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 φ_к = 0, то φ_а = и_a, φ_с = и_с, тогда

; (10.9)

; (10.10)

(10.11)

Рассмотрим плоскую модель триода (рис. 10.5, а), полагая, что заряды q_a, q_c и q_к равномерно распределены по поверхностям электродов. Учтем, что потенциал любой точки разрядного промежутка определяется суммарным влиянием заря­дов q_a, q_c и q_к. Если q_c = 0, то распределение потенциала внешнего электрического поля аналогично распределению потенциала в диоде. Для того чтобы получить q_c = 0, на сетку надо подать напряжение u_0з, которое называется напряжением ну­левого заряда. Величина этого напряжения может быть найдена из (10.10) путем подстановки в него q_c = 0:

(10.12)

Если заряд сетки q_c ≠ 0, то потенциал точек в околосеточном пространстве изме­нится, и поле окажется неоднородным. При q_c < 0 потенциал просвета между про­волоками сетки окажется выше потенциала проволок сетки, а при q_с > 0 — ниже. Эквипотенциальные линии, соединяющие точки одинакового потенциала, при q_c = 0 проходят параллельно плоскости катода, при q_c < 0 они прогибаются вниз, а при q_c > 0 — вверх. При наличии объемного заряда снижается потенциал всех точек разрядного промежутка, и около катода образуется потенциальный минимум |φ_т|. На рис. 10.5, б показаны потенциальные диаграммы для различных напря­жений на сетке с учетом объемного заряда. Если и_с = и_0з, то потенциальная диаг­рамма, характеризующая распределение потенциала по линии, проходящей че­рез середину просвета, проходит выше точки и_0з. Если и_с > и_0з, то заряд сетки положителен, и потенциальная диаграмма по просвету проходит выше точки и_с > и_Оя. Если и_с < и_0з, то заряд сетки отрицателен, и потенциальная диаграмма проходит ниже точки и_с < и_0з. На рис. 10.5, б представлены также потенциаль­ные диаграммы при и_с = 0 и и_с < 0. Из приведенных диаграмм следует, что измене­ние напряжения и_с изменяет величину тормозящего потенциала |φ_т| и катодного тока i_к. 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 |φ_т| 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 С_ск — емкость сетка—катод;

С_ак — емкость анод—катод.

Заряд катода диода равен

(10.14)

Где — емкость анод—катод эквивалентного диода.

Из равенства зарядов q_т и q_д 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.