ПРЕДИСЛОВИЕ
Курс электронных и ионных приборов является одним из первых специальных курсов, которые читаются в электротехникумах связи. Его изучению предшествуют только общетехнические дисциплины, и потому учащийся, приступая к изучению предмета, не имеет радиотехнической подготовки.
Задачей этого курса является рассмотрение общих принципов устройства и действия основных электровакуумных приборов и первоначальное ознакомление с применением этих приборов в технике связи. .
Поэтому курс электронных и ионных приборов следует рассматривать как общее введение в специальные дисциплины.
По мере углубления знаний в области специальных дисциплин учащиеся должны расфирять свои знания и в области электровакуумных приборов, являющихся основными элементами радиотехнических устройств и имеющих широкое применение в устройствах проводной телефонной и телеграфной связи.
В соответствии с поставленной задачей в данной книге основное внимание уделяется физике явлений, которая всюду выдвигается на первый план.
Справочный материал включён в книгу в минимальном количестве. Конкретные типы ламп и их данные только иллюстрируют практическое оформление электронных и ионных приборов.
Большое разнообразие электровакуумных приборов делает невозможным подробное их рассмотрение в рамках учебного курса, тем более, что многие из этих приборов имеют ограниченную область применения и должны детально изучаться в специальных курсах. По этим причинам передающие телевизионные электровакуумные приборы (иконоскопы, ортиконы и др.) совершенно не описаны в книге, ряд других приборов описан лишь в общих чертах. В тех случаях, где речь идёт о сравнительно простых вопросах, изложение ведётся кратко ввиду ограниченного объёма книги.
На первое издание этой книги, вышедшее в 1950 г.»в периодической печати были опубликованы рецензии И. П. Жеребцова и В. М. Мухина. Кроме того, был получен ряд отзывов цикловых
3.
комиссий политехникумов и техникумов связи (Ленинградского, Киевского, Тбилисского, Одесского, Новосибирского и др.).
Опыт использования книги, выраженный в этих отзывах, выявил необходимость внесения в неё ряда изменений и дополнений. Поэтому настоящее, второе издание является существенно переработанным. В частности, переработке подверглись главы, посвящённые электронной эмиссии и движению электронов в электрическом и магнитном полях. Более детально рассмотрены в этих главах количественные соотношения, пояснённые числовыми примерами.
Значительные изменения внесены в главу о трёхэлектродной лампе, где теперь более подробно разобраны динамические характеристики и работа лампы в схеме. Существенно переработан и расширен также материал, относящийся к экранированным лампам.
Авторы пользуются случаем принести благодарность И. П. Же-ребцову, В. М. Мухину, а также цикловым комиссиям политехникумов и техникумов связи, приславшим отзывы о первом издании книги, за внимательное и детальное рассмотрение учебного пособия.
Редактирование книги провёл проф. Н. А. Никитин, которому авторы выражают свою искреннюю благодарность. С большой признательностью отмечают авторы работу художника Д. В. Страмков-ского, выполнившего большинство натурных рисунков различных типов ламп.
Все замечания по содержанию и форме изложения материала этой книги следует направлять в Связьиздат (Москва центр, Чистопрудный бульвар, 2).
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
В качестве реле в первом радиоприёмнике изобретатель радио Александр Степанович Попов применил когерер—элемент, который резко меняет своё сопротивление при прохождении через него токов высокой частоты. Когерер позволял замыкать вспомогательную цепь постоянного тока, в которую включался электромагнит телеграфного аппарата,а впоследствии телефон. Поскольку первоначально радиостанции работали на затухающих колебаниях, возможно было после каждого принятого колебательного импульса нарушать проводимость когерера путём механического встряхивания.
На первом этапе развития радиотехники когерер вполне удовлетворительно выполнял свои функции, однако, затем потребовался более надёжный и менее инерционный прибор. На смену когереру пришёл сначала кристаллический детектор, а затем ламповый преобразователь токов, который следует считать первым радиотехническим электровакуумным прибором. Дальнейшее развитие радиотехники неразрывно связано с развитием электронной техники. Совершенствование электронных ламп обусловливало прогресс радиотехники, который, в свою очередь, заставлял совершенствовать электронные лампы и придавать им новые качества.
