Электроника:Полупроводники/Электронные лампы/Триод

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 648.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Триод[1]

Лампа-аудион де Фореста сейчас известна как триодная лампа (или просто триод), потому что в ней было три элемента: нить накала, сетка и пластина (точно так же, как приставка «ди» в названии диода указывает на две его составляющие: нити накала и пластину). Более поздние разработки в технологии диодных ламп привели к усовершенствованию эмиттера электронов: вместо использования нити накала непосредственно в качестве излучающего элемента, нить накала могла нагревать другую металлическую полосу, называемую катодом.

Это уточнение было необходимо для того, чтобы избежать некоторых нежелательных эффектов у лампы накаливания, используемой в качестве эмиттера электронов. Во-первых, нить накала испытывает падение напряжения по всей длине, поскольку ток преодолевает сопротивление материала нити и рассеивает тепловую энергию. Это означало, что потенциал напряжения между разными точками по длине нити накала и другими элементами в трубке не будет постоянным. По этой и аналогичным причинам переменный ток, используемый в качестве источника питания для нагрева нити накала, вносит нежелательный «шум» в виде переменного тока в остальную часть цепи. Кроме того, площадь поверхности тонкой нити накала невелика, а ограниченная площадь поверхности элемента, излучающего электроны, накладывает соответствующий предел на токонесущую способность лампы.

Катод представляет собой тонкий металлический цилиндр, плотно прилегающий к нити из скрученной проволоки. Катодный цилиндр нагревается нитью накала в достаточной мере, чтобы свободно испускать электроны, без нежелательных побочных эффектов фактического протекания нагревающего тока, каковые должны была быть у нити накала. Условное обозначение лампы для триода с катодом с косвенным нагревом выглядит так:

Рис. 1. Триод с катодом косвенного накала – обозначение на схемах.
Рис. 1. Триод с катодом косвенного накала – обозначение на схемах.

Поскольку нить накала обязательна для всех типов вакуумных ламп (впрочем, есть исключения), то для простоты она часто опускается в схемном обозначении или может быть включена в чертёж, но без силовых подключений к ней:

Рис. 2. Для простоты на схемах нить накала лампы или не обозначается вовсе, или обозначается, но без соединений.
Рис. 2. Для простоты на схемах нить накала лампы или не обозначается вовсе, или обозначается, но без соединений.

Простая схема триода показана для иллюстрации его основной работы в качестве усилителя:

Низковольтный сигнал переменного тока, подключённый между сеткой и катодом, попеременно то подавляет, то усиливает поток электронов между катодом и пластиной. Это вызывает изменение напряжения на выходе схемы (между пластиной и катодом). Величины переменного напряжения и тока на сетке лампы обычно довольно малы по сравнению с изменением напряжения и тока в цепи пластины. Таким образом, триод функционирует как усилитель входящего сигнала переменного тока (принимая высоковольтную сильноточную мощность постоянного тока, подаваемую от крупного источника постоянного тока справа, и «дросселируя» её с помощью контролируемой проводимости лампы).

В триоде величина силы тока от катода к пластине («контролируемый» ток) является функцией напряжения между сеткой и катодом (это управляющий сигнал) и напряжения между пластиной и катодом (электродвижущая сила, проталкивающая поток электронов). К сожалению, ни одна из этих независимых переменных не оказывает чисто линейного влияния на величину тока, проходящего через устройство (часто называемого просто «током пластины» или «анодным током»). То есть, ток триода не обязательно даёт прямое воздействие, пропорциональное приложенному напряжению.

В этой конкретной схеме усилителя нелинейности усугубляются, поскольку напряжение пластины (относительно катода) изменяется вместе с напряжением сетки (также относительно катода), когда ток пластины дросселируется лампой. В результате волна выходного напряжения по своей форме будет не совсем похожа на волну входного напряжения. Другими словами, специфические особенности триодной лампы и динамика этой конкретной схемы будут искажать волну выходного сигнала. Если выразиться более сложно, то лампа вводит гармоники, из-за чего не в состоянии точно воспроизвести форму входного сигнала.

Ещё одна проблема, характерная для триодапаразитная ёмкость. Помните, что всякий раз, когда у нас есть две проводящие поверхности, разделённые изолирующей средой, то всегда образуется конденсаторная «связь». Любое напряжение между этими двумя проводящими поверхностями будет генерировать электрическое поле в этой изолирующей области, потенциально сохраняя энергию и вводя реактивное сопротивление в цепь. Так обстоит дело и с триодом, наиболее проблемная область – между сеткой и пластиной. Это, как если бы между парами элементов в трубке были подключены крошечные конденсаторы:

Рис. 4. Проводящие поверхности сетки, пластины и катода приводят к образованию паразитной ёмкостной «связи».
Рис. 4. Проводящие поверхности сетки, пластины и катода приводят к образованию паразитной ёмкостной «связи».

Эта паразитная ёмкость довольно мала, а реактивные сопротивления обычно высоки. Как правило, если, конечно, речь не идет о высоких частотах. Как мы увидели с лампой-аудионом де Фореста, радио, наверное, было основным применением этой новой технологии, поэтому эти «крошечные» ёмкости стали нечто большим, чем просто потенциальной проблемой. И чтобы преодолеть ограничения триода, потребовалось ещё одно важное усовершенствование ламповой технологии.

См.также

Внешние ссылки