Название: Электровакуумные приборы (Алексеев C. Н.)

Жанр: Военный

Просмотров: 3999

4.2.3 газонаполненные (ионные) разрядники

Газонаполненные разрядники являются приборами дугового разряда, включаются без ограничительных сопротивлений и на длительное прохожде- ние тока не рассчитаны [4, 5]. Разрядники применяются для защиты от высо- ких напряжений линий связи и различной аппаратуры. При напряжениях меньших, чем напряжение зажигания разрядника, его сопротивление очень велико и он не влияет на работу аппарата или устройства. При повышении напряжения до напряжения зажигания в разряднике возникает ионизация и его сопротивление становится очень малым. В этом случае разрядник прак- тически закорачивает прибор или линию, пропуская весь ток через себя. В радиолокационных станциях газонаполненные разрядники применяются в устройствах, автоматически переключающих антенну с передачи на приём (в антенных переключателях), а также для защиты входной цепи приёмника от высоких напряжений.

При работе антенного переключателя разрядник находится под импульс-

ным напряжением высокой частоты. Длительность импульса составляет доли и единицы микросекунд, форма напряжения на разряднике (огибающая вы-

сокочастотного напряжения) показана на рис. 4.8.

В начале импульса напряжение на разряднике равно напряжению зажига- ния, а в процессе ионизации оно уменьшается до величины напряжения го- рения. До окончания импульса передатчика амплитуда высокочастотного пе- ременного напряжения на разряднике остаётся неизменной. С окончанием

импульса ионизация в разряднике прекращается не мгновенно. В течение не- которого времени разрядник еще продолжает пропускать ток (этот ток созда- ётся уже не напряжением передатчика, а разрядом различных ёмкостей схе- мы или принимаемым сигналом), поэтому вход приёмника еще некоторое время после окончания импульса остаётся закороченным.

Разрядники антенного переключателя должны удовлетворять следующим

требованиям:

— сопротивление и напряжение между электродами горящего разрядника должны быть минимальными;

— ёмкость между электродами должна быть минимальной;

—  процесс  возникновения  ионизации  должен  быть  кратковременным  (по крайней мере 10-9 с);

— процесс прекращения ионизации должен быть кратковременным;

— в течение короткого промежутка времени разрядник должен пропускать большой ток.

Простейший разрядник (рис. 4.9) представляет собой стеклянный баллон диаметром 1,5-2 см с двумя электродами в виде стержней, наполненный ар-

гоном. Электроды покрыты активным слоем (оксидом). Напряжение зажига- ния равно нескольким сотням вольт, сопротивление горящего разрядника равно 30÷60 Ом. Этот разрядник используется в радиолокационных станциях метрового диапазона волн при длительности импульса не менее 8÷10 мкс.

В радиолокационных станциях сантиметрового диапазона волн при дли- тельности импульса около 1 мкс аргоновый разрядник не применяется из-за наличия между электродами ёмкости (в несколько пикофарад) и заметного

времени возникновения и прекращения ионизации.

В таких случаях используется резонансный разрядник с разборным объ-

ёмным резонатором

(рис. 4.10).

Для  уменьшения  времени деионизации выгодно исполь-

зовать газы, в которых легко образуются отрицательные ионы. Отрицательные ионы, как  и  положительные,  мало-

подвижны, поэтому при поту- хании быстро рекомбинируют с ними, образуя нейтральные

атомы газа. Такими свойства- ми обладают пары воды. Так как при низких температурах пары   воды   конденсируются, то в разрядник, кроме воды, вводят  некоторое  количество

водорода, который облегчает зажигание охлажденного раз- рядника.

Электроды разрядника имеют конусообразную фор- му. Такая форма обеспечивает

постоянную резонансную час- тоту объёмного резонатора (вследствие некоторого нагре- ва разрядника размеры объём- ного резонатора изменяются, отсюда изменяется и резо- нансная частота).

Рис. 4.9 Газонаполненный  разрядник,

применяемый в диапазоне  метровых волн

ис. 4.10 Резонансный газонаполненны разрядник с разборным объёмным ре- зонатором   (детали объёмного резо- натора на рисунке не показаны)

В разряднике имеется третий вспомогательный так называемый «поджи- гающий» электрод. Между поджигающим электродом и объёмным резонато- ром приложено постоянное напряжение, поддерживающее слабый тлеющий разряд. Поджигающий электрод является катодом. Его обычно активируют, чтобы снизить напряжение источника, включённого между ним и объёмным резонатором. Ток в цепи поджигающего электрода равен 100÷150 мкА. Не- прерывный тлеющий разряд обеспечивает постоянное наличие ионов и элек- тронов в баллоне и уменьшает время возникновения ионизации между глав- ными электродами.

В процессе работы и даже при хранении кислород расходуется на окис-

ление электродов. Тлеющий разряд (во время паузы между импульсами) ус-

коряет процесс окисления, в результате чего количество водяного пара уменьшается, а время деионизации увеличивается. Разрядник с  большим временем деионизации не пригоден для использования в антенных переклю- чателях. По этой же причине непригодным может оказаться разрядник, про- лежавший длительное время (1,5-2 года).