No Image

Схема включения лампового диода

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
11 марта 2020

Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.

Термин

Если разложить термин на части, их получится всего две – «ди» и «од». Можно заметить, что это – слово не имеющее корня, и состоящее лишь из приставки и суффикса. В общем этот термина означает двухполюсник, или точнее – устройство имеющее 2 функциональных вывода. По логике, этим термином можно было бы обозначить любое устройство, имеющее 2 вывода, будь то резистор, конденсатор, или например, утюг и другие однофазные электроприборы, имеющие 2 вывода . Да, представить такое – можно поржать от души: нас окружают сплошь одни диоды . Но все приборы имеют свои вполне логичные названия, а диодами принято называть 2 типа устройств.

Первый из них, это предшественник полупроводникового диодаламповый диод. На самом деле это устройство имеет не 2, а 3 или 4 вывода, но из них функциональных* всё равно два.

Второй прибор, это полупроводниковый диод, имеющий два вывода.

Описание

Ламповый диод

Ламповый диод, это один из представителей вакуумных приборов. В основе принципа его работы лежит явление термоэлектронной эмиссии раскалённого тела. Металлическая спираль катода разогревается до высокой температуры (накал), при которой большая часть свободных электронов находится в возбуждённом состоянии, готовых в любой момент сорваться с поверхности спирали во внешнее пространство. Когда к раскалённому катоду подключается источник электронов (минус, или скажем так, электрод с большим электрическим потенциалом по отношению к аноду), а от анода отводится их излишек (подключением плюса источника питания или другого узла электрической схемы с меньшим электрическим потенциалом по отношению к катоду), высокий температурный фон катодного пространства (сильное колебательное возмущение) позволяет большому количеству свободных электронов относительно свободно покидать поверхность металла катодной нити, распространяясь в свободном пространстве. Достигая холодного анода, они легко осаждаются на нём. Такая миграция электронов обуславливает проводимость лампового диода, когда к его аноду подключен положительный, а к катоду отрицательный полюс питания. При смене полярности, избыток электронов по отношению к противоположному выводу диода оказывается на стороне холодного анода. Поскольку его температура значительно ниже, чем у раскалённого катода, электроны на его поверхности будут в сравнительно спокойном состоянии, их эмиссия во внешнее пространство будет ничтожно мала, и с избытком будет компенсироваться всё той же эмиссией электронов с горячего катода. Подробней работу лампового диода мы рассмотрим отдельно. Схематично конструкция ламповых диодов изображена на рисунке 1.

Читайте также:  Циркулярка из ушм своими руками

Рисунок 1. Устройство лампового диода.

Полупроводниковый диод

Полупроводниковый диод, это целое семейство устройств, рабочим телом которых является полупроводниковый материал. В зависимости от назначения, диоды имеют отличающиеся друг от друга вольтамперные характеристики и области их применения. Основные общие черты этих приборов – полупроводниковый p-n (n-p) переход, 2 вывода (катод и анод), хорошая проводимость при прямом включении (низко-потенциальный плюс к аноду, высокопотенциальный минус к катоду) и высокое электрическое сопротивление при обратном включении, вплоть до увеличения напряжения на выводах до пробоя p-n перехода. Принцип действия диодов мы подробно будем рассматривать при изучении их разновидностей в отдельности. Пока достаточно просто усвоить одно важное свойство диода – он проводит ток в прямом направлении и не проводит (закрывается) в обратном.

Устройство полупроводникового диода представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Устройство полупроводниковых диодов. а) точечного; б) плоскостного, изготовленного сплавным метом; в) плоскостного, изготовленного диффузионным методом.

Благодаря различным технологиям изготовления, диоды обладают разными свойствами и находят самое разнообразное применение в электронике и электротехнике.

Примерно в то же время, когда Эдисон обнаружил почернение баллонов осветительных ламп, это явление исследовал также Амброз Флеминг, занимавшийся усовершенствованием детектора Маркони для обнаружения ра-

Рис. 3.1. Схематическое изображение лампового диода Флеминга. Катод и анод заключены в откачанный стеклянный баллон.

диоволн. В 1904 году он запатентовал свою «пульсирующую» лампу, названную так по той причине, что она позволяет пропускать ток только в одном направлении.

На рис. 3.1 показано схематическое изображение лампового диода (двух- электродной лампы), как теперь принято называть изобретение Флеминга. Нить накаливания окружена свернутой в цилиндр пластиной, обычно называемой анодом, поскольку ее потенциал, как правило, поддерживается положительным по отношению к нити. Аналогично нить обычно называют катодом. На рис. 3.2 приведено обозначение диода на схемах, где явным образом указаны катод и анод.

