Az elv a kialakítása és működése elektro-vákuumos eszközök - izzókatódok
Izzókatód tartósnak kell lennie, és olyan stabil (stabil) emisszió alacsonyabb költségek lehetséges hőenergia. katód felületét nem ronthatják a ionos bombázás. Még nagy vákuumban számos pozitív ionok. Ők repülnek gyorsan felé a katód. A magasabb anód feszültség, annál nagyobb az erő a ionok sztrájk a katód.
katód hatékonyság jellemzi annak hatékonyságát. Azt mutatja, hogy az emissziós áram állítható elő 1 Watt teljesítmény intenzitását. Modern katód folyamatos üzemmódban hatékonyságot lehet elérni néhány száz milliamper per watt.
A működési hőmérséklet a különböző katódok körülbelül 700-2300 ° C-on Tartóssága határozza meg a katód időtartamra, ami után az elektron hozam 10% -kal csökken. Katód tartósság több száz vagy több tízezer órát.
A növekedést a működési hőmérséklet növeli a hatékonyságot, és így fokozott emissziós intenzitása megnő többször is, de a tartóssága csökken.
Egyszerű katódok, t. E. katódok tiszta fémek, majdnem kizárólag a volfrám (tantál ritkán), és közvetlen hő. Üzemi hőmérséklet volfrám katódok 2100 - 2300 ° C-on, amely megfelel a ragyogás világossárga vagy fehér. Tartóssága határozza meg ezen katódok gyengül kibocsátási miatt a vastagság csökkenésével a miatt a katód porlasztással volfrám.
A fogva rugalmassága volfrámkatód kibocsátási. Miután az ideiglenes perekala ez nem csökken. Ellenállás volfrámkatód hogy ionbombázási különösen alkalmassá teszi nagy teljesítményű fényforrásokkal magas anód feszültség. A katódok volfrám is használják speciális villamos lámpák, amelyekben a kibocsátási stabilitás fontos. A fő hátránya, a wolfram katód - alacsony hatékonyság (egység milliamper per watt). Mivel a magas hőmérséklet és intenzív hő kibocsátott fénysugarakat, hogy kárba szinte minden a teljesítmény intenzitását.
Sok típusú összetett katódok tiszta fém felületén alkalmazott aktiváló réteget, amely egy intenzív emissziós viszonylag alacsony hőmérsékleten.
A fogva komplex katódok - hatékonyságot. Ezek hatásosak több tíz vagy akár több száz milliamper per watt. A működési hőmérséklet néhány katódok 700 ° C-on Tartóssága eléri ezer és több tízezer óra. Az ezen időszak végéig, az elektron hozam csökken csökkenése miatt mennyiségének aktiválja a szennyeződések (például, a párolgás miatt). Néhány komplex katódok nyújt ultra emisszió egy pulzáló módban, azaz. E. A rövid (mikroszekundum) időintervallumokban elválasztjuk lényegesen hosszabb szünetekkel.
A fő hátránya bonyolult katódok - alacsony kibocsátású stabilitást. Az elektron hozam csökken időről perekala miatt párolgási aktiváló anyagok, emelt hőmérsékleten. Ezen túlmenően, komplex katódok által elpusztított ionbombázással, így a lámpák fontos fenntartani magas vákuumban szárítjuk. Ezt úgy érjük el, egy speciális getter (getter).
Kompozit katódok lehet film vagy félvezető. Az előbbiek közé, például, tórium-oxidos karbidirovannyj katód. Ez egy wolfram huzal tórium film és egy szén-dioxid-szennyezés. Az aktív réteg a katód nehéz elpusztítani ion bombázással. Hozzá vannak szokva anód feszültség legfeljebb 15 kV.
Ez vonatkozik a félvezető-oxid katód. Ez alapján a nikkel vagy volfrám alkalmazott oxid keverékének az alkáliföldfémek - bárium-, kalcium- és stroncium. A oxidkatód elektron emisszió fordul elő, főleg a bárium-atomok. Perekal katód fokozza elpárologtatása bárium- és csökkenti a hozamát elektronok. Tartóssága határozza meg a oxidkatód, oxidréteg, amely fokozatosan kimerült bárium atomok. A jó teljesítmény az oxidkatód fontos nagyvákuumban, mivel az oxidréteg megsemmisül ion bombázással. Ahhoz, hogy elkerüljék a túlzott ionbombázási nem tűri túl magas anód feszültség a katód egy folyamatos üzemmódban.
