Триод

Двойные триоды[править | править код]

Двойной триод с объединённым катодом. Условное графическое обозначение. а1 — анод первого триода, а2 — анод второго триода, с1 — сетка первого триода, с2 — сетка второго триода, к — катод, п — подогреватель катода.

Российский двойной триод 6Н2П

Комбинированные лампы, конструктивно представляющие сборки двух и более индивидуальных триодов, заключенных в общую вакууммированную колбу, называют двойными триодами. Обычно оба триода имеют раздельные и изолированные друг от друга системы электродов — анодов, сеток и катодов. Существуют типы сдвоенных триодов с общим катодом. Практически всегда цепи накала обоих катодов электрически соединены внутри баллона и из баллона выведено только два вывода накала.

В основном, двойные триоды — приборы, предназначенные для работы в усилителях звуковых частот (УНЧ), схемах промышленной автоматики, переключательных схемах. Но существуют и высокочастотные сдвоенные триоды, например, 6Н3П.

На закате ламповой эры, с целью повысить интеграцию ламповых схем, выпускались строенные триоды (конструктив «компактрон» (англ. compactron), где в одном баллоне совмещались три триода, однако эти лампы, в отличие от двойных триодов, не получили массовое распространение. В то время в промышленности наиболее широко применялись маломощные двойные триоды 6Н2П, 6Н1П, 12AX7, 6SN7, 6SL7, другие.

Применение сдвоенных триодов улучшало массогабаритные характеристики электронной аппаратуры.

Отечественные двойные триодыправить | править код

Основная статья: Двойные электровакуумные триоды производства СССР

• 1Н3С — двойной триод, малой мощности, с общим катодом прямого накала. Предназначен для использования в выходных каскадах УНЧ (до 1,5 Вт), работающих в классе В, что позволяет работать с батарейным питанием.
• 6Н5С, 6Н13С — двойной низкочастотный мощный триод, с октальным цоколем, аналог 6AS7. Предназначен для работы в стабилизаторах напряжения. Может эффективно использоваться в высококачественных УНЧ; на базе современных 6Н13С российского производства строится большинство современных бестрансформаторных ламповых усилителей.
• 6Н7С — двойной низкочастотный триод с общим катодом, с октальным цоколем, аналог 6N7. Предназначался для дифференциальных каскадов усилителей НЧ, а также для оконечных каскадов УНЧ, работающих в классе В.
• 6Н8С — низкочастотный двойной триод, c октальным цоколем, аналог 6SN7 — наиболее распространённой лампой в современной аппаратуре. Предназначен для усиления сигналов низкой частоты.
• 6Н9С — низкочастотный двойной триод c высоким коэффициентом усиления, с октальным цоколем, аналог 6SL7. После снятия с производства выпускался аналог в «пальчиковом» корпусе 6Н2П. Предназначен для усиления сигналов высокой[] частоты. Применяется в телевизионной и приёмно-передающей аппаратуре.
• 6Н1П — двойной миниатюрный низкочастотный триод, функциональный аналог 6Н8С и 6DJ8. Отличается более высоким током накала. Производились импульсные версии 6Н1П-И с повышенной предельной эмиссией электронов на катоде.
• 6Н2П — двойной миниатюрный низкочастотный триод с высоким коэффициентом усиления, функциональный аналог 6Н9С. Электрический аналог широко распространенной лампы 12AX7, но несовместим с ней по разводу электрических выводов.
• 6Н3П — двойной миниатюрный высокочастотный триод. Широко применялся в отечественных гражданских радиоприёмниках — на 6Н3П строились блоки преобразования частоты УКВ диапазона.
• 6Н23П — двойной миниатюрный триод, функциональный аналог ECC88. Предназначен для широкополосного усиления напряжения высокой частоты, схем промышленной автоматики.
• 6Н6П, 6Н30П — двойные миниатюрные триоды средней мощности. Предназначены для усиления низкой частоты и работы в импульсных схемах, а также в двухтактных выходных каскадах УНЧ малой мощности. 6Н30П — вероятно, единственная из советских ламп, не имеющих зарубежных аналогов, которая используется в современных зарубежных промышленных изделиях.
• 6Н17Б — двойной малогабаритный триод малой мощности.

