Токораспределение в триоде
Токораспределением называется процесс распределения электронного потока между электродами триода. При ис < О практически все электроны, покинувшие катод, попадают на анод, и ток анода можно считать равным катодному току, а ток сетки равным нулю. При ис > О некоторая часть электронов попадает на сетку, поэтому анодный ток оказывается меньше катодного:
(10.21)
Здесь ά — коэффициент передачи катодного тока, показывающий, какая часть электронов, покинувших катод, попадает на анод.
Ток сетки также составляет часть катодного тока. Он равен
(10.22)
Количество электронов, попадающих на тот или иной электрод, определяется траекториями их движения. При изменении напряжений на электродах изменяются траектории движения электронов и, следовательно, коэффициент ά.
На рис. 10.6 показаны траектории движения электронов для различных напряжений на сетке. Если ис = и0з, то заряд сетки qc = 0 и эквипотенциальные линии параллельны плоскости катода, а траектории движения электронов перпендикулярны ей (рис. 10.6, а). В этом случае электроны, выходящие из катода под проволоками сетки, попадают на сетку, а электроны, выходящие с участков катода, расположенных под просветами сетки, попадают на анод. Траектории электронов, разделяющие электронный поток на две части, называются граничными. В данном случае они касаются проволок сетки. Коэффициент а определяется соотношением ά = b/р, где р — шаг сетки, b — ширина участка, с которого электроны попадают на анод.
Если ис < и0з, то заряд сетки оказывается отрицательным, и эквипотенциальные линии прогибаются вниз (рис. 10.6, б). Силы поля, направленные перпендикулярно эквипотенциальным линиям, прижимают электроны к середине просвета, и траектории электронов искривляются так, что ширина участка b увеличивается и коэффициент ά возрастает.
Если ис > и0з, то заряд сетки становится положительным, и эквипотенциальные линии прогибаются вверх (рис. 10.6, в), траектории электронов искривляются так, что ширина участка b уменьшается, и коэффициент ά становится меньше. Если ис > иа, то на участке сетка—анод существует тормозящее электрическое поле (рис. 10.6, г). В это поле электроны влетают под разными углами β со скорость υс которую можно разложить на нормальную υн и тангенциальную υт составляющие. На анод могут попасть только те электроны, кинетическая энергия которых m* υн /2 больше (или равна) энергии тормозящего поля q(uc - иа). В этом случае часть электронов, влетевших в промежуток сетка—анод под углами β > βкр, возвращается назад, не достигнув анода. Часть возвращающихся электронов попадает на проволоки сетки, а другая часть попадает в околокатодную область, в результате чего возрастает потенциальный барьер |φт|.
Режим работы, когда электроны попадают на сетку только в результате прямого перехвата их проволоками сетки, называется режимом перехвата. В этом режиме граничные траектории электронов касаются проволок сетки, и коэффициент а изменяется сравнительно слабо. Режим работы, когда некоторая часть электронов, прошедших через просветы между проволоками сетки, возвращается назад, называется режимом возврата. В этом режиме граничные траектории касаются поверхности анода, и коэффициент а сильно изменяется при изменении ис или иа. В режиме возврата торможение электронов в промежутке сетка—анод ведет к увеличению объемной плотности заряда, в результате чего в этом промежутке может возникнуть второй потенциальный барьер. Граница раздела между режимами возврата и перехвата определяется геометрическими размерами электродов и плотностью объемного заряда.