A oxidkatód veszélyes nemcsak perekal hanem nedokal amelyben túlmelegedés léphet fel gócok. közvetlen fűtésű katód, miközben gyakran „égnek ki”, t. e. közelében az egyik fő gócok túlmelegedés a katód fém megolvad. Ez a jelenség azzal magyarázható, jellemzői a következők:
1. A oxidréteg, mint minden félvezetők, mint a hőmérséklet emelkedik az ellenállás csökken.
2. Mivel a nagy ellenállást az oxidréteg, a katód fűtőáram arányos melegítés által fűtőáram.
3. Különböző részeit az oxidréteg az egyenetlen ellenállást és az emissziós. A katód áram eloszlása olyan, hogy azokon a területeken a kisebb ellenállás és a magasabb emissziós nagy áramok. A fűtés ezeknek a részeknek a növekedése, ellenállás csökken, növeli a hozamot elektronok, és van egy további növekedés a jelenlegi. Ez a jelenség figyelhető meg nedokale ha a katód áram nagy. Előfordulás gócok túlmelegedés is elősegíti ionbombázási a katód.
A normál üzemmódban a fűtőelem és a katód áram túlterhelése nélkül oxidkatód tartóssága nagy. Széles körben használják a vevő-erősítő és a generáló csövek kis és közepes teljesítményű egy katódsugárcső, a lámpák impulzus üzemű működést, és sok más eszközök.
Ábra. 15.6. A függőség kibocsátása oxidkatód időtartama anódos áramimpulzus
Az impulzusos üzemmódban kibocsátott oxidkatód sokszorosa lehet több, mint a folyamatos üzemmódban. Ez történik a hatása alatt erős külső elektromos tér, t. E. kombinációja elektrosztatikus elektronemisszióra. Idővel azonban ez a probléma hamarosan gyengült (ábra. 15.6). Azt mondja, nem túl boldogan, hogy ultra-nagy kérdés „mérgek” oxid katód. „Mérgezés” megszűnik, ha a katód „nyugalmi”. Ezután visszanyeri emisszióképesség és adhat újra rövid ideig magas hozammal elektronok. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az oxidréteg kell felhalmozódnak elegendő számú elektronok. emissziós áramimpulzus időtartama tipikusan 20 mikroszekundum.
Oxidkatód pulzálva hatásfoka akár 10 4 mA / W. A katódos áram impulzusok elérheti a több tíz, vagy akár amper. Rövid impulzusok katód szinte nincs kitéve ionbombázási, és ezért megengedett anódfeszültsége 10-20 kV.
Amellett, hogy a oxidkatódokat legutóbb használt kifinomult, új típusú katódok: tórium-oxid, szintereit és mások.
közvetlen fűtésű katód egy huzal vagy szalag. Az előnye az ilyen katódok - az eszköz egyszerűsége és a lehetőséget a termelési az alacsony fogyasztású izzólámpák 10 mA vagy kisebb.
A katód formájában egy vékony huzal után az izzószál gyorsan felmelegszik (kevesebb, mint 1 másodperc), ami nagyon kényelmes. A hátránya ezeknek katód - Anódáram hullámosság parazita, amikor váltakozó árammal fűtőkör. Ha például, izzószál áram frekvenciája 50 Hz, az anód áram a pulzációs frekvencia 50, 100, 150 Hz, és így tovább. D. termelnek zajt elnyomva, és torzító a hasznos jelet. Amikor megkapta az akusztikai pulzálás megmutatkoznak tipikus drone - háttér váltakozó áram. Két fő oka az ilyen káros ingadozások.
Ábra. 15.7. Ripple közvetlen fűtésű katód hőmérsékletének, amikor váltakozó árammal
Ábra. 15.8. Közvetett fűtésű katódok egy - hengeres; b - lemez
Először is, a vékony katódok fordulnak elő hőmérséklet-ingadozás, mivel a tömeg és hőkapacitása a katódok kicsik. Amikor az aktuális elér egy csúcsérték, a legmagasabb hőmérséklet, és az átmeneti hőmérséklet nulla áram segítségével a legalacsonyabb (ábra. 15,7). hőmérséklet pulzációs frekvencia kétszerese a gyakorisága a fűtőáram. Ugyanazzal a pulzáló frekvencia kibocsátás és az anód áram.