Общее назначение электродов

Расходники марки УОНИ используются при следующих условиях:

1. Тип сварки: ручная дуговая.
2. Род тока: постоянный.
3. Полярность: обратная (электрод-положительная).
4. Положение шва в пространстве — любое, кроме вертикального сверху вниз.

На переменном напряжении электрод залипает, дуга часто обрывается. При подключении с прямой полярностью торец проволоки внутри обмазки быстро выгорает, из-за чего длина разряда увеличивается. Не хватает температуры для газификации покрытия, в результате не обеспечивается защита расплава от воздуха.

Позволяет изготавливать с помощью данных расходников изделия и металлоконструкции:

• состоящие из толстостенных заготовок;
• длительно испытывающие большие нагрузки, в т.ч. знакопеременные, давление;
• работающие в условиях низких температур.

Иными словами, электроды УОНИ используют для выполнения соединений, к которым предъявляются особые требования. Они подходят и для исправления дефектов литья.

Работа с такими расходниками требует хорошего уровня мастерства. Начинающим сварщикам рекомендуют применять другие изделия.

Технические характеристики сварочных электродов «УОНИ-13/55»

Рассмотрим основные технические характеристики сварочных электродов «УОНИ-13/55»:

• общая характеристика электродов;
• механические свойства металла сварочного шва;
• химический состав металла сварочного шва;
• пространственные положения сварочного шва;
• величина сварочного тока;
• среднее количество электродов в 1 кг.

Общая характеристика электродов “УОНИ 13/5”

Общая характеристика электродов включает в себя следующие параметры:

• покрытие сварочных электродов: основное;
• коэффициент наплавки, г/А•ч: 9,5;
• производительность наплавки электродов (для диаметра 4,0 мм), кг/ч: 1,4;
• расход электродов на 1 кг наплавленного металла, кг: 1,7.

Механические свойства металла сварочного шва

Сварочный шов, созданный электродами «УОНИ-13/55», имеет следующие механические характеристики:

• предел текучести, МПа – 420;
• предел прочности, МПа – 540;
• относительное удлинение, % – 22;
• ударная вязкость (KCV), Дж/кв. см:
  • при Т = +20°С – 130;
  • при Т = -40°С – 80;
  • при Т = -60°С – 50.

Химический состав металла сварочного шва

В химическом составе сварных швов имеются следующие элементы:

• углерод (С): ≥ 0,07%;
• кремний (Si): ≥ 0,5%;
• марганец (Mn): ≥ 1,35%;
• фосфор (P): ≥ 0,025;
• сера (S): ≥ 0,025.

Величина сварочного тока электродов «УОНИ-13/55»

При сварке, в зависимости от диаметра электрода и пространственного положения шва, рекомендуется устанавливать величины сварочного тока (А), указанные в таблице.

Диаметр, мм/положение швов	Нижнее	Вертикальное	Потолочное
2,0	40…50	35…55	35…55
2,5	50…70	40…65	40…65
3,0	80…100	70…90	70…90
4,0	130…160	130…140	130…140
5,0	180…210	160…180	–

Среднее количество сварочных электродов «УОНИ-13/55» в 1кг

Среднее количество электродов в 1кг в зависимости от их диаметра указано в таблице.

Диаметр сварочных электродов, мм	Среднее количество электродов в 1 кг, шт.
2,0	98
2,5	55
3,0	40
4,0	15

Технологические особенности сварки электродами «УОНИ-13/55»

Сварку стыков рельсов и арматуры рекомендуется производить ванным способом в нижнем положении шва.

Допускается обычная дуговая сварка металлоконструкций и стержней арматуры. Такую сварку производят во всех пространственных положениях шва постоянным током (при обратной полярности) на короткой дуге.

Свариваемые кромки должны быть тщательно очищены от грязи, масла и окалины.

Перед сваркой обязательна прокалка сварочных электродов УОНИ 13/55 при температуре Т = 250…300°С в течение 1 часа.

