|
|
Не так обстоит дело в электронной
лампе. С увеличением анодного напряжения возрастает не только скорость
движения электронов в пространстве между катодом и анодом, но и число
электронов. Анодный ток лампы образуется теми электронами, которые
положительно заряженный анод «высасывает» из электронного облачка,
окружающего катод. При каждом данном значении анодного напряжения и
потенциала управляющей сетки (и всех остальных электродов) анодный ток
образуется электронами, имеющими скорость, превышающую некоторую определенную
величину. Электроны с меньшими скоростями отбрасываются обратно к катоду.
Если анодное напряжение увеличивается или если повышается потенциал управляющей
сетки, то участвовать в образовании анодного тока могут уже электроны,
обладающие меньшими скоростями.
Таким образом, как увеличение анодного напряжения, так и
повышение потенциала управляющей сетки сопровождаются не только увеличением
скорости движения электронов, образующих анодный ток, но и увеличением числа
электронов, участвующих в образовании этого тока. При уменьшении анодного
напряжения или потенциала сетки не только снижается скорость движения
электронов, но и число электронов. Поэтому зависимость между анодным током и
анодным напряжением не подобна зависимости между током ц напряжением в
проводниках. Прямой пропорциональности между анодным напряжением и анодным
током нет. Системы с такими свойствами называются нелинейными.
Эта особенность электронных ламп приводит к тому, что их
сопротивление постоянному и переменному току неодинаково. Так как лампы
используются для работы с переменными токами, то для всех расчетов надо
зн^ать величину сопротивления ^ампы именно переменному току, показывающую, насколько
изменяется анодный ток лампы при изменении анодного напряжения. На некотором
участке анодной характеристики лампы изменение анодного тока прямо
пропорционально изменению анодного напряжения.
Это отношение изменения анодного напряжения к изменению анодного
тока и носит название внутреннего сопротивления лампы, обозначаемого символом
Rt.
Крутизна характеристики является важнейшим параметром
электронных ламп. Особенно важно большое значение крутизны у ламп, предназначенных
для работы на ультравысоких частотах.
Способы достижения большой крутизны хорошо известны.
Основным из них является увеличение эмиссии катода и приближение управляющей
сетки к катоду.
До какого же предела в этом направлении можно дойти? Это
можно очень хорошо показать на примере телевизионного пентода 6Ж4. У этой
лампы большой катод, имеющий повышенную мощность накала (в 1,5 раза больше
обычной), а сетка находится от катода на расстоянии всего лишь 0,125 мм.0,125 мм — это толщина листа писчей бумаги. На таком расстоянии находится сетка от катода,
раскаленного до 800—900°С. Достаточно малейшей деформации сетки, чтобы между
ней и катодом произошло короткое замыкание. Изготовление таких ламп требует
высокой точности производства и более трудно, чем изготовление обычных ламп.
Однако увеличеиие крутизны лампы путем применения больших
катодов и приближения сетки к катоду приводит к возрастанию емкости
управляющая сетки — катод, т. е. входной емкости лампы, что весьма
нежелательно на ультравысоких частотах, так как приводит к уменьшению
усиления. «Выручает» тут только то, что при уменьшении расстояния между
катодом и сеткой крутизна возрастает в большей степени, чем емкость. Между
этими величинам существует интересная зависимость: емкость между сеткой и
катодом возрастает пропорционально уменьшению расстояния между ними, а
крутизна характеристики растет пропорционально квадрату той же величины. Если
емкость увеличится, скажем, в 2 раза, то одновременно с этим крутизна
возрастет в 4 раза и в результате соотношение между крутизной и емкостью
окажется более выгодным.
Эта благоприятная для крутизны зависимость подсказала пути
дальнейшего развития ламп — уменьшение их размеров.
Вот, например, лампа для ультравысоких частот — «желудь».
У этой лампы катод совершенно не отвечает указанным выше требованиям.
Наоборот, его размеры, а следовательно, и активная поверхность так малы, что
для его накала требуется вдвое меньшая мощность, чем у обычных ламп. Крутизна
же у ламп-жолудей такого же порядка, как у обычных. А между тем они хорошо
работают на высоких частотах вплоть до нескольких мегагерц.
У ламп-жолудей геометрические размеры чрезвычайно
малы, благодаря чему и межэлектродные емкости их весьма невелики. При этом
вследствие малого расстояния между сеткой и катодом удается получить крутизну
такого же порядка, как у обычных ламп. Соотношение между крутизной и емкостью
оказывается при подобной конструкции очень выгодным.
Это легко подтвердить расчетами. Предположим, что у
обычной лампы конструкция изменена: ее электроды укорочены и сближены таким
образом, что расстояние между ними уменьшилось в 2 раза, а поверхность
электродов — в 4 раза. Как скажется это на крутизне характеристики и емкости
сетка—катод?
В результате уменьшения поверхности в 4 раза и расстояния
между электродами в 2 раза емкость уменьшится в 2 раза. Иначе обстоит дело с
крутизной. Уменьшение активной поверхности катода в 4 раза повлечет за собой
четырехкратное уменьшение крутизны, так как эмиссия катода пропорциональна
его активной поверхности. Уменьшение же в 2 раза расстояния между сеткой и
катодом приведет к увеличению крутизны тоже в 4 раза, и в результате крутизна
не изменится, она останется такой же, какая была до уменьшения электродов.
Следовательно, уменьшение электродов привело к снижению емкости при
неизменной величине крутизны: соотношение между емкостью и крутизной стало
более выгодным — оно увеличилось вдвое.
В этом отношении уменьшение размеров ламп дает хорошие
результаты. Поэтому и «пальчиковые» лампы относительно лучше обычных, т. е. наших
«старых» стеклянных и металлических ламп с октальным цоколем. Геометрические
размеры «пальчиковых» ламп уменьшены; кроме того, у них, как и у
ламп-жолудей, приняты меры для уменьшения емкости между штырьками. В
результате у таких «пальчиковых» ламп, как 6Ж1П и 6ЖЗП, удалось получить
хорошее соотношение между емкостью и крутизной, что позволяет эффективно
использовать их для работы на ультравысоких частотах.
|