Ольга Косарева - Шпаргалка по общей электронике и электротехнике

Чем больше площадь катода, тем шире получается область стабилизации, так как минимальный ток остается неизменным, а максимальный ток возрастает пропорционально площади катода. Поэтому для стабилитронов характерен катод с большой поверхностью. Анод делают малых размеров, но он не должен перегреваться от максимального тока.

Наиболее распространены двухэлектродные стабилитроны тлеющего разряда с цилиндрическим катодом из никеля или стали. Анодом служит проволочка диаметром 1–1,5 мм. Баллон наполнен смесью инертных газов(неон, аргон, гелий) при давлении в десятки миллиметров ртутного столба.

Параметрами стабилитрона являются: нормальное рабочее напряжение или напряжение стабилизации, соответствующее средней точке области стабилизации, напряжение возникновения разряда, минимальный и максимальный ток, изменение напряжения стабилизации и внутреннее сопротивление переменному току. Применяя разные смеси газов, подбирают нужное значение напряжения стабилизации.

Для стабилитронов коронного разряда характерны высокие напряжения и малые токи. У таких стабилитронов электроды цилиндрической формы сделаны из никеля. Баллон наполнен водородом, причем напряжение стабилизации зависит от давления газа. Рабочие токи находятся в пределах 3-100 мкА. Внутреннее сопротивление переменному току этих стабилитронов составляет сотни килоом. Процесс возникновения разряда стабилитронов коронного разряда длится 15–30 с.

Стабилитроны наиболее часто работают в режиме, когда сопротивление нагрузки неизменно, а напряжение источника нестабильно.

Для стабилизации более высоких напряжений стабилитроны соединяют последовательно, обычно не более двух-трех. Они могут быть на разные напряжения, но на одинаковые минимальные и максимальные токи.

Газотроны– это ионные диоды с несамостоятельным дуговым разрядом, который поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии катода. Назначением газотронов является выпрямление переменного тока. В настоящее время применяются газотроны с инертным газом в виде аргона или ксеноно-крипто-новой смеси при давлении порядка единиц миллиметров ртутного столба.

У большинства газотронов катод оксидный прямого или косвенного накала. В более мощных газотронах он имеет значительную поверхность. Анод в форме диска, полусферы или цилиндра имеет сравнительно небольшие размеры. Для газотронов характерно низкое напряжение накала, не более 5 В. Если применить более высокое напряжение, то может возникнуть дуговой разряд между концами подогревателя, на что будет бесполезно расходоваться энергия источника накала. При низком напряжении накала катоды мощных газотронов приходится питать большим током. Преимущество газотронов перед кенотронами заключается в малом падении напряжения на самом газотроне. Оно составляет примерно 15–20 В и почти не зависит от анодного тока. Поэтому КПД газотронных выпрямителей выше, чем кенотронных, и он тем больше, чем выше выпрямляемое напряжение. В высоковольтных выпрямителях на газотронах КПД бывает до 90 % и более.

До возникновения разряда в газотроне наблюдается электронный ток, который растет при увеличении напряжения так же, как в вакуумном диоде. Этот ток очень мал и практического значения не имеет.

Возникновение дугового разряда получается при напряжении, которое незначительно больше потенциала ионизации. Так как газотрон включается обязательно через ограничительный резистор, то после возникновения разряда появляется падение напряжения на резисторе и напряжение на газотроне несколько снижается.

При увеличении напряжения источника ток в газотроне растет, а падение напряжения на нем меняется незначительно, хотя не остается постоянным, как в стабилитронах. Об использовании газотрона для стабилизации не может быть и речи, так как невыгодно получать низкое напряжение при значительных затратах энергии на накал газотрона. Рабочее напряжение на газотроне такого же порядка, как потенциал ионизации, т. е. 15–25 В.

Относительное постоянство напряжения на газотроне получается не за счет режима катодного напряжения, характерного для приборов тлеющего разряда. В газотронах площадь катода не изменяется, но при возрастании тока сопротивление прибора постоянному току уменьшается, так как увеличиваются ионизация и соответственно количество электронов и ионов в единице объема. Кроме того, приближается к катоду положительный объемный заряд ионов, что равносильно уменьшению расстояния «анод – катод».

В газотроне распределение потенциала в пространстве «анод – катод» примерно такое же, как в приборах тлеющего разряда, но величина анодного напряжения меньше и около катода имеется потенциальный барьер, как в электронных лампах.

Катод в газотроне работает в тяжелых условиях вследствие бомбардировки его положительными ионами. Имея сравнительно большую массу, ионы разрушают оксидный слой, если их скорость превысит допустимое значение.

Тиратроны с накаленным катодом,работающие подобно газотронам в режиме дугового разряда, используют для выпрямления переменного тока и как реле в автоматике, телеуправлении, импульсной технике, радиолокации и других областях.

По многим свойствам и по устройству тиратроны сходны с газотронами, но сетка позволяет управлять величиной напряжения возникновения разряда.

Сетка в тиратронах должна быть такой, чтобы разряд проходил только через нее, а не обходным путем. Поэтому сетка сама или в сочетании с тепловым экраном охватывает катод почти со всех сторон. Рабочая часть сетки делается с несколькими отверстиями, а остальная ее часть представляет собой экран. У некоторых тиратронов небольшой мощности конструкция электродов почти такая же, как у электронных ламп.

Катод и анод в тиратроне работают также, как в газотроне. Особенности работы и правило эксплуатации газотронов полностью относятся и к тиратронам.

Роль сетки в тиратроне заключается в том, чтобы при положительном напряжении анода держать тиратрон в запертом состоянии с помощью отрицательного напряжения сетки. А при уменьшении этого напряжения или повышении анодного напряжения возникает разряд, т. е. тиратрон отпирается. Чем больше отрицательное напряжение сетки, тем при более высоком анодном напряжении возникает разряд. Это объясняется тем, что при отрицательном сеточном напряжении в промежутке «сетка – катод» создается высокий потенциальный барьер для электронов, эмитированных катодом. Электроны не смогут преодолевать этот барьер и пролететь к аноду. Уменьшение отрицательного потенциала сетки или увеличение анодного напряжения понижает потенциальный барьер. Когда электроны начинают его преодолевать, то они движутся к аноду, набирают скорость, нужную для ионизации, процесс ионизации лавинообразно нарастает и возникает дуговой разряд.