Электронные и ионные вентили


Важнейшая часть всякого электронного или ионного вентиля катод — электрод, который испускает электроны. На небольшом расстоянии от него располагают анод — электрод, на который подается положительное напряжение. В результате анод притягивает к себе электроны. Между катодом и анодом помещен еще один электрод — управляющая сетка. Она управляет потоком электронов.

Катод, сетка и анод размещены внутри стеклянного или металлического баллона, из которого тщательно откачивают воздух. Внутри пего создается большое разрежение — высокий вакуум.

Трехэлектродная лампа —электронный вентиль. Отрицательное напряжение на управляющей сетке запирает., прерывает электронный ток через вентиль. При положительном напряжении на сетке вентиль пропускает ток.
Трехэлектродная лампа — электронный вентиль. Отрицательное напряжение на управляющей сетке запирает., прерывает электронный ток через вентиль. При положительном напряжении на сетке вентиль пропускает ток.

Ток в электронном вентиле создается электронами, которые движутся от катода к аноду. Чтобы получить достаточно большой электронный ток, анодное напряжение должно достигать нескольких тысяч вольт. При прохождении тока здесь возникают значительные потери — электронные вентили имеют большое внутреннее сопротивление.

Если заполнить баллон вентиля после откачки из него воздуха инертным газом или парами металла, например ртути, цезия, то электроны, проходя от катода к аноду, будут сталкиваться с атомами наполнения. Под этими ударами нейтральные атомы газа или пара разбиваются на электроны и положительно заряженные частицы — ионы. В результате в пространстве между катодом и анодом будет теперь находиться смесь отрицательно заряженных электронов и положительных ионов. Присутствие положительных ионов облегчает прохождение тока между катодом и анодом. Такие вентили называются ионными. Через них проходят токи в сотни ампер при напряжении на аноде меньше ста вольт.

Однако тяжелые положительные ионы, находящиеся в разрядном пространстве между катодом и анодом, затрудняют действие управляющей сетки. При подаче па нее отрицательного напряжения положительные ионы окружают сетку и нейтрализуют ее электрическое поле. Поэтому сетка может предотвратить прохождение тока лишь до того, как в пространстве катод-анод появились ионы. Чтобы прервать ток, необходимо на какое-то время подать на анод отрицательное напряжение.

Такая особенность ионных вентилей (неполная их управляемость) приводит к тому, что с их помощью можно возбуждать лишь относительно медленные колебания — с частотой не более нескольких килогерц. А вентили с чисто электронным разрядом, имеющие управляющую сетку, способны хорошо работать при частотах до сотни мегагерц. Предел повышения частоты колебаний у них ставится инерцией электронов.

В современных электронных лампах скорость электронов достигает сотых долей скорости света. Но даже при такой высокой скорости — тысячи километров в секунду — требуется какое-то время, чтобы электрон успел пролететь расстояние между катодом и анодом. Время пролета должно быть меньше, чем длительность полупериода колебаний, которые надо получить.

Чтобы получать колебания с частотой в сотни тысяч и миллиарды герц, применяют не лампы с управляющей сеткой, а другие типы электронных приборов.