Диод

Диод является электронно-управляемой лампой, в которой есть два электрода. Диод и триод по аппаратной составляющей отличаются именно количеством электродов, запомните это. На основе физических принципов реализации функционала их делят на такие виды (соответственно, каждый вид делится на целый ряд подвидов):

1. Электровакуумные. Используются для выпрямления тока. При нагревании катода до необходимой температуры (когда происходит термоэлектрическая эмиссия) на анод подают позитивное относительно катода напряжение. Тогда часть освободившихся электронов направляется к аноду и формируется ток диода. Если так не произошло, то электроны возвращаются на катод.

2. Газоразрядные. Используются для усилителей значительной мощности и стабилизации больших напряжений. Представляют собой катод и анод, которые помещены в среду инертного газа или смеси газов под определённым давлением.

3. Полупроводниковые. Возможности применения очень разнообразные. Являются приборами, у которых выпрямлен электрический переход и есть два внешних вывода. В качестве выпрямительного электрического перехода используется электронно-дырочный переход, контакт металла-полупроводника или гиперпереход.

Общее устройство триода

Конструкция и принцип работы триода отличается от диода наличием дополнительного управляющего электрода, называемого сеткой. Она располагается между анодом и катодом, обеспечивая управление электронным потоком путем изменения размеров и полярности напряжения между ней и катодом. Поэтому третий электрод данной лампы известен всем, как управляющая сетка.

Трехэлектродные лампы – триоды были созданы с целью расширения возможностей управления электронным потоком, эмитированным катодом. По своей сути каждый из них это вакуумный триод, в котором поток электронов управляется электрическим полем, созданным с помощью третьего электрода.

Все конструкция, состоящая из нескольких элементов, помещается в стеклянный баллон. Управляющая сетка С расположена между двумя электродами – анодом А и катодом К. Конструктивно она выполнена в виде спирали или сетки из проводников, переплетенных между собой. Соответственно вся система обозначается так, как это представлено на схеме. Такие обозначения приняты во всех радиоэлектронных схемах.

Сами провода изготавливаются из вольфрама, никеля или молибдена. Разогрев катода осуществляется с помощью цепи накала, а цепь анода позволяет создать поле, ускоряющее электроны. В основном вакуумный триод отличается от диода дополнительной возможностью управления анодным током за счет изменяющегося напряжения между катодом и сеткой. Теперь нужно рассмотреть, как работает это устройство.

Характеристики

Характеристики работы триода ECC83.

В технических описаниях триодов обычно приводятся характеристики, связывающие анодный ток (I _a ) с анодным напряжением (V _a ) и сетевым напряжением (V _g ). Отсюда схемотехник может выбрать рабочую точку конкретного триода. Затем выходное напряжение и усиление триода можно оценить графически, нарисовав линию нагрузки на графике.

В примере характеристики, показанной на изображении, предположим, что мы хотим использовать его при анодном напряжении покоя V _a, равном 200 В, и напряжении смещения сетки -1 вольт. Это означает, что ток покоящейся пластины (анода) составляет 2,2 мА (с использованием желтой кривой на графике). В триодном усилителе класса A можно разместить анодный резистор (подключенный между анодом и положительным источником питания). Если мы выберем R _a = 10000 Ом, падение напряжения на нем будет V ₊ — V _a = I _a × R _a = 22. В для выбранного анодного тока I _a = 2,2 мА. Таким образом, нам требуется напряжение источника питания V ₊ = 222V, чтобы получить V _a = 200V на аноде.

Теперь предположим, что мы подаем на напряжение смещения -1 В сигнал с пиковым значением 1 В, так что напряжение сети изменяется в пределах от -,5 В до -1,5 В. Когда V _g = -. 5 В, анодный ток увеличится до 3,1 мА, снижая анодное напряжение до V _a = V ₊ — 10000 Ом × 3,1 мА = 191 В (оранжевая кривая). Когда V _g = -1,5 В, анодный ток уменьшится до 1,4 мА, повышая анодное напряжение до V _a = V ₊ — 10000 Ом × 1,4 мА = 208 В (зеленая кривая). Следовательно, пик-пик сигнала 1 В на входе (сетке) вызывает изменение выходного напряжения примерно на 17 В.

