регистрация /  вход

Исследование электровакуумного триода в рамках виртуального эксперимента (стр. 1 из 6)

Кафедра: общей и теоретической физики.

Курсовая работа
на тему:

«Исследование электровакуумного триода в рамках виртуального эксперимента»

Тула 2009 г


Содержание

Введение

Историческая справка

Принципы устройства и работы электровакуумных приборов

Общие сведения об электровакуумных приборах и их классификация

Устройство и принцип работы диода

Устройство и принцип работы триода

Электронная эмиссия

Триоды.

Физические процессы

Токораспределение

Характеристики

Построение характеристик ламп в EWB

Список используемой литературы


Введение

В последние годы в среде отечественных радиолюбителей возродился интерес к конструированию и сборке ламповых усилителей звуковых частот. В немалой степени это связано с активными пропагандистскими действиями производителей и продавцов аудиотехники. Ламповые усилители низкой частоты обладают, по сравнению с транзисторными, рядом особенностей и преимуществ. Это хорошо известно аудиоконструкторам со стажем, заставшим эпоху рассвета ламповой техники. Разумеется, успех не обеспечивается автоматически, одним присутствием в тракте вакуумной лампы, и неудачных ламповых конструкций известно не меньше чем транзисторных. Лишь обладая полной информацией об электрических и магнитных процессах в усилителях, можно в полной мере реализовать преимущества и нивелировать недостатки ламп.

Основы конструирования звуковых усилителей были заложены несколько десятилетий назад. За прошедшие годы многое изменилось. Появились новые источники звукозаписи, новые материалы; одни отрасли развивались, другие деградировали. О лампах вспоминают, когда нужна естественность звучания, натуральность тембров музыкальных инструментов, а не сногсшибательные технические характеристики. Это совсем не значит, что измерения в ламповых схемах не нужны. Напротив, именно квалифицированные расчеты и измерения позволяют безошибочно ориентироваться в схемных топологиях и режимах.

С развитием компьютерной техники проектировщики все чаще моделируют схемы на компьютерах. Это объясняется прежде всего тем, что физическое моделирование более трудоемко чем математическое на компьютере. Компьютерная программа позволяет без вычислений и пайки, позволяет быстро ответить на вопрос: «А что будет, если…?»

Что бы изучать современную радиоэлектронику, надо прежде всего знать принципы устройства и физические основы работы этих приборов, определяющие возможность их применения в радиоэлектронной аппаратуре.

Данная работа направлена на изучение электровакуумных приборов на примере триода. Только происходить это будет не в совсем привычных условия, а в рамках виртуального эксперимента.

Историческая справка

В 1904 г. английский ученый Дж. Флеминг создал первую электронную лампу - диод. Из герметичного стеклянного корпуса лампы выкачан воздух, внутри находятся два электрода – катод и анод. Анодом служит металлическая пластинка, а катод в простейшем виде представляет собой тонкую вольфрамовую нить, нагреваемую электрическим током. Из раскаленного металла вылетают электроны – отрицательно заряженные частицы. Когда на анод подаётся положительный электрический заряд, он начинает притягивать отрицательно заряженные электроны. Через лампу идёт электрический ток, который называют анодным. Если на анод подать отрицательный заряд, он станет отталкивать и вылетающие электроны и возвращать их обратно на катод. Анодный ток будет равен нулю – диод «заперт». Свойство двухэлектродной лампы проводит ток только в одном направлении (от катода к аноду) используется в различных радиоприёмных устройствах и для выпрямления переменного тока – преобразования его в постоянный.

Через два года после изобретения Флемингом диода, в 1906г., американский учёный и предприниматель Ли Форест (1873 - 1961) разработал трёхэлектродную лампу, или триод. В триоде между катодом и анодом размещён ещё один электрод – управляющая сетка. Если на сетку подать положительный электрический потенциал, она ускорит движение электронов к аноду; если отрицательный – движение электронов прекратится и лампа «запрётся». А это значит, что слабые электрические колебания, поданные на сетку, вызовут точно такие же колебания анодного тока. Произойдёт усиление сигнала в сотни и тысячи раз. Триоды появились, когда во всём мире бурно развивалась радиотехника, проводились опыты по радиосвязи между разными городами и странами. Триоды стали неотъемлемой частью усилителей радиоприёмных устройств. По мере развития радиотехники были сконструированы более сложны лампы – тетроды, пентоды и т. д. Электроны стали ускорять, замедлять, собирать в пучок.

