынша құрылған диодтың вольт- амперлік сипаттамасы 1.2 суретте көрсетілген, 1- қисық. Осы суретте тікелей және жанама қыздыру диодтардың вольт-амперлік шынайы сипаттамалары келтірілген. Қисықтарды салыстыру барысында диодтардың шынайы және теориялық есептеулері әр түрлі екені көрінеді.Оның себебі – (1.2) теңдеуін шығару кезінде практикада шығарылмайтын кейбір жорамалдар жіберілді.

12 слайд
(1.2) Теңдеуді шығару кезінде жасалған алғашқы жорамал катодтың эмиссиясының шектеусіз деп көрсетуінде. Тәжірибе жүзінде анод тоғы катодтың эмиссиялық қабілеттілігімен шектеледі. Анод тоғы катод эмиссиясының тоғы мәніне жеткен кезде, анод тоғында оның қанықтығы және ары қарай өсуі баяулайды. Алайда анықталған қанықтығы вольфрамды катодтары бар тікелей қыздыру диодтарда ғана кездеседі (3 қисық). Жанама қыздыру диодтарда шұғыл қанықтылық анықталған бөлігі жоқ және анод тоғының өсуі жалғаса береді, бірақ баяулай түседі (2 қисық).

13 слайд
(1.2) Теңдеуді шығару кезінде жасалған екінші жорамал катод потенциалы оның барлық нүктелерінде бірдей деп саналатынын және нөлге тең деп көрсетілуінде . Бұл талап шынайы диодтарда (әсіресе тікелей қыздыруында) орындалмайды, яғни катод әртүрлі бөліктерінен әртүрлі эмиссиялар тудырады.

14 слайд
Диодты тәжірибеде қолдану үшін, оның ішкі өткізгіштігін білу маңызды (ішкі кедергі). Диодтың ішкі S дифференциалды өткізгіштігі (сонымен қатар оны тіктік деп атайды) төменгі формуламен анықталады: (1.3) (1.3) теңдеуімен (1.2) формуламен салыстыра отырып, анод тоғының дифференциалды өткізгіштігімен байланысты алуға болады (1-4) о c ыдан Диодтың ішкі дифференциалды кедергісі келесі формуламен анықталады (1.5) Және тіктігіне кері шама болып табылады (дифференциалды өткізгіштік). Шынайы диодтарда ішкі кедергі 20... 1000 Ом шамасында болады. Диодпен жайылатын электрлі қуаты (1.6) формула бойынша анықталады (1.6) Бұл күш анодта дене ретінде бөлінеді. Анод баллонның ішінде орналасады және бұл жылуды қоршаған ортаға баллоның қабырғасы және бөлшектер арқылы беріледі. Айнымалы тоқты түзету барысында кернеу мен анод тоғы өзгереді, сондықтан жайылу күшін келесі формула бойынша анықтауға болады (1.7) Мұндағы Ua (t) и Ia(t) — диод тоғы мен кернеудің сәттік мәні.

15 слайд
Электровакуумды диодтар айнымалы тоқты түзету үшін және модулденген сигналдарды детектирлеу үшін қолданылады.Диодтағы біртактілі детектирлеудің сұлбасы 1.3 суретте көрсетілген. Түзеткіштерде қолдануға арналған диодтар кетонрондар деп аталады . 1.4. суретте амплитудалы-модулденген тербелістердің диодты детекторының схемасы көрсетілген. Бұл сұлба тәжірибе жүзінде 1.3 суреттегі схеманы қайталайды және одан қолданылатын диод пен жүктеменің фильтрінің параметрлерімен ерекшеленеді. Детекторларда пайдалануға арналған диодтар аз анодты кернеуде және тоқтарда жұмыс істейді, сонымен қатар анод пен катод арасында шамалы ғана сыйымдылыққа ие. Бұл олардышамалы деңгейінде жоғары жиілікте қолдануға мүмкіндік береді.

16 слайд
Диодтың шартты белгіленуі сандар мен әріптерден тұрады. Алғашқы сандары вольтта қыздырудың кернеуін білдіреді. Содан кейін диодтың тағайындалуы білдіретін әріп тұрады: Ц — кенотрон, Х — детектор, Д — тербеліс демпфері. Содан соң өңдеудің реттік нөмірін көрсететін сандар тұрады. Соңында корпустың типі мен диодтың сенімділігін білдіретін әріптер келтіріледі: С — шыны, П — азгабариттішыны (бармақты), К — керамикалық, Е — сенімділігі жоғары, И — импульсті. 1.2 кестеде кейбір сериялы диодтардың параметрлері келтірілген. Сурет 1.3. Диодтағы біртактілі түзеткіш

17 слайд
1.2 кестеде кейбір сериялы диодтардың параметрлері келтірілген. Кестеде келтірілген параметрлерден тыс анықтамалық мәліметтерде диодтың қолданылуы үшін маңызды басқа да сипаттамалар беріледі. Мысалы, 6Х2П детекторлы диод үшін диодтың Uak=0 кернеуі бастапқы тоқты көрсетеді, яғни закороченных анод пен катодтағы диод тоғын. Бұл тоқ оның оң кернеуі болмағанның өзінде де эмиттелетін электрондардың кинетикалық энергиясымен шартталған. Кенотрондар мен жоғарывольтті түзету диодтары үшін әдетте анодта теріс кернеу мәні келтіріледі. Мысалы, 1Ц11П диоды үшін, бұл кернеу 20 кВ-қа, ал 6Ц4П диоды үшін — 1000В-қа тең. Содан басқа, түзетуші диодтарға ұсынылатын орташа анод тоғы мен импульстағы анод тоғының мәні келтіріледі. Жоғары аталған диодтар үшін анодтың орташа тоғы 0,4 мА және 150мА құрайды, ал анодтың импулсьті тоғы сәйкесінше 2 мА мен 250 мА-ге тең яғни, катод эмиссиясы тоғына жақынырақ. 1.2 Кесте Сериялық диодтардың негізгі параметрлері