Таким образом достигается усиление сигнала по напряжению. Соотношение этих двух изменений, (или мю ) в данном случае равен 17. Также можно использовать триоды в качестве в которых отсутствует усиление напряжения, но значительно снижается динамический импеданс ; Другими словами, то ток будет (поскольку она также находится в , описанным выше). Усиление напряжения или тока приводит к усилению мощности — основной цели усилительной лампы (в конце концов, только ток или напряжение можно было увеличить, просто используя трансформатор, пассивное устройство).

Общее устройство триода

Конструкция и принцип работы триода отличается от диода наличием дополнительного управляющего электрода, называемого сеткой. Она располагается между анодом и катодом, обеспечивая управление электронным потоком путем изменения размеров и полярности напряжения между ней и катодом. Поэтому третий электрод данной лампы известен всем, как управляющая сетка.

Трехэлектродные лампы – триоды были созданы с целью расширения возможностей управления электронным потоком, эмитированным катодом. По своей сути каждый из них это вакуумный триод, в котором поток электронов управляется электрическим полем, созданным с помощью третьего электрода.

Сами провода изготавливаются из вольфрама, никеля или молибдена. Разогрев катода осуществляется с помощью цепи накала, а цепь анода позволяет создать поле, ускоряющее электроны. В основном вакуумный триод отличается от диода дополнительной возможностью управления анодным током за счет изменяющегося напряжения между катодом и сеткой. Теперь нужно рассмотреть, как работает это устройство.

Триод. Преимущества и недостатки триода

Трехэлектродная лампа — триод — это базовый тип электронных ламп. В предварительных каскадах звуковых усилителей (и в частности, гитарных усилителях) сейчас преимущественно используются именно триоды, так как они вносят наименьшее количество нелинейных искажений. Однако триоду присущи несколько недостатков, основным из которых является высокая проходная емкость — паразитная емкость лампы, возникающая между ее сеткой и анодом, так как фактически, по своей конструкции триод представляет собой цилиндрический конденсатор. Эта емкость приводит к появлению паразитной обратной связи между входом и выходом лампы. Это уменьшает усиление (особенно на высоких частотах) и что еще хуже, может привести к самовозбуждению, то есть усилительный каскад превращается в генератор.

Принцип действия

Вакуумные электронные лампы с подогреваемым катодом

• В результате термоэлектронной эмиссии электроны покидают поверхность катода.
• Под воздействием разности потенциалов между анодом (+) и катодом (-) электроны достигают анода и образуют анодный ток во внешней цепи.
• С помощью дополнительных электродов (сеток) осуществляется управление электронным потоком путём подачи на эти электроды электрического потенциала.

В вакуумных электронных лампах наличие газа ухудшает характеристики лампы.

Газоразрядные электронные лампы

Основным для этого класса устройств является поток ионов в газе, наполняющем лампу. Поток может быть создан, как и в вакуумных устройствах, термоэлектронной эмиссией, а может создаваться разрядом в разреженном газе за счёт напряжённости электрического поля. Как правило, такие лампы используются либо в низкочастотных генераторах (тиратроны), либо в схемах управляемых выпрямителей, часто с высокими выходными токами (игнитрон).

Типы газоразрядных электронных ламп:

• неоновая лампа
• стабилитрон
• ионный разрядник
• тиратрон
• игнитрон

Неоновая лампа

Неоновая лампа — газосветный прибор тлеющего разряда, состоящая из стеклянного баллона, в котором располагаются два электрода (катод и анод). Баллон наполнен инертным газом (неоном) при небольшом давлении. Электроды изготавливаются из неактивированного металла, например никеля, и могут быть различной формы (два цилиндрических, два плоских и др.)

Неоновые лампы излучают оранжево-красное свечение небольшой интенсивности и используются в частности как сигнальные. Неоновую лампу необходимо включать с ограничительным сопротивлением, иначе разряд сразу переходит в дуговой и лампа выходит из строя.

Газоразрядный стабилитрон представляет собой стеклянный баллон, в котором находятся два электрода — катод и анод. Катод имеет форму цилиндра с большой поверхностью, анод — стержень, расположенный вдоль оси катода. Внутренняя поверхность катода активируется. Баллон наполняется аргоном, неоном или смесью газов при давлении в несколько десятков миллиметров ртутного столба. Благодаря большой поверхности катода, напряжение между электродами при значительных изменениях тока остается неизменным.

