Газоразрядные (плазменные) приборы

В газоразрядных приборах используются 2 типа разряда – тлеющий и дуговой, которые происходят в среде, заполненной разреженным газом, в качестве которого используют инертные газы (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон), а также Н₂, пары ртути, цезия, натрия и т.д. При ионизации этих газов образуются положительные ионы, которые наряду с электронами участвуют в создании электрического тока. Такие лампы имеют очень малое внутреннее сопротивление (заряд положительных ионов компенсирует заряд электронов) и могут работать в режиме холодного катода, когда электронный поток создается за счет автоэлектронной эмиссии и вторичной эмиссии при бомбардировке катода положительными ионами. Процесс ионизации при этом сопровождается излучением фотонов инфракрасного, видимого или ультрафиолетового света.

Большинство плазменных ламп работают в режиме тлеющего разряда (преимущества – управление моментом включения, холодный катод, малое R_i, яркое свечение, большой срок службы), который характеризуется U_АК » const при значительном изменении I_А (при тлеющем разряде в образовании I_А участвует не весь катод). Основные приборы (без управления) с тлеющим разрядом – стабилитроны и индикаторные лампы (с неоном – оранжево–красное, с аргоном – сиреневое, с криптоном – голубое, с гелием – синее свечения).

Развитием тлеющего разряда (при повышении U_А) является дуговой разряд, когда светящаяся плазма занимает практически весь объём лампы, катод за счет интенсивной бомбардировки ионами сильно разогревается и начинает излучать термоэлектроны, свечение плазмы стимулирует фотоэлектронную эмиссию, что в сумме приводит к резкому увеличению I_А при U_АК = min (примерно равному потенциалу ионизации газа в лампе).

Область применения дуговых ламп – выпрямление токов промышленной частоты и мощные источники света. Основные представители: газотроны (выпрямительные диоды) и тиратроны (триоды, тетроды и пентоды), где возникновение дуги управляется потенциалом сеток, а ее гашение – выключением питания или подачей – U_А. В настоящее время тиратроны используются в энергетике при U_А = 10⁴…10⁵ В.

Контрольные вопросы и задания

1.6.1. Что такое: а) электростатическая эмиссия?   б) вторичная эмиссия?

1.6.2. Как читается и что выражает уравнение Ричардсона – Дешмена?

1.6.3. Для описания чего используется уравнение Чайльда – Ленгмюра?

1.6.4. Как выглядят семейства ВАХ ЭВТ: а) анодные? б) анодно – сеточные?

1.6.5. Из чего состоят и что означают условные обозначения ЭВТ?

1.6.6.Что такое динатронный эффект и как он возникает?

1.6.7. Опишите (вкратце) принцип работы ЭВП со скоростным управлением – клистронов, ЛБВ, магнетронов и т.п.

1.6.8. Что такое, где и как возникает: а) тлеющий разряд? б) дуговой разряд?

1.6.9. Определить параметры ЭВТ 6Н2П по его анодным ВАХ при заданных I_p, U_{С 1}, U_{С 2} (см. табл. 1.5).

Таблица 1.5

N варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ip, мА	3	3	2	2	2	2	1	1	1
UС1, В	+0,5	0	+0,5	0	-0,5	+0,5	+0,5	0	-1
UС 2, В	0	-0,5	0	-0,5	-1	-0,5	-0,5	-1	-2

 

1.6.10. Определить параметры ЭВТ 6С5С по его сеточным ВАХ при заданных I_p, U_{А 1}, U_{А 2} (см. табл. 1.6).

Таблица 1.6

N варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ip, мА	4	4	4	8	8	8	16	20	24
UА1, В	300	200	300	300	200	300	300	300	300
UА 2, В	200	100	100	200	100	100	200	200	200

 

1.6.11. Используя закон Ома для полной цепи, определить положение рабочей точки ЭВ диода по его анодной ВАХ (рис. 1.14) при заданных R_H, E, r (см. табл. 1.7).

Таблица 1.7

N варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9
RH, Ом	200	200	200	300	300	300	400	400	400
E, В	10	20	30	10	20	30	10	20	30
r, Ом	20	20	20	30	30	30	40	40	40

 

 

1.6.12. При каком R_H (r = 0) падение напряжения на ЭВ диоде (рис. 1.14) будет соответствовать табл. 1.8?

Таблица 1.8

N варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9
E, В	10	20	20	30	30	20	30	10	30
UА, В	6	8	10	12	14	12	10	8	6

 

1.6.13. При каком напряжении питания E  (r = 0) рабочий ток ЭВ диода (рис. 1.14) будет соответствовать табл. 1.9?

Таблица 1.9

N варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9
RH, Ом	200	300	400	200	300	400	200	300	400
Ip, мА	30	40	50	60	70	60	50	40	30

 

 

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