18 слайд
Электровакуумды триод. Триод деп анод пен катод арасында торы бар электронды шамды атайды.Бұл үшінші электрод анод тоғын реттеуге арналған. Тордағы кернеу анод пен катод арасындағы алаңды өзгертеді және анод тоғына әсер етеді. Егер тордағы кернеу катодқа қатысты терісболса, онда ол электрондарға кедергі жасайтынәрекет жасайды, нәтижесінде анодтағы тоқ кемиді. Тордағы оң кернеу кезінде ол тездеткіш әрекет жасайды да, анодтағы тоқ ұлғаяды. Электрондардың бір бөлігі тоқты жасап, торға түседі. Демек, тор анод тоғын өзгертуге мүмкіндік тудыратын басқарушы электрод болып табылады.

19 слайд
Триодттың сұлбалық бейнесі 1.5-суретте келтірілген. Анод тоғының ұлғаюына әсер ету үшін, тор катодқа жақынырақ тұруы керек. Тордағы кернеу теріс болса, тоқ мөлшері жоққа жақын болады. Тор бар жағдайда анод тоғының бар-жоғын анықтау үшін,анод пен тордың орнына қойылған катод тоғына тең кернеу тоғы бар анод әрекетімен алмастыруға болады. Триод тоғыносындай әдіспен есептеу – триодты эквивалентті диодтың анодындағы кернеуді келтірілген немесе әрекеттегідеп атайды. Сурет.1.5. Триодтың схемалық бейнеленуі (а), триодтағы электродаралық сыйымдылық (б) және эквивалентті триод (в).

20 слайд
1.5. суретте келтірілген триод пен эквивалентті диод электронаралық сұлбасында Сск және Сак сыйымдылықтары есепке алынған. Осы сұлбадан катод келтірілген заряд орнын басады (1.8) Мұндағы Сск — тор мен катод арасындағы сыйымдылық, Сак — анод пен катод арасындағы сыйымдылық, С„=Сск+Сак — эквивалентті анод пен катод арасындағы сыйымдылық. (1.8) формуладан келтірілген кернеуді табамыз (1.9) Мұндағы D а=Сск/Сак—анодтың өткізгіштігі. Катодқа тордың жақындығын ескере отырып, D а << 1 деп есептеуге болады. Онда (1.9) теңдеуді ықшамдап, триодтың анод тоғын есептеуге жиі қолданатын түрге келтіруге болады. (1.10) (1.2) теңдеуіне ұқсас түрде формула бойынша триод тоғын табамыз (1.11) (1.11) теңдеудің физикалық мағынасы – анодтағы кернеудің триод тоғында әсері есепке алынатындығында. D а << 1 кезінде триодттың анодтық кернеуі анод тоғына тордағы кернеуге қарағанда азырақ әсер ететіні анық. Триод конструкциясы оның сипаттамасына G тұрақты арқылы әсер етеді. Мысалы, жазық торлы триод үшін, G келесі формула бойынша анықталады Мұндағы F — электродттар беті, g — тор мен катод арасындағы қашықтық, а — константа. Теріс кернеу кезінде ( U_c+D_a U_a)≥0 шарты орындалғанға дейін тордағы триодтың анодты тоғы болмайды. Осыдан триодттың вольт-амперлік сипаттамасы Uc=const берілген мәні Ua0 = -Uc/Da анодттағы кернеуден басталатынын ескеру керек.

21 слайд
6Н2П триодының анодтты-торлы сипаттамалары 1.6 а суретте келтірілген, ал U ао кернеуді анықтау 1.6 б суретте келтірілген. 1.6 суретте көрінетіндей торда теріс кернеудің ұлғаюы барысында анод сипаттамасы оңға қарай жылжиды. U с =0 кернеу барысында анодтты сипаттамалар U a0 =0 басталады. Сонымен қатар торда оң кернеу барысында да сипаттамалары басталады. Сурет.1.6. 6 H2 П триодының анодты сипаттамасы (а) және кернеуді анықтау Ua0 ( б)

22 слайд
Триодттың анодтты-торлы сипаттамасы осыған ұқсас құрылуы мүмкін. Ua=const берілген мәні үшін олар Uco=UaDa мәнінен басталады. 6С5С триодының анодтты- торлы сипаттамалары 1.7 суретте, ал Uco кернеуді анықтау 1.7б суретінде көрсетілген. Статистикалық режимде триодттың анод тоғы екі кернеудің функциясы болып табылады , торда - ( U с), және анодтта ( Ua) ((1.11) теңдеуді қараңыз). Триодттың қасиетін анод тоғының толық дифференциалын анықтап алу арқылы тағайындауға болады: (1.12) (1.12) теңдеуіндегі жеке туындылар тордағы және анодтағы кернеулердің анодты тоққа ықпалының дәрежесін көрсетеді және өткізгіштіктер...