Электрическое поле в триоде
Внешнее электрическое поле, так же как и в диоде, создается зарядами на электродах, появляющимися при подаче на электроды внешних напряжений, а поле пространственного заряда создается объемным отрицательным зарядом и наведенными положительными зарядами. Величина зарядов, создающих внешнее поле, определяется уравнениями
; (10.6)
; (10.7)
(10.8)
Если φк = 0, то φа = иa, φс = ис, тогда
; (10.9)
; (10.10)
(10.11)
Рассмотрим плоскую модель триода (рис. 10.5, а), полагая, что заряды qa, qc и qк равномерно распределены по поверхностям электродов. Учтем, что потенциал любой точки разрядного промежутка определяется суммарным влиянием зарядов qa, qc и qк. Если qc = 0, то распределение потенциала внешнего электрического поля аналогично распределению потенциала в диоде. Для того чтобы получить qc = 0, на сетку надо подать напряжение u0з, которое называется напряжением нулевого заряда. Величина этого напряжения может быть найдена из (10.10) путем подстановки в него qc = 0:
(10.12)
Если заряд сетки qc ≠ 0, то потенциал точек в околосеточном пространстве изменится, и поле окажется неоднородным. При qc < 0 потенциал просвета между проволоками сетки окажется выше потенциала проволок сетки, а при qс > 0 — ниже. Эквипотенциальные линии, соединяющие точки одинакового потенциала, при qc = 0 проходят параллельно плоскости катода, при qc < 0 они прогибаются вниз, а при qc > 0 — вверх. При наличии объемного заряда снижается потенциал всех точек разрядного промежутка, и около катода образуется потенциальный минимум |φт|. На рис. 10.5, б показаны потенциальные диаграммы для различных напряжений на сетке с учетом объемного заряда. Если ис = и0з, то потенциальная диаграмма, характеризующая распределение потенциала по линии, проходящей через середину просвета, проходит выше точки и0з. Если ис > и0з, то заряд сетки положителен, и потенциальная диаграмма по просвету проходит выше точки ис > иОя. Если ис < и0з, то заряд сетки отрицателен, и потенциальная диаграмма проходит ниже точки ис < и0з. На рис. 10.5, б представлены также потенциальные диаграммы при ис = 0 и ис < 0. Из приведенных диаграмм следует, что изменение напряжения ис изменяет величину тормозящего потенциала |φт| и катодного тока iк. На распределение потенциала влияет также анодное напряжение, но это влияние более слабое.
Действующее напряжение
Для сравнительной оценки воздействия полей анода и сетки на потенциальный барьер |φт| поле в околокатодной области можно рассматривать как поле, созданное некоторым сплошным электродом, расположенным в плоскости сетки. Иначе говоря, триод можно заменить эквивалентным диодом. Напряжение, приложенное к аноду эквивалентного диода, при котором поле в околокатодной области будет таким же, как и в триоде, называется действующим напряжением.
Эквивалентность полей эквивалентного диода и триода определяется при равенстве зарядов, индуцированных на поверхностях катодов диода и триода. Заряд катода триода равен
(10.13)
где Сск — емкость сетка—катод;
Сак — емкость анод—катод.
Заряд катода диода равен
(10.14)
Где 
— емкость анод—катод эквивалентного диода.
Из равенства зарядов qт и qд следует:
(10.15)
Введем обозначение;
(10.16)
Тогда
(10.17)
Величина D называется проницаемостью сетки. Она характеризует проникновение поля анода в околокатодную область, то есть учитывает ослабление действия этого поля на потенциальный барьер у катода по сравнению с действием поля сетки. Чем гуще сетка, тем меньше проницаемость. Как правило, D << 1, поэтому:
(10.18)
Введение понятия о действующем напряжении позволяет применить закон степени трех вторых для расчета катодного тока триода:
(10.19)
Пользуясь соотношением (10.19), можно определить величину напряжения запирания, при котором катодный ток становится равным нулю:
(10.20)
Таким образом, чем выше анодное напряжение, тем больше отрицательное напряжение запирания.