Название: Электровакуумные приборы (Алексеев C. Н.)

Жанр: Военный

Просмотров: 4055


4.2.6 тиратрон

Тиратрон  — это газоразрядная лампа с накаливаемым катодом, в кото-

рой, кроме катода и анода, имеется сетка (рис. 4.14). Баллон заполняется па- рами ртути, инертным газом или водородом. В тиратронах применяется ок- сидный катод (прямого накала или подогревный) [1, 4].

Сетка по своему устройству во многих типах тиратронов отличается от сетки триода. Она служит для управления величиной напряжения зажигания

и располагается так, чтобы электрическое поле анода не могло попасть на ка- тод, минуя сетку (в противном случае зажигание тиратрона будет происхо- дить независимо от потенциала сетки). У большинства тиратронов катод ок- ружается металлическим экраном, который исключает возможность проник- новения поля от анода к катоду, минуя сетку.

Для снятия характеристик тиратрона используется схема (рис. 4.15), ко-

 

Рис  4.14 Устройство тиратрона и его условное обозначение

 

Рис 4.15 Схема для снятия характеристик тиратрона

 

 

торая отличается от схемы для снятия характеристик триода тем, что в цепях сетки и анода имеются ограничительные сопротивления Rg  и Rогр.

Одно из свойств тиратрона заключается в том, что напряжение на сетке не влияет на величину анодного тока работающего тиратрона. Это объясня-

ется нейтрализацией отрицательного заряда сетки положительными ионами, осевшими на неё. Тормозящего поля между сеткой и катодом в этом случае не создаётся, поэтому изменение отрицательного напряжения на сетке в пре- делах нескольких десятков вольт не изменяет процессов в анодной цепи и не позволяет погасить тиратрон.

Так как источник сеточного напряжения всё время включен, то после нейтрализации отрицательного заряда сетки положительными ионами на неё

поступают новые отрицательные заряды (электроны), а следовательно, и но- вые положительные ионы. Таким образом, потенциал сетки всё время остаёт- ся практически равным нулю, но в цепи сетки проходит сеточный ток. На- правление движения электронов и направление тока в цепи сетки показаны на рис. 4.15 стрелками.

Сеточный ток тиратрона, возникающий при отрицательном напряжении

на сетке, называют ионным в отличие от обычного сеточного  тока, возни- кающего при положительном напряжении на сетке, называемого электрон- ным. За счёт ионного сеточного тока на сопротивлении Rg создаётся падение напряжения, знак которого указан на рис. 4.15. Падение напряжения на со- противлении Rg практически равно напряжению Eg, снимаемому с потен- циометра П1, а напряжение между сеткой и катодом составляет очень малую величину (доли вольта) и обычно не учитывается. Напряжением зажигания тиратрона называется положительное напряжение на аноде, при котором в тиратроне возникает ионизация. Напряжение зажигания тиратрона зависит от отрицательного напряжения на сетке, так как электрическое поле отрица- тельно заряженной сетки уменьшает скорость электронов при их движении к аноду. Зажечь тиратрон можно увеличением положительного напряжения на аноде или уменьшением отрицательного напряжения на сетке.

Чем выше отрицательное напряжение на сетке, тем больше напряжён- ность её тормозящего поля и тем большее положительное напряжение требу- ется подать на анод, чтобы сообщить электронам скорость, необходимую для ионизации газа. Поэтому, чем больше отрицательное напряжение на сетке, тем больше напряжение зажигания тиратрона. Зависимость напряжения за- жигания тиратрона от величины напряжения на сетке называется характери- стикой зажигания, или пусковой характеристикой тиратрона.

Характеристика зажигания изображена на рис. 4.16. Вдоль горизонталь- ной оси откладываются значения напряжения на сетке, вдоль вертикальной оси — величина напряжения зажигания. Если напряжение на сетке тиратрона имеет значение U'g, то напряжение зажигания тиратрона в этом случае равно U'a. Значения U'g  и U'a  являются координатами точки б, лежащей на характе- ристике зажигания. Если при напряжении на сетке, равном U'g, на анод по- дать напряжение U''a, то тиратрон не зажжётся, так как скорость, сообщенная

 

 

электронам, окажется недостаточной для ионизации газа. Точка а и все дру- гие точки, находящиеся ниже (левее) характеристики зажигания, соответст- вуют режимам, при которых тиратрон не горит (если он не был зажжён до установления на сетке напряжения U'g).

Если при напряжении на сетке, равном U'g  , подать на анод напряжение, равное U'''a, то тиратрон зажжётся, так как скорости электронов будут заве- домо достаточны для ионизации газа. Точка в и все другие точки, находя- щиеся  выше  (правее)  характеристики  зажигания,  соответствуют  режимам, при которых тиратрон горит. Заштрихованная область на рис. 4.17 называет- ся областью горения тиратрона.

