Трехэлектродная лампа (триод)

Одним из очень важных положительных качеств электронных ламп является практическая безынерционность их работы. Объясняется это тем, что электроны являются самыми легкими подвижными носителями тока и даже при очень быстрых изменениях напряжения на электродах ток в лампе столь же быстро успевает изменяться.

триод

В электронной лампе удобно управлять током с помощью дополнительного электрода, который помещают между катодом и анодом и называют сеткой. Сетку располагают близко к катоду, и поэтому даже при небольшом напряжении, подаваемом между сеткой п катодом, в зазоре между ними создается сильное электрическое поле, оказывающее сильное влияние на анодный ток лампы.

Обычно сетку изготавливают в виде проволочной спирали, навитой с небольшим зазором вокруг катода. Анод делают в форме сплошной цилиндрической поверхности, охватывающей сетку и катод. Электронную лампу с сеткой называют трехэлектродной лампой или триодом (рис. 20.12, α). Условное изображение триода показано на рис. 20.12, б (А — анод, К — катод, С— сетка). При отсутствии заряда на сетке в анодной цепи лампы течет определенный ток, создаваемый анодной батареей. Если на сетку подать отрицательное напряжение (т. е. ее потенциал станет ниже, чем у катода), то между сеткой и катодом появится поле, которое будет тормозить движение свободных электронов к аноду. Преодолеть это тормозящее действие поля и пролететь сквозь сетку к аноду смогут только те электроны, которые обладают достаточной кинетической энергией; остальные электроны будут отброшены полем к катоду. В результате ток в анодной цепи резко упадет, а при достаточно низком потенциале сетки ток совсем прекратится (рис. 20.13, α).

сеточная характеристика лампы

Наименьшее напряжение между сеткой и катодом, при котором ток в лампе прекращается, называют запирающим напряжением (U3). Если сеточное напряжение меньше запирающего, то в анодной цепи будет идти ток (рис. 20.13, б), и при изменениях сеточного напряжения на небольшую величину ток будет сильно изменяться. На рис. 20.13, в показана зависимость анодного тока лампы Iα от сеточного напряжения Uc (сеточная характеристика лампы).

схема усилителя

Таким образом, электронную лампу можно использовать для усиления электрических сигналов. На рис. 20.14 изображена схема усилителя. На сетку лампы подается постоянное напряжение Uсм от батареи смещения Бсм и переменное напряжение Uсигн, которое необходимо усилить. Для каждого значения напряжения на сетке Uс = Ucm+Uсигн на сеточной характеристике (рис. 20.15, α) можно найти соответствующее значение анодного тока и получить его график (рис. 20.15, в); изменения анодного тока повторяют изменения напряжения на сетке Uсигн (рис.20.15, б, в). Пропорционально анодному току изменяется напряжение на сопротивлении нагрузки Uн = IaRн (рис. 20.15, г), причем изменения этого напряжения могут и десятки и даже сотни раз превосходить вызвавшие их изменения сеточного напряжения.

Анодный ток в лампе изменяется пропорционально сеточному напряжению, если напряжение на сетке Uс не выходит за пределы линейного участка сеточной характеристики (рис. 20.13, е). Если потенциал сетки окажется положительным относительно катода, то приращения анодного тока будут уже непропорциональны приращениям Uс (т. е. электрические сигналы при усилении будут искажаться). Кроме того, электроны частично начнут оседать на сетке, создавая ток в цепи сетки и нагружая источник сигнала. Это также приводит к искажению принятых сигналов. Таким образом, потенциал сетки всегда должен оставаться отрицательным относительно катода. Для этого в цепь сетки включают батарею смещения (Uсм па рис. 20.14), которая создает отрицательное смещение Uсм на сетке (рис. 20.15).

сеточная характеристика