Электровакуумный диод

Электровакуумный диод (ЭВД) – это лампа с двумя электродами (анод + катод), помещаемыми в стеклянный или керамический баллон, из которого откачивают воздух. Если напряжение на аноде положительно относительно катода, то возникает анодный ток, при отрицательном напряжении тока нет, т.е. диод имеет одностороннюю проводимость. Схемотехнические изображения электровакуумных диодов с прямым и косвенным накалом приведены на рис. 1.1.

Практическое применение ЭВД требует знания зависимости тока анода от напряжения на нем, т.е. вольтамперной характеристики (ВАХ). Для большинства конструкций диодов ВАХ описывается уравнением Чайльда – Ленгмюра:

                                                                                      (1.2)

где G – коэффициент, зависящий от конструкции лампы. Расчетная и реальные ВАХ ЭВД приведены на рис. 1.2, где имеющиеся расхождения обусловлены двумя допущениями, не выполняемыми на практике:

- эмиссия катода не ограничена;

- потенциал катода U_К = 0во всех его точках.

Основным необходимым для практики параметром ЭВД является дифференциальная проводимость S (крутизна), определяемая формулой:

                                                           (1.3)

откуда .                                                                           (1.4)

Иногда в качестве характеристик ЭВД используют внутреннее дифференциальное сопротивление  (реально в пределах от 20 до 1000 Ом), а также величину электрической мощности, рассеиваемой диодом, .

Применение электровакуумных диодов обычно ограничено выпрямлением переменного тока (кенотроны) и детектированием модулированных колебаний. Схема однотактного выпрямителя на диоде приведена на рис. 1.3, где для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения использован LC –фильтр. Диодный детектор амплитудно–модулированных сигналов представлен схемой на рис 1.4, использующей на выходе RC –фильтр нижних частот для подавления высокочастотного сигнала несущей частоты. Детекторные диоды работают при низких анодных напряжениях и токах, а также имеют небольшую емкость между анодом и катодом, что позволяет использовать их при малых уровнях сигналов на высокой частоте.

Условное обозначение диода состоит из ряда цифр и букв. Первые цифры указывают напряжение накала в вольтах. Затем следует буква, обозначающая назначение диода: Ц – кенотрон, X – детектор, Д – демпфер колебаний. Затем следуют цифры, указывающий порядковый номер разработки, в конце приводятся буквы, обозначающие тип корпуса и надежность диода: С – стеклянный, П – малогабаритный стеклянный (пальчиковый), К – керамический, Е – повышенной надежности, И – импульсный. Параметры некоторых типов серийных диодов приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Помимо рассмотренных в таблице параметров, в справочных данных иногда приводят и другие характеристики, существенные для применения диода. Например, для детекторного диода 6Х2П указывается начальный ток диода при U_АК = 0, обусловленный кинетической энергией эмиттируемых электронов, а для кенотрона 6Ц4П – предельно допустимое обратное (отрицательное) напряжение на аноде (~1000 В). Еще одной важной характеристикой ЭВД является надежность, характеризуемая средним значением времени наработки на отказ (т. е. выхода основных параметров за установленные пределы). Это время для ламп общего применения обычно составляет 500 часов, а для ламп повышенной надежности 2000 часов.