В настоящее время электронная лампа стала одним из наиболее распространённых технических приборов, встречающихся в самых различных устройствах и выполняющих самые разнообразные функции. Тысячи радиовещательных станций и десятки миллионов радиоприёмников работают на электронных лампах. Помимо стационарных передатчиков, используемых для целей радиосвязи и радиовещания, имеется большое число передвижных радиостанций, •электронная лампа привела к возникновению дальней телефонной связи. Телевидение и радиолокация немыслимы без применения электронных приборов. Звуковое кино и электромеханическая звуко-апись стали возможны только благодаря использованию электронной лампы. Электронная техника проникла и продолжает прони-В° ВСе отрасли народного хозяйства. Она применяется при В3' лечении заболеваний, подсчёте и сортировке деталей, ками высокой частоты и во многих других случаях.
5
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ..........•........... „
Введение.......... ........... ^
••••«»»'......••.. о
Глава 1. Электронная эмиссия
1.1. Сбщие положения...................... g
1.2. Строение атома....................".".'" Ц
1.3. Движение электронов в металлическом проводнике ....'.'. 12
1.4. Движение электронов в вакууме ..............[ 15
1.5. Поведение электронов на границе металла с вакуумом ! ' .' .' 22
1.6. Термоэлектронная эмиссия ................ ' 29
1.7. Фотоэлектронная эмиссия..................) 32
1.8. Вторичная электронная эмиссия ............... 35
'1.9. Влияние электрического поля вблизи поверхности катода на
эмиссию электронов...................... 37
1.10. Способы уменьшения работы выхода. Активированные катоды 39
1.11. Контактная разность потенциалов.............. 43
Глава 2. Термоэлектронные катоды
2.1. Устройство термоэлектронного катода ............ 45
2.2. Параметры термоэлектронного катода............. 47
2.3. Вольфрамовый термокатод . . . .'.............. 49
2.4. Торированные катоды .................... 50
2.5. Карбидированные катоды................... 50
2.6. Оксидные катоды....................... 51
2.7. Бариевые катоды....................... 54
2.8. Влияние условий эксплуатации катода на его долговечность . 55
2.9. Пусковой ток катода .................... 56
2.10. Питание катода переменным током.............. 57
2.11. Баретторы.......................... 59
Глава 3. Движение свободного электрона в электрическом и магнитном полях
3.1. Сбщие соображения...................... 62
3.2. Движение электрона в однородном электрическом поле .... 62
3.3. Движение электрона в неоднородном электрическом поле . . . 69
3.4. Движение электрона в однородном магнитном поле...... ™
3.5. Движение электрона при одновременном наличии электрического и магнитного полей .................... °°
3.6. .Примеры использования электрического и магнитного управля-ющих полей в электровакуумных приборах . ........
416
Глава 4 Двухэлектродная лампа с электростатическим управлением
4.1 Влияние пространственного'заряда..............86
4.2. Закон трёх вторых......................91
4.3. Распределение потенциала, напряжённости поля и скорости электронов между плоскими электродами при наличии пространственного заряда.....................98
4.4 Влияние начальной скорости электронов на распределение по-
1 тенциала между электродами................ 101
4.5. Характеристика диода .................... 103
4.6. Параметры двухэлектродной лампы.............. 110
4.7. Мощность, рассеиваемая в двухэлектродной лампе...... 117
4.8. Пробой диода......................... П9
4.9. Применение диодов....................... 120
4.10. Примеры конструктивного выполнения диодов........ 125
Глава 5. Трсхэлектродная лак:па
5.1. Устройство и действие трёхэлектродной лямпы........132
5.2. Распределение потенциала и движение электронов а плоском триоде............................134
5.3. Управляющее напряжение..................142
5.4. Теоретическая характеристика триода ............ 145
5.5. Теоретическое семейство анодно-сеточных характеристик триода 147
5.6. Снятие характеристик триода ................. 153
5.7. Сравнение реальных характеристик триода с теоретическими 155
5.8. Дальнейшие особенности реальных характеристик триода, влияние тока сетки .......................157
5.9. Вторично-электронная эмиссия с проводников сетки (динатрон-ный эффект).........................160
5.10. Анодные характеристики триода...............161
5.11. Электронная лампа как преобразователь постоянного тока в переменный. Параметры триода................166
5.12. Определение параметров триода по семейству характеристик . 173
5.13. Внутреннее уравнение триода.................177
5.14. Зависимость параметров триода от выбора рабочей точки . , 179
5.15. Идеализированные характеристики трёхэлектродной лампы . 182
5.16. Динамическая характеристика трёхэлектродной лампы в семействе анодных характеристик ............. .... 185
5.17. Генератор, эквивалентный электронной лампе ........ 198
5.18. Динамическая характеристика триода в семействе анодно-сеточных характеристик ...................... 200
5.19. Понятие о правой и левой лампах..............205
5.20. Использование триода в качестве усилителя напряжения . . . 207
5.21. Полезная мощность, отдаваемая электронной лампой . . . .211
5.22. Использование триода в качестве мощного усилителя класса А 214
5.23. Работа мощной лампы в режиме импульсов анодного тока . . 222
5.24. Двухтактная схема......................223
5.25. Применение триодов в радиопередающих устройствах .... 229 .5.26. Типичные трёхэлектродные лампы..............231
Глава 6. Экранированные лампы
6.1. Динамическая ёмкость электронной лампы..........242
6.2. Экранирующая сетка как электростатический экран.....246
6.3. Управляющее напряжение для лампы с несколькими сетками 248
6.4. Реальные характеристики экранированной лампы ....... 250
6.5. Лучевые лампы........................256
6.6. Пентоды...........................262
6.7. Лампы с переменной крутизной................2(58
6.8. Лампы с катодной сеткой...................271
41/
6.9. Примеры экранированных ламп 6.10. Примеры пентодов
•
Глава 7. Многоэлектродные и комбинированные лампы
7.1. Двойное управление анодным током .........