A második ok háttér AC - nonequipotential katód felületére. Különböző pontok közvetlen fűtésű katód felületek különböző lehetőségeik, és az anód feszültség ezeket a pontokat más. Ezért katód teljesítmény váltakozó áram anód feszültség pulzál frekvenciájú a fűtőáram.
Egy hátránya lámpák izzószálas katódok vékony - úgynevezett microphonics. Ez abból áll, hogy a külső sokkok vibráció oka a katód. Ez vezet a rezgés az anód áram. Mivel a mikrofon hatás gyakran a hangszóró generáció. Ebben az esetben, a hanghullámok a hangszóróból lámpák okozhat mechanikai rezgések és lengések az anód jelenlegi, illetve amelyek nem tartoznak erősítése után a hangszóróra. Okozta hanghullámok ismét érinti a lámpát. Zaj keletkezik, csillapítatlan rezgés, elfojtják a hasznos jel.
Széles körben használt közvetett fűtésű katód (heated-). Tipikusan ilyen katód egy olyan henger egy nikkel-oxid felületi réteg. Beszúrva belsejében egy wolfram fűtőelem (ábra. 15,8). Ahhoz, hogy izolálja a fűtőelem a katód van bevonva kerámia test alumínium-oxid - Alundum.
A fő előnye, ezen katódok - hiánya káros pulzálás anódáram, amikor váltakozó feszültségről működtetjük fűtőkört. hőmérséklet-változásoknak kevés, hiszen a tömeg, és így a hőkapacitása a fűtött katód lényegesen nagyobb, mint a közvetlen fűtésű katódok. Közvetett fűtésű katód egy nagy termikus tehetetlenség. Attól a pillanattól kezdve a bekapcsolás (ki) a fűtőáram a teljes fűtési (hűtés) a katód kell több tíz másodperc. Egy negyed periódus (0,005 másodperc frekvenciával 50 Hz) a katód hőmérsékletének nincs ideje jelentősen megváltozik, és nincs emisszió impulzusok.
A felület a közvetett fűtésű katód ekvipotenciális. Mentén a katód feszültségesés és nincs áram. Az anód feszültség az összes pontot a katód felületét azonos, és nem pulzál, ha az izzószál feszültség ingadozása.
Méltóság Katódlámpák közvetett fűtéssel, továbbá, - a gyengülése a mikrofon hatást. A tömege a katód viszonylag magas, és nehéz, hogy, hogy egy állam oszcilláció.
Összehasonlítva a katód izzószál közvetett fűtésű katód bonyolult és nehéz megtervezni egy nagyon kis áram. Ezért ezek kevésbé alkalmasak alacsony fogyasztású energiatakarékos lámpák, egy elem táplálja.
A készülék (pl, a kétirányú kommunikáció), amely együttműködik a szünetek és minden egyes forduló után kell eljárni azonnal, szükséges lámpák katód közvetett fűtésű, hogy az összes idő alatt a hő a. Ez szükségtelen energiaköltségek és csökkentik a lámpa élettartamát. A hordozható rádió, elemmel működő lámpák használata katód közvetetten fűtött kényelmetlen. Az akkumulátor kímélése forrás ebben az esetben van szükség, hogy kapcsolja ki a hő lámpák vevő, ha működik az adó, és fordítva. De aztán fordult a fűtő kell várni 10-20 másodpercet, amíg razogreyut katód, ami jelentősen lelassítja a kapcsolatot.
Izzólámpa Alundum jelű közötti szigetelés a katód és a fűtés nem tudnak ellenállni a nagy feszültségeket. Átütési feszültség és a katód között fűtőelem tipikusan 100 V, és csak néhány lámpa 200-300 V. Egyes rendszerek katód és fűtő nagyon különböző potenciálok. Ha a különbség meghalad egy határértéket feszültség léphet fel átütési katód - fűtő és a lámpa nem működik. A veszély a bontás eltűnik, ha a katód van csatlakoztatva egyik kapcsa a fűtőtest.