Параметрами стабилитрона являются: напряжение зажигания, напряжение горения, минимальный и максимальный ток. Величина напряжения стабилизации зависит от вида газа и материала катода, которым наполнен баллон.

Кроме стабилитронов с тлеющим разрядом, описанных выше, существуют стабилитроны с коронным разрядом. Устройство данных стабилитронов схоже со стабилитронами тлеющего разряда. Баллон наполняется водородом при низком давлении. Стабилитроны с коронным разрядом имеют в несколько раз более высокие значения напряжения горения, и позволяют стабилизировать напряжение порядка 300—1000 В и более. Однако ток, проходящий через такой стабилитрон в сотни раз меньше чем у стабилитронов с тлеющим разрядом.

Процесс миниатюризации электронных вакуумных ламп привел к отказу от подогреваемых катодов и переходу на автоэлектронную эмиссию с холодных катодов специальной формы из специально подобранных материалов. Это дает возможность довести размеры устройств до микронных размеров и использовать при их изготовлении стандартные техпроцессы полупроводниковой индустрии. В настоящее время такие конструкции активно исследуются.

Практическое использование

Триод и диод, физика их использования дали возможность качественно шагнуть вперёд развитию всему, что связано с электричеством. Сложно представить без них радиоприёмники, телевизоры, компьютеры, телефоны и много других вещей. Используются диод и триод не только в крупном производстве, но и радиолюбителями и радиоэлектрониками в своих домашних экспериментах. Сложно представить продвинутую печатную плату, которая будет управлять сложной техникой, и в которой не будет электронно-управляемых ламп. Диод и триод имеют весьма широкий спектр использования, поэтому наличие нескольких неиспользованных этих прибор у любого радиолюбителя почти гарантировано. Но при их практическом использовании следует быть осторожным – это приборы, которые работают с напряжением, пускай даже и небольшими, но при игнорировании техники безопасности последствия будут как минимум неприятные.

Теория

Цель работы

Ознакомиться с основными фотометрическими величинами; ознакомиться с принципом работы фотометра; проверить выполнение закона Ламберта для источника света

Полупроводниковые диоды и стабилитроны

Выпрямительные диоды и стабилитроны представляют собой полупроводниковые приборы с одним электронно-дырочным переходом (p–n-переходом).

Одним из свойств p–n-перехода является способность изменять свое сопротивление в зависимости от полярности напряжения внешнего источника. Причем разница сопротивлений при прямом и обратном направлениях тока через p–n-переход может быть настолько велика, что в ряде случаев, например для силовых диодов, можно считать, что ток протекает через диод только в одном направлении – прямом, а в обратном направлении ток настолько мал, что им можно пренебречь. Прямое направление – это когда электрическое поле внешнего источника направлено навстречу электрическому полю p–n- перехода, а обратное – когда направления этих электрических полей совпадают. Полупроводниковые диоды, использующие вентильное свойство p–n-перехода, называются выпрямительными диодами и широко используются в различных устройствах для выпрямления переменного тока.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеализированного p–n-перехода описывается известным уравнением

где \(I_0\) – обратный ток p–n-перехода; \(q\) – заряд электрона \(q=1,6\cdot 10^{-19}\ Кл\); \(k\) – постоянная Больцмана \(k = 1,38⋅10^{-23} Дж\cdot град\); \(T\) – температура в градусах Кельвина.

Графическое изображение этой зависимости представлено на рис. 1.1.

Вольт-амперная характеристика имеет явно выраженную нелинейность, что предопределяет зависимость сопротивления диода от положения рабочей точки.

Различают сопротивление статическое \(R_{ст}\) и динамическое \(R_{дин}\). Статическое сопротивление \(R_{ст}\), например в точке А (рис. 1.1), определяется как отношение напряжения \(U_A\) и тока \(I_A\), соответствующих этой точке: \(R_{ст} = \frac{U_A}{I_A} = tg{\alpha}\)

Динамическое сопротивление определяется как отношение приращений напряжения и тока (рис. 1.1): \(R_{дин} = \frac{\Delta U}{\Delta I}\);

Рис. 1.1

При малых значениях отклонений \(∆U\) и \(ΔI\) можно пренебречь нелинейностью участка АВ характеристики и считать его гипотенузой прямоугольного треугольника АВС, тогда \(R_{дин} = tgβ\).