В конце XIX века немецкому физику Карлу Фердинанду Брауну (1850 - 1918) пришла мысль использовать электронный пучок как своего рода световой карандаш. Если направить сфокусированный пучок электронов на экран, покрытый специальным веществом – люминофором, то экран начинает светиться в том месте, где они в него ударяют, перемещая электронный луч электрическими или магнитными полями, можно рисовать на экране линии. При изменении плотности потока электронов яркость свечения меняется, что позволяет рисовать лучом не только линии, но и движущиеся чёрно – белые картинки. В 1909 году за достижения в области беспроволочной передачи информации К. Браун был удостоен Нобелевской премии.

Принципы устройства и работы электровакуумных приборов

Общие сведения об электровакуумных приборах и их классификация

С помощью электровакуумных приборов (ЭВП) можно преобразовывать электрические величины, например ток или напряжение, по форме, значению и частоте, а также энергию излучения и обратно. Можно осуществить сложное преобразование оптического изображения в электрический ток специальной формы или наоборот (в телевизионных и осциллографических трубках). Можно регулировать электрические, световые и другие величины плавно или ступенями с большой или малой скоростью и с малыми затратами энергии на сам процесс регулирования, т. е. без значительного снижения КПД. Малая инерционность, характерная для ЭВП, позволяет применять их в огромном диапазоне частот от нуля до 1012 Гц.

Эти достоинства ЭВП обусловили их использование для выпрямления, усиления, генерации, преобразования частоты, осциллографии электрических и неэлектрических явлений, автоматического управления и регулирования, передачи и приема телевизионных изображений, различных измерений и других процессов.

Электровакуумными приборами называют приборы, в которых рабочее пространство, изолированное газонепроницаемой оболочкой, имеет высокую степень разрежения или заполнено специальной средой (пары или газы) и действие которых основано на использовании электрических явлений в вакууме или газе.

Под вакуумом следует понимать состояние газа, в частности воздуха, при давлениях ниже атмосферного. Применительно к ЭВП понятие «вакуум» определяют исходя из характера движения электронов. Если электроны движутся в пространстве свободно, не сталкиваясь с оставшимися после откачки газа молекулами, то говорят о вакууме. А если электроны сталкиваются с молекулами газа, то следует говорить просто о разреженном газе.

Электровакуумные приборы делятся на электронные, в которых проходит чисто электронный ток в вакууме, и ионные (газоразрядные), для которых характерен электрический разряд в газе (или парах).

В электронных приборах ионизация практически отсутствует, а разрежение газа давлением менее 100 мкПа, характерным для высокого вакуума.

В ионных приборах давление бывает 133*10-3 Па и выше. При этом значительная часть движущихся электронов сталкивается с молекулами газа и ионизирует их.

Есть еще одна группа проводниковых (безразрядных) ЭВП. Их действие основано на использовании явлений, связанных с электрическим током твердых или жидких проводниках, находящихся в разряженном газе. В этих приборах электрического заряда в газе или в вакууме нет. К ним относятся лампы накаливания, стабилизаторы тока, вакуумные конденсаторы и др.

Особую группу ЭВП составляют электронные лампы, предназначенные для различных преобразований электрических величин. Эти лампы бывают генераторными, усилительными, выпрямительными, частотно-преобразовательными, детекторными, измерительными и др.

В зависимости от рабочих частот электронные лампы подразделяются на низкочастотные, высокочастотные и сверхвысокочастотные.

Во всех ЭВП электронный поток можно регулировать, воздействуя на него электрическим или магнитным полем. Электронные лампы, имеющие два электрода – катод и анод, называются диодами. Диоды для выпрямления переменного тока в источниках питания называют кенотронами. Лампы, имеющие управляющие электроды в виде сеток, бывают с числом электродов от трех до восьми и соответственно называются: триод, тетрод, пентод, гексод, гептод и октод. При этом лампы с двумя и более сетками выделяются в группу многоэлектродных ламп. Если лампа содержит несколько систем электродов с независимыми потоками электронов, то ее называют комбинированной (двойной, диод, двойной триод, триод-пентод, двойной диод-пентод и др.).

Основные ионные приборы - это тиратроны, стабилитроны, лампы со знаковой индикацией, ртутные вентили (управляемые и неуправляемые), ионные разрядники и др.

Большую группу составляют электронно-лучевые приборы, к которым относятся кинескопы (приемные телевизионные трубки), передающие телевизионные трубки, осциллографические и запоминающие трубки, электронно-оптические преобразователи изображений, электронно-лучевые переключатели, индикаторные трубки радиолокационных и гидроакустических станций и др.

В группу фотоэлектронных приборов входят электровакуумные фотоэлементы (электронные и ионные) и фотоэлектронные умножители. К электроосветительным приборам следует отнести лампы накаливания, газоразрядные источники света и люминесцентные лампы.