7.2. Смесительные лампы ............... '_"''• 285
7.3. Комбинированные лампы ............ .'!!'*' ^
Глава 8. Электронно-лучевые приборы
8.1. Назначение электронной трубки ............ t „Q.
8.2. Электронная пушка '
.3. Электростатическое отклонение электронного' пучка '. 301
8.4. Магнитная фокусировка и магнитное отклонение электронного
пучка .......................... 303
8.5. Экран электронного осциллоскопа ........... ' 304
8.6. Инерция катодолюминофора .............. .' ! ' 310
8.7. Примеры электронно-лучевых трубок .......... " | зц
8.8. Электронный индикатор настройки ........ *.*.!!' 316
8.9. Электронные коммутаторы ................ 318
Глава 9. Лампы для ультравысоких частот
9.1. Общие положения ...................... 321
9.2. Уменьшение влияния внутренних ёмкостей и индуктивностей
электронной лампы ...... . ............ 322
9.3. Методы уменьшения потерь, вносимых электронной лампой . 327
9.4. Лампа с заземлённой сеткой ................ 329
9.5. Коаксиальные цилиндрические линии ........ .... 330
9.6. Маячковая лампа ...................... 332
9.7. Влияние времени пробега электронов на работу лампы обыч-
ного типа ......................... 334
9.8. Причины возникновения потерь в цепи сетки триода при работе
на ультравысоких частотах ................. 337
9.9. Работа электронного потока в специальных ультравысокоча-
стотных лампах ...................... 340
9.10. Метод модуляции плотности электронного потока ...... 345
9.11. Метод модуляции скорости электронов ........... 347
9.12. Клистрон .......................... 348
9.13. Метод поперечной модуляции электронного пучка. Магнетрон 351
9.14. Магнетрон с разрезным анодом ............... 359
Глава 10. Ионные приборы
10.1. Общие сведения об ионных приборах ............ 366
10.2. Источники первичной ионизации газа при возникновении
разряда .......................... 367
10.3. Явление ударной ионизации. Влияние величины свободного
пробега .................. ......... 3°°
10.4. Тепловое равновесие газонаполненного прибора ...... оо»
10.5. Газонаполненный прибор с односторонней проводимостью . . 36У
10.6. Роль баллона колбы ................... ; d'*
10.7. Распределение потенциала между анодом и катодом ртутной
колбы . . . . ...................... ^Л
10.8- Газоразрядная плазма .................. ^
10.9. Обратное зажигание в ртутной колбе ........... ;*'{:
10.10. Ртутный выпрямитель .................... ^
10.11. Игнитрон ............. . ........... „-JQ
10.12. Газотрон .......................... ogo
10.13. Характеристики и конструкции газотронов ......... gg3
10.14. Тиратрон .......................... 388
10.15. Характеристики тиратрона и его конструкция ........ 3gp
10.16. Тлеющий разряд ................. > • • • '
418
Глава 11. Фотоэлектрические приборы
11.1. Устройство фотоэлемента..................394
11.2. Фотокатоды.........................396
11.3. Характеристики фотоэлемента................398
11.4. Фотоэлементы с электронными умножителями.........403
11.5. Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом..........409
11.6. Фотоэлементы с запирающим слоем .............411
Приложение. Система обозначений электронных и ионных приборов 414
Цена: 300руб.