Az anód a lámpa feltételezi az elektronok áramlását. Ez akkor fordul elő eiektronbesugárzás az anód, amelyből melegítjük. Továbbá, az anód melegítjük a hősugárzás a katód. Az állandósult üzemben a hőmennyiség felszabadulása után az anód, egyenlő a hőmennyiség távozik az anód.
Fontos, hogy az anód nem fölé melegítjük hőmérséklet határt. Ha túlmelegedés az anód gázok szabadulhatnak fel, majd a vákuum romlik. Még az is lehetséges, hogy olvad az anód a túlmelegedéstől. Sőt, izzó anód hőt bocsát ki sugarak, amelyek túlmelegedést okozhat a katód.
Alacsony teljesítményű lámpák és a legtöbb átlagos teljesítmény lámpák anód sugárzási hűtés. Heat eltávolítjuk sugárzás az anód. Erősíteni kell a hősugárzás növeli az anód felülete (gyakran ellátják-ig), és ez egy fekete vagy matt. A csöveket a közepes és nagy teljesítményű időnként használják kényszerített hűtőlevegő áramlását. A következtetés az anód van ellátva hűtőborda, amely fújt egy rajongó. Nagy teljesítményű lámpák is alkalmazható erőltetett áramlását hűtővíz az anód.
Különböző minták rácsok (hengeres, lapos, stb) ábrán mutatjuk be. 15.9.
Munka lámpák romlik, ha a rács által felmelegítve áll egy izzólámpa katód bocsát ki thermoelectrons. Ahhoz, hogy megszüntesse ezt a jelenséget, a rács vezetékek vannak bevonva egy réteg fém egy nagy kilépési munkája, mint az arany.
Ahhoz, hogy hatékonyan kezelje egy elektronsugárral, egy rács nagyon közel van a katód.
A vákuumot a cső szükséges először, mivel a forró katód levegő jelenlétében éget. Továbbá, gázmolekulák nem zavarja a szabad járat az elektronok. Nagy vákuum csövekben jellemzi nyomása kisebb, mint 100 UPA. Ha a vákuum nem elegendő, a repülő elektronok ütni a gázmolekulák és alakítják át a pozitív ionok bombázzák a katód és elpusztítani. Ionizációs gáz is növeli a lag és az instabilitás a lámpa, és újabb zajt.
Előzetes levegő elvezetésére termel hátlap szivattyú, majd továbbra is nagy vákuum pumpa. Továbbá, elektródák gázmentesítjük hevítve, egy piros hőt. A lámpa behelyeztük egy változó mágneses mező, amely indukálja örvényáramok az elektródák, amelyek fűtött fém.
Ahhoz, hogy javítsa a vákuum izzó kerül egy getter (getter), például egy darab magnézium- vagy bárium. Amikor melegítőlámpák fenti induktív getter elpárolog, majd lehűlés után, lerakódik az üvegbura, amely azt egy visszaverő réteg (magnézium) vagy barnás-fekete (bárium). Ez a réteg elnyeli gázok, amelyek kitűnjön az elektródák a lámpa működése közben.
henger méretei a lámpa függ a kapacitás. Ahhoz, hogy a henger hőmérsékletét nem vált elfogadhatatlanul magas, ez növeli annak felülete. A leggyakrabban használt üveg palackok, de kerámia jelentősen magasabb hőállóság és mechanikai szilárdságú.
Metallic (acél) palackok nagyobb tartósság, és egy jó árnyékolás a lámpa külső elektromos és mágneses mezők. De nagyon meleg, és ez vezet a túlmelegedés az elektródák.
Az elmúlt években az a kérdés, lámpák, fém henger megszűnik.
A régi típusú lámpák az elektródák vannak szerelve az üveg szár, mint egy cső, az egyik végén ellapított (ábra. 15.10, a). Ebben a lábát forrasztott vezetéket egy fém, amelynek ugyanaz üveg hőtágulási együttható. A végén a kivezetőhuzalok vannak hegesztve a vezetékeket, hogy az érintkező csapok a kupak.
elektródafogók szerelve a csillám vagy kerámia szigetelő lemezek, úgy, hogy a második elektród közötti távolság rögzítve van (ábra. 15.10, b).