Для снятия характеристики зажигания в схеме рис. 4.15 анодное напря-

жение снижают потенциометром П1 до нуля. Затем, установив потенциомет- ром П1 определенное значение напряжения на сетке, потенциометром П2 уве- личивают напряжение на аноде и замечают, при каком значении напряжения возникает ионизация (появляется ток в цепи). После этого уменьшением на- пряжения Ea  гасят тиратрон. Затем устанавливают новое значение напряже- ния Eg  и, снова увеличивая Еa  , определяют напряжение зажигания и т. д.

В момент зажигания тиратрона в анодной цепи возникает ток. На сопротив- лении Rогр  при этом создаётся падение напряжения, а напряжение на аноде уменьшается до величины, равной напряжению горения тиратрона (т. е. уменьшается показание вольтметра Vз).

При неизменном напряжении на сетке величина напряжения зажигания может в некоторых пределах изменяться в зависимости от величины ограни-

 

Рис. 4.16 Характеристика зажигания          (пусковая        характе- ристика) тиратрона

Рис. 4.17 Область зажигания

(пусковая область) тиратрона

 

 

чительного сопротивления в цепи сетки, от температуры тиратрона (особен- но у ртутных тиратронов) и от ряда других факторов. Поэтому характеристи- ка зажигания в разных случаях может несколько сдвигаться левее или правее. Крайние положения характеристик зажигания определяют область зажигания (пусковую область) тиратрона, внутри которой находятся возможные режи- мы зажигания. Ширина области зажигания тиратрона  может быть различной и определяется по сеточному напряжению (на рис. 4.17 она составляет около

1 В).

Вольтамперная характеристика тиратрона приведена на рис. 4.18. Для снятия её необходимо зажечь тиратрон, а затем изменять величину анодного тока, изменяя напряжение Еa, следить за показаниями вольтметра Vз. Напря- жение горения тиратрона невелико (у ртутных тиратронов составляет

14÷15 В).

Сеточной характеристикой тиратрона называется зависимость анодно- го тока от напряжения на сетке. При снятии её следует уменьшать отрица- тельное напряжение на сетке, при этом тормозящее поле сетки уменьшается, а скорости электронов возрастают. При некотором значении Eg, (рис. 4.19) наступает ионизация газа, тиратрон зажигается, и в анодной цепи появляется ток.

Ia=(Ea-Uгор)/Rогр .

Если напряжение анодного источника Ea намного больше напряжения го-

рения тиратрона, то приближенно анодный ток будет равен

IaEa/Rгор .

При изменении напряжения на сетке горящего тиратрона величина анод-

ного тока не изменяется. Поэтому сеточная характеристика тиратрона имеет вид, показанный на рис. 4.19.

 

Рис. 4.18 Вольтамперная характеристика тиратрона

 

 

Величина анодного тока при различных значениях сопротивления Rогр различна. На рис. 4.20 показаны две сеточные характеристики, снятые при различных значениях сопротивления Rогр.

Напряжение на сетке Eg0, при котором возникает ионизация, зависит от величины  напряжения  на  аноде.  Чем  больше  напряжение  на  аноде,  тем больше отрицательное напряжение Eg0,  при котором тиратрон зажигается. На рис. 4.21 изображены  две сеточные характеристики, снятые при различ- ных значениях напряжения анодного источника.

Параметрами тиратрона являются:

— максимальное значение анодного тока Ia макс;

— среднее значение анодного тока Ia ср;

— напряжение горения Uгор;

— напряжение обратного зажигания Uобр;

— пределы температуры, при которых тиратрон может работать;

— время возникновения ионизации и время деионизации.

Свойства тиратронов оцениваются также описанными выше характери-

стиками.

Для  работы  тиратронов  в  импульсных  схемах  особо  важное  значение имеет время возникновения ионизации и время деионизации.

У ртутных тиратронов большой мощности время деионизации равно примерно 500 мкс, а в лучших типах тиратронов — около 20 мкс.

Более совершенным является экранированный тиратрон, все электроды которого заключены в общий экран (рис. 4.22).

Изменяя напряжение, подаваемое на экран относительно катода, можно

сдвигать характеристику зажигания в любую сторону. Время деионизации у экранированных тиратронов меньше, чем у обычных, так как благодаря большой поверхности экрана он быстро уменьшает количество положитель- ных ионов при погасании. Тиратроны, наполненные водородом, по ряду по- казателей лучше ртутных и аргоновых. Например, время возникновения ио- низации у водородного тиратрона около 0,1 мкс, а время деионизации около

25 мкс. Водородные тиратроны широко применяются в импульсных схемах.

 

 

Рис. 4.19 Сеточная характе-

ристика тиратрона

Рис. 4.20 Сеточные характеристики тиратрона, снятые при различных значениях сопротивления в анодной цепи

 

 

-

 

 

-

 
Рис.  4.21  Сеточные   характе ристики тиратрона, снятые при  различных   значениях   на пряжения анодного источника

Рис.  4.22 Электроды  экра-

нированного тиратрона