info

Катод - основной электрод любой электронной лампы. Предназначен для получения термоэлектронной эмиссии (испускания электронов металлом в раскаленном состоянии). Катоды, применяемые в настоящее время в электронных лампах, разделяют на две группы: катоды из чистого металлов и сложные. Наиболее распостраненный тип катода из чистого металла - вольфрамовый. Он применяется в высоковольтных кенотронах, мощных генераторных лампах и рентгеновских трубках. В большинстве электровакуумных приборов применяют сложные катоды - оксидные и бариевые.
Бариевый катод состоит из вольфрамового основания с нанесенным слоем металлического бария. Качества катодов характеризуется многими параметрами, основными из которых являются: удельная эмиссия, эффективность и долговечность.
Оксидные катоды по способу нагрева делятся на два вида - с прямым и косвенным накалом (подогревные катоды). Первые могут работать только при постоянном токе, вторые - при постоянном и переменном. Подогревные катоды менее экономичные.
Бариевые катоды применяются в основном в лампах батарейного питания, к которым предъявляются требования экономичности. Лампы с катодом косвенного накала питаются в основном током промышленной частоты 50 Гц; емкость между катодом и нитью накала составляет примерно 10 пФ.
Удельная эмиссия - параметр, характеризующий эмиссионную способность катода, определяемую величиной термоэлектронного тока, получающегося с единицы площади поверхности катода при нормальной температуре; выражается в мА/см².
Эффективность (экономичность) - ток термоэлектронной эмиссии, создаваемый катодом при рабочей температуре на один ватт мощности, затрачиваемой на нагревание катода; выражается в мА/Вт.
Долговечность (срок службы) - время, в течение которого ток эмиссии катода снижается до 0,8 своей величины; выражается в час.

Долговечность всякой лампы зависит от правильной эксплуатации катода. В процессе эксплуатации необходимо поддерживать номинальное напряжение накала. Недонакал и перекал нити приводит к разрушению катода, падению крутизны характеристики и уменьшению анодного тока. Нельзя также применять последовательное соединение нитей накала, кроме ламп, специально предназначенных для этого, т.к. при последовательном соединении у одной группы ламп катод может оказаться в режиме перекала, а у другой - недокала.

При включении ламп, имеющих мощные вольфрамовые катоды, напряжение накала нужно подавать первоначально не полностью, а треть величины его номинального значения, т.к. сопротивление вольфрамовой проволоки в холодном состоянии почти в 14 раз меньше, чем в накаленном, и при включении полного напряжения накала происходит "скачок" тока, который выводит катод из строя.
Анод - изготавливают из металлов с высокой температурой плавления, допускающих высокую рабочую температуру. Обычно в лампах применяют черненные аноды, обладающие хорошим теплоизлучением.
Сетка - расположена между анодом и катодом. На сетку относительно катода обычно подают отрицательный или положительный потенциал, с помощью которого управляют электронным потоком в лампе. Чтобы сетка не преграждала путь движению электронов, ее выполняют спиральной или решетчастой из тугоплавких металлов (никеля, молибдена, вольфрама) и покрывают защитными слоями.
В настоящее время многие электронные приборы из серии приемно-усилительных ламп выпускаются с обычным сроком службы и с повышенной долговечностью (до 5000 час и более). Такие лампы имеют дополнительное обозначение: букву Е, например 6П1П-Е, 6П3С-Е. Ряд ламп выпускаются также с повышенной надежностью и увеличенной механической прочностью. Такие лампы в обозначении имеют букву В, например 6П1П-В.
Характеристики ламп выражают зависимость токов от напряжений в различных ее цепях. Свойство приемно-усилительных ламп оценивают по анодно-сеточным или анодным характеристикам.
Анодно-сеточные характеристики выражают зависимость анодного тока от напряжения на сетке при постоянном напряжении на аноде и других электродах лампы. Несколько анодно-сеточных характеристик, снятых при различных постоянных значениях анодных напряжений и напряжений на других электродах, образуют семейство, более полно отражающие зависимость токов от напряжений на электродах лампы.
Анодные характеристики выражают зависимость анодного тока от напряжения на на аноде при постоянном напряжении на сетке и других электродах лампы. Несколько анодных характеристик, снятых при иных постоянных значениях напряжений на управляющей и других сетках (для многосеточных ламп), составляют семейство анодных характеристик, позволяющих выбрать режим и провести графический расчет усилительного каскада (определить оптимальную нагрузку, усиление, выходную мощность и т.д.).

Эксплуатация ламп

Работа ламп при напряжении накала на 5-10% выше номинального увеличивает вероятность перегорания и обрыва подогревателей в лампах с катодами косвенного накала и приводит к преждевременному выходу из строя ламп с катодами прямого накала. При напряжении накала но 10-15% ниже номинального уменьшаются токи электродов и крутизна характеристики, повышается интенсивность отравления катодов остаточными газами.

Во избежание пробоя и короткого замыкания катода с подогревателем напряжение между ними должно быть мало. Не рекомендуется последовательное соединение подогревателей (нитей накала) ламп, так как это может привести к их перегреву, к короткому замыканию между катодом и подогревателем и к ухудшению параметров ламп.

Сопротивление резистора в цепи управляющей сетки не должно превышать указанного в справочнике для данного типа лампы. При использовании ламп с большой крутизной необходимо применять автоматическое смещение. Превышение Uа max может привести к междуэлектродному пробою, разрушению оксидного слоя катода, а превышение максимально допустимых мощностей - к ухудшению вакуума и уменьшению эффективности катода.

Особенно опасны сочетание следующих режимов

Максимальное напряжение накала при малом токе катода или при наибольшем напряжении между катодом и подогревателем.
Пониженное напряжение накала с большим током катода.
Максимально допустимая мощность, выделяемая на электродах, с большим сопротивлением в цепи управляющей сетки.
Наибольшая температура баллона с наибольшими мощностями, выделяемыми на электродах, и большим сопротивлением резистора в цепи управляющей сетки.

Приемно-усилительные и генераторные лампы малой и средней мощности устойчиво работают при температуре окружающей среды -60...+70°С и повышенной относительной влажности окружающего воздуха до 38% при 20°С. Для ламп, требующих применение ламповых панелей, вертикальное положение следует предпочитать любому другому.

Д.С. Гурлев. "Справочник по электронным приборам". 1962 год