Тетроды и пентоды

Тетроды – это четырехэлектродные лампы, имеют вторую сетку, которая называется экранирующей, и расположена между управляющей сеткой и анодом (рисунок 1.8). Экранирующая сетка предназначена для повышения коэффициента усиления µ и внутреннего сопротивления Ri. К экранирующей сетке, примем индекс C2, а к управляющей сетке – C1.

Рисунок 1.8 – Конструкция тетрода
Если экранирующая сетка соединена с катодом, то она экранирует катод и управляющую сетку от действия анода. Экранирующая сетка перехватывает большую часть электрического поля анода и сквозь экранирующую сетку проникает только небольшая часть силовых линий от анода. Ослабление поля анода экранирующей сеткой учитывается проницаемость этой сетки D2. Электрическое поле, проникающее через ЭС, далее перехватывается управляющей сеткой с проницаемостью D1. Проницаемость тетрода есть произведение проницаемостей УС и ЭС:

D = D1 D2

Величина D, показывает, какую долю воздействия напряжения управляющей сетки на катодный ток составляет, воздействие напряжения анода. Например, если D = 0,01, то означает, что анодное напряжение в 1 В влияет на катодный ток также как 0,01 B напряжения УС. Т. к. коэффициент усиления µ = = , то при = 0,01, µ = 100. Т. е. с помощью двух сеток достигается высокий коэффициент усиления µ и высокое внутренне сопротивление Ri (т. к. µ = SRi, т. е. Ri = ).

При этом если на экранирующую сетку подано значительное напряжение, то анодно-сеточные характеристики тетрода получаются «левыми», т. е. тетрод может работать в области отрицательных сеточных напряжений.

Недостатком тетрода является так называемый динатронный эффект. Электроны, ударяя в анод, выбивают из него вторичные электроны. Вторичная эмиссия анода существует во всех лампах, но в диодах и триодах она не вызывает последствий. В этих лампах вторичные электроны, вылетевшие из анода, возвращаются на него т. к. анод имеет наибольший положительный потенциал, и тока вторичных электронов не возникает.

В тетроде вторичная эмиссия анода не проявляет себя, если напряжение ЭС меньше напряжения A, если же тетрод работает с нагрузкой, то при увеличении анодного тока напряжение A может стать меньше напряжения на ЭС. Тогда вторичные электроны, вылетевшие с A, притягиваются к ЭС. Возникает ток вторичных электронов ia2, направленный противоположно току первичных электронов ia1. Общий анодный ток уменьшается, а ток ЭС увеличивается ia2. Это и есть динатронный эффект анода.

Динатронный эффект в тетроде вреден, т. к. возникает резкая нелинейность анодных и анодно-сеточных характеристик, что создает нелинейные искажения при усилении.

Пентодами называют пятиэлектродные лампы. В них еще сильнее выражены положительные свойства тетродов и устранен динатронный эффект.

В пентоде имеется еще одна сетка, расположенная между анодом и экранирующей сеткой. Ее называют защитной сеткой, т. к. она защищает лампу от динатронного эффекта. Защитная сетка обычно соединяется с катодом, т. е. имеет нулевой потенциал относительно катода и отрицательный относительно анода (рисунок 1.9).

Действие защитной сетки состоит в том, что между ней и анодом создается электрическое поле, которое тормозит, останавливает и возвращает на анод вторичные электроды, выбитые из анода. Они не проникают на экранирующую сетку и динатронный эффект полностью устраняется.

Рисунок 1.9 – Конструкция пентода
Пентоды отличаются от тетродов более высоким (µ) коэффициентом усиления, достигающим иногда нескольких тысяч. Это объясняется тем, что защитная сетка выполняет роль дополнительной экранирующей сетки. Возрастает и внутреннее сопротивление Ri. Крутизна S такая же, как у триодов и тетродов, т. е. в пределах 1 – 50 мA / B. Параметры тетродов и пентодов определяются аналогично параметрам триодов. Анодно-сеточные характеристики у пентодов такие же, как у тетрода, т. е. «левые» или расположенные в области отрицательных напряжений. Рассмотрим более подробно эти характеристики (рисунок 1.10).

На графике изображены анодно-сеточные характеристики пентода или тетрода при двух различных значениях напряжения на аноде, причем Ua2 > Ua1. Каждая пара характеристик, расположенных близко одна от другой, соответствует определенному напряжению характеризующей сетке, где U"a2 > U'a1. Из графика видно, что наибольшее изменение анодного тока наблюдается при изменении напряжения на экранирующей сетке, нежели при изменении Ua.

Характеристики для тока экранирующей сетки (---), показанные штриховыми линиями, идут ниже, т. к. ток экранирующей сетки ic2 меньше анодного. Начальные точки характеристик совпадают, т. е. лампа запирается одновременно и по анодному току ia и по току экранирующей сетки ic2.

Рисунок 1.10 – Анодно-сеточные характеристики пентода
Рассмотрим семейство анодных характеристик пентода (или тетрода) при Uc2 = const и при Uc3 = const (рисунок 1.11).

 

Из графика видно, что чем больше отрицательное напряжение на управляющей сетке, тем меньше ia и тем ниже проходят характеристики.

Кроме пентодов были разработаны так называемые лучевые тетроды. В них динатронный эффект устранен путем создания для вторичных электронов потенциального барьера, расположенного между экранирующей сеткой и анодом.

А в лучевом тетроде, по сравнению с обычным, увеличено расстояние между экранирующей сеткой и анодом, а управляющая и экранирующая сетки имеют одинаковое число витков, причем витки их расположены точно друг напротив друга. Тогда электроны летят от K к A более плотными пучками или «лучами», т. е. возрастает плотность объемного заряда, что вызывает понижение потенциального барьера в пространстве между анодом и экранирующей сеткой. А если Ua ниже, чем Uc2, то в этом пространстве образуется потенциальный барьер для вторичных электронов.

Рисунок 1.12 – Конструкция лучевого тетрода
Тетроды используются в качестве приемно-усилительных ламп, мощных модуляторных ламп для импульсной работы (т. е. ламп, осуществляющих управление колебательным процессом по амплитуде, частоте, фазе), в генераторах и передатчиках.