Устройство и работа диода

Главное назначение диодов - выпрямление переменного тока. Иногда диоды применяются для генерации шумов - беспорядочно изменяющихся токов и напряжений, для ограничения электрических импульсов и т. п.

Диод имеет два электрода в стеклянном, металлическом или керамическом баллоне с вакуумом. Один электрод - это накаленный катод, служащий для эмиссии (испускания) электронов, другой - анод - принимает электроны, испускаемые катодом. Катод и анод электровакуумного диода аналогичны эмиттеру и базе полупроводникового диода. Анод притягивает электроны, если он имеет положительный относительно катода потенциал. Между анодом и катодом образуется электрическое поле, которое при положительном потенциале анода является ускоряющим для электронов. Электроны, вылетающие из катода, под действием поля движутся к аноду.

Простейший катод делают в виде проволочки, которая накаливается током. Такие катоды называют катодами прямого или непосредственного накала. Большое распространение получил катод косвенного накала (подогревной) - металлический цилиндр, поверхность которого покрыта активным слоем, эмитирующим электроны. Внутри цилиндра находится подогреватель в виде проволочки, накаливаемой током. В наиболее распространенной цилиндрической конструкции диода анод имеет форму цилиндра (рис. 1).

Рис. 1 - Цилиндрическая конструкция электродов диода

Цепи диода с катодом косвенного накала показаны на рис. 2. Основной является анодная цепь (цепь анода). В неё входят анодный источник Е_а и пространство между анодом и катодом.

Все электроны, вылетающие из катода, образуют ток эмиссии, определяющийся:

I_e = Nq,

где N - число электронов, вылетающих за 1 сек., q - заряд электрона (кто забыл, это примерно 1,6х10^-19 Кл).

Между анодом и катодом образуется отрицательный заряд, называемый объёмным или пространственным и препятствующий движению электронов к аноду. При недостаточном положительном потенциале анода не все электроны могут преодолеть действие объёмного заряда и часть их возвращается на катод.

Рис. 2 - Цепи диода с катодом косвенного накала

Электроны, ушедшие с катода безвозвратно, определяют катодный ток (ток катода), обозначаемый I_к или i_к:

i_к = nq < I_e,

где n-число электронов, ушедших за 1 с с катода и не возвратившихся.

Чем выше потенциал анода, тем больше электронов преодолевает объемный заряд и уходит к аноду, т. е. тем больше катодный ток.

Поток электронов, летящих от катода к аноду и попадающих на анод, называют анодным током (током анода). Он протекает в анодной цепи и обозначается I_a или i_a. В диоде катодный и анодный токи равны друг другу:

i_a = i_к

Анодный ток является главным током электронной лампы. Электроны тока движутся внутри лампы от катода к аноду, а вне лампы - от анода к плюсу источника питания, затем внутри него и от минуса источника к катоду лампы.

При изменении положительного потенциала анода изменяется катодный ток и равный ему анодный ток. В этом заключается электростатический принцип управления анодным током.

Общие сведения, классификация

К содержанию

Устройство и работа триода