Если продолжить линейный участок прямой ветви вольт-амперной характеристики до пересечения с осью абсцисс, то получим точку \(U_0\) – напряжение отсечки, которое отделяет начальный пологий участок характеристики, где динамическое сопротивление \(R_{дин}\) сравнительно велико от круто изменяющегося участка, где \(R_{дин}\) мало.

При протекании через диод прямого тока полупроводниковая структура нагревается, и если температура превысит при этом предельно допустимое значение, то произойдет разрушение кристаллической решетки полупроводника и диод выйдет из строя. Поэтому величина прямого тока диода ограничивается предельно допустимым значением \(I_{пр.max}\) при заданных условиях охлаждения.

Если увеличивать напряжение, приложенное в обратном направлении к диоду, то сначала обратный ток будет изменяться незначительно, а затем при определенной величине \(U_{проб}\) начнется его быстрое увеличение (рис. 1.2), что говорит о наступлении пробоя p–n-перехода. Существуют несколько видов пробоя p–n-перехода в зависимости от концентрации примесей в полупроводнике, от ширины p–n-перехода и температуры:

• обратимый (электрический пробой);
• необратимые (тепловой и поверхностный пробои).

Необратимый пробой для полупроводникового прибора является нерабочим и недопустимым режимом.

Рис. 1.2

Поэтому в паспортных данных диода всегда указывается предельно допустимое обратное напряжение \(U_{проб}\) (напряжение лавинообразования), соответствующее началу пробоя p–n-перехода. Обратное номинальное значение напряжения составляет обычно \(0,5\ U_{проб}\) и определяет класс прибора по напряжению. Так, класс 1 соответствует 100 В обратного напряжения, класс 2 – 200 В и т. д.

В некоторых случаях этот режим пробоя используют для получения круто нарастающего участка ВАХ, когда малому приращению напряжения \(∆U\) соответствует большое изменение тока \(ΔI\) (рис. 1.2). Диоды, работающие в таком режиме, называются стабилитронами, т. к. в рабочем диапазоне при изменении обратного тока от \(i_{обр. min}\) до \(i_{обр. max}\) напряжение на диоде остается почти неизменным, стабильным. Поэтому для стабилитронов рабочим является участок пробоя на обратной ветви ВАХ, а напряжение пробоя (напряжение стабилизации) является одним из основных параметров.

Ход работы

Упражнение 1.
Снятие статических анодных характеристик.

1. Собрать схему (рис. 5), соблюдая
полярность.

2. Включить источник питания. Напряжение
на сетке установить равным нулю, т.е. U_с =
0.

Рис. 5

3. Снять анодную характеристику, повышая
анодное напряжение U_а от 0 В до 200 В через 20 В.

4. Провести те же измерения при различных
значениях напряжения на сетке (U_с = -2 В; U_с =
2 В). Данные измерений занести в таблицу 1.

Таблица
1

5. Построить семейство статических анодных
характеристик, откладывая по оси абсцисс значения U_а в
вольтах, а по оси ординат значения I_а в
миллиамперах (см. рис.2 а).

Упражнение 2.
Снятие сеточных характеристик.

1. С помощью реостата R₁
установить значение анодного напряжения в пределах 80÷160 В.

2. Изменяя сеточное напряжение через 1В и
поддерживая анодное напряжение на выбранном уровне, снять зависимость тока от
напряжения на сетке.

3. Выбрав значение анодного напряжения на
другом уровне, повторить измерения, указанные в предыдущем пункте. Данные
занести в таблицу 2.

Таблица 2

U_с, В

U_а = …, В

I_а, мА

U_а = …, В

I_а, мА

4. По результатам измерений построить
сеточные характеристики.

Упражнение 3.
Определение параметров трехэлектродной лампы.

Используя семейство статических сеточных
характеристик и семейство статических анодных характеристик, определить
величины R_i, S, , руководствуясь методикой, изложенной в
разделе «Параметры вакуумного триода».