Устройство электронной лампы

В свое время электронная лампа совершила в радиотехнике подлинную рево­люцию: коренным образом изменила конструкции передающих и приемных уст­ройств, увеличила дальность действия их, позволила радиотехнике сделать гигант­ский шаг вперед и занять почетное место буквально во всех областях науки и техники, производства, в нашей повседневной жизни. Но и сейчас, когда в радио- электронные устройства все более внедряются полупроводниковые приборы, электронные лампы продолжают «трудиться» во многих радиовещательных приемниках, радиолах, магнитофонах, телевизорах. Поэтому-то я и решил позна­комить тебя с этими «ветеранами» радиотехники, а в дальнейшем с неко­торыми конструкциями на электронных лампах.

Любая радиолампа представляет собой стальной, стеклянный или керамиче­ский баллон, внутри которого на металлических стойках укреплены элект­роды. Пространство в баллоне сильно разрежено, т. е. там почти нет воз­духа. Его откачивают через небольшой отросток, имеющийся в нижней или верхней части баллона. Сильное разрежение воздуха внутри баллона — вакуум — непременное условие для работы радиолампы.

В каждой радиолампе обязательно есть катод — отрицательный электрод, являющийся источником электронов в лампе, и анод — положительный элект­род. Катодом может быть вольфрамовый волосок, подобный нити накала электро­лампочки, или металлический цилиндрик, подогреваемый нитью накала, а ано­дом — металлическая пластинка, а чаще коробочка, имеющая форму цилиндра или параллелепипеда. Вольфрамовую нить, выполняющую роль катода, назы­вают также нитью накала.

На схемах баллон лампы обозначают в виде окружности, катод — дужкой, вписанной в окружность, анод — короткой чертой, расположенной над катодом, а их выводы — линиями, выходящими за пределы окружности. Радиолампы, со­держащие только катод и анод, называют двух электродными или диодами.

На рис. 105 показано внутреннее устройство двух диодов разных конструк­ций. Правая лампа отличается от левой тем, что се катод (нить накала) на­поминает перевернутую латинскую букву V, а анод имеет форму сплюснутого цилиндра. Электроды закреплены на проволочных стойках, впаянных в утол­щенное донышко баллона. Стойки являются одновременно выводами электродов.

Через специальную колодку с гнездами — ламповую панельку — они соединяются с другими деталями радиотехнического устройства.

В большинстве радиоламп между катодом и анодом имеются спирали из тонкой проволоки, называемые сетками. Они окружают катод и, не сопри­касаясь, располагаются на разных расстояниях от него. В зависимости от назна­чения число сеток в лампе может быть от одной до пяти. По общему числу электродов, включая катод и анод, различают лампы трехэлектродные, четырехэлектродные, пятиэлектродные и т. д. Соответственно их называют триодами (с одной сеткой), тетродами (с двумя сетками), пентодами (с тремя сетками).

Внутреннее устройство одной из таких ламп — триода — показано на рис. 106. Эта лампа отличается от диодов наличием в ней спирали-сетки. На схемах сетки обозначают штриховыми линиями, расположенными между катодом и анодом.

Триоды, тетроды и пентоды — универсальные радиолампы. Их применяют для усиления переменных и постоянных токов и напряжений, в качестве детекторов, для генерирования электрических колебаний разных частот и многих других целей. Принцип работы радиолампы основан на направленном движении в ней электро­нов. «Поставщиком» же электронов внутри лампы является катод, нагретый до Температуры 800-2000°С.

В чем сущность этого явления?

Если кастрюлю, наполненную водой, поставить на огонь, то по мере нагре­вания частицы воды начнут двигаться все быстрее и быстрее. Наконец, вода закипит. При этом частицы воды будут двигаться с настолько большими ско­ростями, что некоторые из них оторвутся от поверхности воды и покинут ее — вода начнет испаряться. Нечто подобное наблюдается и в электронной лампе. Свободные электроны, содержащиеся в раскаленном металле катода, движутся с огромными скоростями. При этом некоторые из них покидают катод, образуя вокруг него электронное «облако». Это явление испускания, или излучения, ка­тодом электронов называют термоэлектронной эмиссией. Чем сильнее раскален катод, тем больше электронов он испускает, тем гуще электронное облако. Когда говорят, что «лампа потеряла эмиссию», это значит, что с по­верхности ее катода свободные электроны по какой-то причине вылетают в очень малом количестве. Лампа с потерянной эмиссией работать не будет.

Однако чтобы электроны могли вырываться из катода, надо не только нагреть его, но и освободить окружающее пространство от воздуха. Если этого не сделать, вылетающие электроны потеряют скорость, «завязнут» в мо­лекулах воздуха. Поэтому-то в электронной лампе и создают вакуум. Отка­чивать воздух необходимо еще и потому, что при высокой температуре катод поглощает кислород воздуха, окисляется и быстро разрушается. К этому нужно добавить, что на поверхность катода наносят слой окислов бария, стронция и кальция, обладающий способностью излучать электроны при сравнительно иизкой температуре нагрева.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель