Вольт-амперная характеристика

Участки вольт-амперной характеристики диода

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) электровакуумного диода имеет 3 характерных участка:

1. Нелинейный участок. На начальном участке ВАХ ток медленно возрастает при увеличении напряжения на аноде, что объясняется противодействием полю анода объёмного отрицательного заряда электронного облака. По сравнению с током насыщения, анодный ток при очень мал (и не показан на схеме). Его зависимость от напряжения растет экспоненциально, что обуславливается разбросом начальных скоростей электронов. Для полного прекращения анодного тока необходимо приложить некоторое анодное напряжение меньше нуля, называемое запирающим.

2. Участок закона степени трёх вторых. Зависимость анодного тока от напряжения описывается законом степени трёх вторых:

где g — постоянная, зависящая от конфигурации и размеров электродов (первеанс). В простейшей модели первеанс не зависит от состава и температуры катода, в действительности растёт с ростом температуры из-за неравномерного нагрева катода.

3. Участок насыщения. При дальнейшем увеличении напряжения на аноде рост тока замедляется, а затем полностью прекращается, так как все электроны, вылетающие из катода, достигают анода. Дальнейшее увеличение анодного тока при данной величине накала невозможно, поскольку для этого нужны дополнительные электроны, а их взять негде, так как вся эмиссия катода исчерпана. Установившейся анодный ток называется током насыщения. Этот участок описывается законом Ричардсона-Дешмана:

где — универсальная термоэлектронная постоянная Зоммерфельда.

ВАХ анода зависит от напряжения накала — чем больше накал, тем больше крутизна ВАХ и тем больше ток насыщения. Чрезмерное увеличение напряжения накала приводит к уменьшению срока службы лампы.

Основные параметры

К основным параметрам электровакуумного диода относятся:

· Крутизна ВАХ: — изменение анодного тока в мА на 1 В изменения напряжения.

· Дифференциальное сопротивление:

· Максимально допустимое обратное напряжение. При некотором напряжении, приложенном в обратном направлении (то есть изменена полярность катода и анода), происходит пробой диода — проскакивает искра между катодом и анодом, что сопровождается резким возрастанием силы тока.

· Запирающее напряжение — напряжение, необходимое для прекращения тока в диоде.

· Максимально допустимая рассеиваемая мощность.

Крутизна и внутреннее сопротивление являются функциями от анодного напряжения и температуры катода.

Если температура катода постоянна, то в пределах участка «трех вторых» крутизна равна первой производной от функции «трех-вторых».

Маркировка приборов

Электровакуумные диоды маркируются по такому принципу, как и остальные лампы:

1. Первое число обозначает напряжение накала, округлённое до целого.

2. Второй символ обозначает тип электровакуумного прибора. Для диодов:

· Д — одинарный диод.

· Ц — кенотрон (выпрямительный диод)

· X — двойной диод, то есть содержащий два диода в одном корпусе с общим накалом.

· МХ — механотрон-двойной диод

· МУХ — механотрон-двойной диод для измерения углов

3. Следующее число — это порядковый номер разработки прибора.

4. И последний символ — конструктивное выполнение прибора:

· С — стеклянный баллон диаметром более 24 мм без цоколя либо с октальным (восьмиштырьковым) пластмассовым цоколем с ключом.

· П — пальчиковые лампы (стеклянный баллон диаметром 19 или 22,5 мм с жёсткими штыревыми выводами без цоколя).

· Б — миниатюрная серия с гибкими выводами и с диаметром корпуса менее 10 мм.

· А — миниатюрная серия с гибкими выводами и с диаметром корпуса менее 6 мм.

· К — серия ламп в керамическом корпусе.

Если четвертый элемент отсутствует, то это говорит о присутствии металлического корпуса!

Сравнение с полупроводниковыми диодами[

По сравнению с полупроводниковыми диодами в электровакуумных диодах отсутствует обратный ток, и они выдерживают более высокие напряжения. Стойки к ионизирующим излучениям. Однако они обладают гораздо большими размерами и меньшим КПД.

Типы диодов по назначению

· Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.

· Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.

· Детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала

· Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.

· Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.

· Параметрические

· Ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.

· Умножительные

· Настроечные

· Генераторные