Особливості будови електронних ламп
Тема 2 Електровакуумні і іонні прилади
Анод лампи переймає на себе потік електронів. Відбувається електронне бомбардування анода, від якого він нагрівається. Крім того, анод нагрівається від теплового випромінювання катода. У сталому режимі кількість теплоти, що виділяється на аноді, дорівнює кількості теплоти, що відводиться від анода.
Важливо, щоб анод не нагрівався вище за граничну температуру. При перегріванні з анода можуть виділятися гази, і тоді погіршується вакуум. Можливо навіть розплавлення анода від надмірного перегрівання. Крім того, розжарений анод випускає теплові промені, які можуть викликати перегрівання катода.
У ламп малої потужності і більшості ламп середньої потужності анод має променисте охолодження. Теплота відводиться випромінюванням анода. Для посилення теплового випромінювання збільшують площу поверхні анода (часто забезпечують ребрами) і роблять її чорною або матовою. У лампах середньої і великої потужності іноді застосовується примусове охолодження потоком повітря. Виведення анода забезпечується радіатором, який обдувається вентилятором. У ламп великої потужності застосовується також примусове охолодження анода проточною водою.
Різні конструкції сіток (циліндрична, плоска та ін.) показані на мал. 15.9.
Робота ламп погіршується, якщо сітка, нагріваючись від розжареного катода, починає випускати термоелектрони. Для усунення цього явища провідники сітки покривають шаром металу з великою роботою виходу, наприклад золото.
Щоб ефективно управляти електронним потоком, сітку розташовують дуже близько до катода.
Вакуум в лампах потрібний передусім тому, що розжарений катод за наявності повітря згорить. Крім того, молекули газів не повинні заважати вільному польоту електронів. Високий вакуум в лампах характеризується тиском менше 100 мкПа. Якщо вакуум недостатній, то електрони, що летять, ударяють в молекули газів і перетворюють їх на позитивні іони, які бомбардують і руйнують катод. Іонізація газів збільшує також інерційність і нестабільність роботи лампи і створює додаткові шуми.
Попереднє відкачування повітря роблять форвакуумними насосами, потім продовжують високовакуумними насосами. Крім того, обезгажують електроди шляхом нагріву їх до червоного накалу. Лампу поміщають в змінне магнітне поле, що індукує в електродах вихрові струми, які розігрівають метал.
Для поліпшення вакууму в лампу поміщають газопоглинач (геттер), наприклад шматочок магнію або барії. При розігріванні лампи вказаним вище індукційним способом газопоглинач випаровується і після охолодження осідає на склі балона, покриваючи його дзеркальним шаром (магній) або коричнево-чорним (барій). Цей шар поглинає гази, які можуть виділитися з електродів в процесі роботи лампи.
Розміри балона лампи залежать від її потужності. Щоб температура балона не стала неприпустимо високою, збільшують площу його поверхні. Найчастіше застосовують скляні балони, але у керамічних значно вище термостійкість і механічна міцність.
Металеві (сталеві) балони мають велику міцність і забезпечують хороше екранування лампи від зовнішніх електричних і магнітних полів. Але вони сильно нагріваються, і це призводить до перегрівання електродів.
Останніми роками випуск ламп з металевими балонами припинений.
У лампах старого типу електроди укріплені на скляній ніжці у вигляді трубки, сплюснутої на одному кінці (мал. 15.10, а). У цю ніжку упаяна тяганина з металу, що має однаковий із склом температурний коефіцієнт розширення. Кінці вивідної тяганини приварені до провідників, що йдуть до контактних штирів цоколя.
Утримувачі електродів кріпляться в слюдяних або керамічних пластинах - ізоляторах, завдяки чому фіксується відстань між електродами (мал. 15.10,6).
У ламп пальчикової серії і ряду інших електроди монтуються на плоскій ніжці, що є потовщеною скляною основою балона. У ніжку упаяні провідники (мал. 15.10, в), які зовні виконують роль контактних штирів, а усередині лампи є утримувачами електродів. Катод прямого напруження зазвичай натягається за допомогою пружинки (мал. 15.10, г), щоб він не провисав при подовженні від нагріву.
У лампах є ще деякі допоміжні деталі. До них відносяться утримувачі для геттера, електростатичні екрани, що усувають струми місткостей між окремими
мі лампи або що захищають лампу від дії зовнішніх електричних полів.
Особлива увага приділяється точності зборки і міцності кріплення електродів. Але все таки існує розкид електричних властивостей між окремими екземплярами ламп цього типу. Він пояснюється неоднорідністю деталей, їх випадковими деформаціями при зборці, неточністю зборки, неоднаковістю емісії катодів у різних екземплярів ламп і іншими причинами.
Система виводів від електродів, що служить для підключення лампи до схеми, називається цоколівкою лампи. Скляні лампи з цоколем мають вісім штирів, розташованих у вершинах правильного восьмикутника (мал. 15.11, а). У центрі цоколя знаходиться ключ, т. е. довший штир з виступом, що забезпечує правильну установку лампи. Штирки прийнято нумерувати за годинниковою стрілкою від виступу на ключі. Електростатичний екран, наявний усередині деяких ламп, сполучений з одним з штирків.
У різних ламп електроди з'єднуються з різними штирками. Схеми цоколівки приводяться в довідниках.
При анодній напрузі в сотні вольт усі електроди мають виводи на цоколь. А у ламп на напругу в тисячі вольт виведення анода часто знаходиться нагорі балона.
Висновки електродів у пальчикових ламп зроблені у вигляді семи, або дев'яти, або десяти загострених провідників, упаяних в плоску ніжку і розташованих відповідно у вершинах правильного багатокутника (мал. 15.11,6). Надмініатюрні безцокольні лампи мають виводи від електродів у вигляді тяганини. У потужних ламп виводи від електродів часто роблять в різних місцях балона і на видаленні один від одного, оскільки напруга між цими виводами може бути значною.