приведенную на рис. 1.11. В отличие от />-л-перехода, в ламповом диоде небольшой ток течет в прямом направлении при нулевом напряжении на диоде. Это происходит потому, что нить испускает электроны, отрывающиеся от интенсивно колеблющихся при высокой температуре атомов, и электроны имеют при этом определенную скорость. Малая доля этих электронов достигает анода даже в отсутствие способствующего этому электрического поля.

Читайте также:  Веерный механизм для обувницы

Когда на анод подается небольшое положительное напряжение, большее число электронов притягивается им. Однако не все электроны, эмит- тированные катодом, достигают анода, так как большое облако электронов между катодом и анодом действует как отрицательный пространственный заряд, оказывающий отталкивающее действие на испускаемые катодом электроны. Можно сказать, что этот эффект торможения подобен действию обедненного слоя в полупроводниковом />-л-переходе. По мере того как на анод подается все большее положительное напряжение, эффект пространственного заряда ослабевает, и все большее и большее число электронов достигает анода.

Если анод сделать отрицательным относительно катода, то электроны, испускаемые катодом, будут отталкиваться обратно к катоду, и в конце концов ток вовсе перестает течь, когда отрицательное напряжение на аноде становится равным нескольким вольтам. Обратите внимание, что при хорошем вакууме отсутствуют неосновые носители, которые могли бы вызвать обратный ток утечки. Все же из-за остатков газа в откачанном баллоне и из-за утечки по поверхности стекла какой-то обратный ток существует. Но этот ток совершенно другой природы по сравнению с р-п-переходом, где наличие неосновных носителей теплового происхождения непосредственно влияет на работу этого полупроводникового прибора.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Кенотрон -ламповый диод, простейшая радиолампа, в которой помимо катода, имеется ещё один электрод — анод, представляющий собой пустотелый металлический цилиндр, огибающий катод. Оба электрода помещают в стеклянный (керамический или металлический) баллон, из которого откачан воздух.

Свойства кенотрона

Для исследования свойств кенотрона составим схему, показанную на рисунке. В этой схеме источник ЭДС Ен служит для нагрева катода, а источник ЭДС Еа создаёт в пространстве между анодом и катодом электрическое поле. (Накал Ен может быть и переменного тока.) Так как положительный зажим источника Еа подсоединён к аноду диода, а отрицательных зажим — к катоду, то образованное электрическое поле для электронов будет ускоряющим. Под действием этого поля электроны, вылетевшие из катода, будут двигаться по направлению к аноду. Если напряжение источника Еа мало, то и действующее между катодом и анодом поле также невелико, и поэтому не все электроны, вылетевшие из катода, достигнут анода.

Читайте также:  Lm339n схема блока питания

Некоторая их часть группируется около катода, создавая электронное облако (пространственный заряд отрицательного знака). Это облако образует вблизи катода кенотрона тормозящее электрическое поле, заставляющее электроны, вылетевшие из катода, возвращаться обратно к нему.

Пространственный заряд

Работу диода в данной схеме можно представить следующим образом: при нагреве катода с его поверхности будут излучаться электроны, часть которых под действием сил электрического поля устремится к аноду, образуя поток электронов, обратный по направлению анодному току Ia, а другая часть образует пространственный заряд. Этот заряд частично рассасывается под действием сил электрического поля между анодом и катодом, но тут же пополняется другими электронами, вырвавшимися с катода. По мере возрастания анодного напряжения увеличивается число электронов, захватываемых электрическим полем и достигающих анода. Вследствие этого анодный ток кенотрона возрастает, а плотность пространственного заряда уменьшается.

При определённом напряжении на аноде пространственный заряд полностью рассасывается и анодный ток достигает максимального значения. Для диода с катодом из вольфрама далее наступает так называемый режим насыщения. При нём, несмотря на дальнейшее увеличение анодного напряжения, анодный ток более не возрастает. В диоде с оксидным катодом явление насыщения не наблюдается, и его анодный ток при увеличении анодного напряжения будет всё более возрастать за счёт вырывания электронов из катода электрическим полем (электростатическая эмиссия). Такое нарастание тока будет происходить вплоть до полного разрушения катода.

В качестве эксперимента, изменим полярность источника Еа. В этом случае к аноду диода будет присоединён отрицательный зажим источника, а к катоду — положительный. Электрическое поле внутри диода из ускоряющего превратится в тормозящее. Под действием этого поля все электроны, вырвавшиеся с катода возвратятся обратно. Ток через этот диод протекать не будет.

Вывод, диод обладает свойством односторонней проводимости и пропускает ток лишь в том случае, если внешнее напряжение приложено к аноду в положительной полярности. Это свойство диода (он же кенотрон) является основным, и в какой бы схеме он не работал, какие бы функции не выполняла схема, работа самого диода всегда основана на свойстве односторонней проводимости.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector