Тетрод

Тетрод - електронна лампа, що має 4 електрода : термоелектронний катод (прямого або непрямого напруження), 2 сітки ( керуючу і екранує) і анод. Винайдений Вальтером Шоттки в 1919. Приймально-підсилювальні тетроди застосовувалися в радіоприймальних трактах до масового поширення пентодів. Генераторні і модуляторні тетроди застосовуються донині в силових каскадах радіопередавачів. Променеві тетроди знайшли застосування у вихідних каскадах УНЧ і досі широко використовуються в гітарних підсилювачах (рідше - у високоякісних УНЧ). Особливий клас приладів - електрометричні тетроди також мають дві сітки, але принципово відрізняються від звичайних тетродів і конструктивно, і в практичному застосуванні.


1. Історія

Один з найперших тетродів вітчизняного виробництва СБ-154 (або 2Е1 за новою класифікацією) мав фантастичні по тим часам параметри. Прохідна ємність зменшилася з 5 до 0,005 (!) ПФ, внутрішній опір зросла з 30 кОм до 1,3 МОм, а коефіцієнт посилення перевищив 1000. Екранована лампа відразу ж і безповоротно витіснила тріоди з радіочастотного тракту і зробила можливим масове виробництво радіоприймачів прямого посилення на діапазони довгих і середніх хвиль (ЕКЛ, ЕЧС-2, ЕЧС-3, СІ-235), що стали відносно масовими в СРСР середини 1930-х років. Буква "Е" в назвах цих приймачів означала саме "екранований", а повністю назву розшифровувалося так: екранований, чотирилампового, мережевий.

Свою назву "екранована лампа" нові тетроди виправдовували ще й тим, що для зменшення впливу зовнішніх полів на внутрішню частину балона напилюють плівка металу або покривалася тонкої металевої сіткою, з'єднаної всередині балона з катодом. Ця традиція збереглася і надалі, і найсучасніші вітчизняні тетроди (6Е5П, 6Е6П, 6Е15П) мають, крім екранної сітки, внутрішній статичний екран, з'єднаний всередині лампи з катодом або має окремий самостійний висновок (6Е6П).

Недоліки тріода - велика прохідна ємність анод-сітка (одиниці піко фарад), що перешкоджає сталому посиленню на коротких хвилях, а також низький коефіцієнт підсилення (до декількох десятків). Спочатку, конструктори планували помістити між сіткою і анодом заземлений екран. У цьому випадку місткість між анодом і сіткою як би розбивалася на дві окремі, послідовно з'єднані ємності: анод-екран та екран-сітка. Через зміни напруги на аноді через ємність анод-екран тече струм, але далі він стікає здебільшого на землю, а не в ємність екран-сітка, має більший імпеданс ніж з'єднання екрану з землею.

Конструкція екрану повинна була бути такою, щоб він не перешкоджав вільному прольоту електронів від катода до аноду. Таким чином, між сіткою і анодом з'явилася друга - екранує. При з'єднанні її з катодом низький негативний потенціал гальмує електронний потік, знижуючи і без того невеликий коефіцієнт підсилення лампи. А при подачі на екранує сітку позитивного напруги електронний потік не тільки не гальмувався, але й отримував додатковий розгін, збільшуючи анодний струм. Заземлення сітки, що екранує по змінному струму усувало частотні обмеження, пов'язані з прохідною ємністю.

Типове підключення сітки, що екранує.

2. Динатронний ефект

Розподіл електричного потенціалу на ділянці катод-анод

Динатронний ефект - вибивання вторинних електронів з металевого анода при бомбардуванні його електронами та іонами; в електронних лампах для зменшення шкідливого впливу динатронного ефекту ставиться антідінатронная сітка; динатронний ефект використовується в електронних помножувачах.


3. Променевої тетрод

Пристрій променевого тетрода
Детальний розгляд теми: Променевої тетрод

Іншим нововведенням став так званий променевої принцип формування потоку електронів: керуюча та екранна сітки тетрода виконувалися ідентичними, тобто з однаковою дроту, з однаковим кроком і числом витків, розрізняючись тільки діаметрами еліпса. При цьому сітки встановлювалися на крепящих траверсах таким чином, що витки екранної сітки розташовувалися точно проти витків керуючої сітки і як би "ховалися" за її витками. У результаті електрони по шляху до аноду "огинали" витки екранної сітки, не осідаючи на ній і не створюючи постійного екранного струму. Одночасно "стислі" у вузькі промені електрони збільшували щільність електронного потоку настільки, що в проміжку між екранною сіткою і анодом утворювалася віртуальна область, що має потенціал нижче анодного і перешкоджає виникненню зустрічного ("динатронного") потоку електронів.

У місцях кріплення сіток траверси як би перекривають шлях електронного потоку, спотворюючи тим самим загальний "променевої" характер анодного струму. Щоб виключити цей вплив на загальну анодний характеристику, в місцях установки траверс між ними і анодом встановлюють спеціальні суцільні металеві пластини, відгороджують траверси від анода, а сам анод в цих місцях виконують з П-подібним вигином, щоб збільшити відстань між ним і траверсами екранної сітки. Така своєрідна форма анода є вірною ознакою променевих ламп. Ці додаткові екрануючі пластини завжди з'єднуються усередині лампи з катодом, мають нульовий потенціал, що додатково сприяє створенню віртуальної області між анодом і екранною сіткою.

Променеві тетроди створювалися спеціально для каскадів посилення потужності і використовувалися в кінцевих каскадах УНЧ, телевізійних розгортках і передавачах. У сучасній промисловій і любительській практиці найбільш поширені вихідні променеві тетроди, розроблені спеціально для УНЧ - 6П6С (аналог 6V6) і 6П3С (аналог 6L6). 6П27С, радянський функціональний аналог знаменитого пентода EL34, є променевим тетродом. Особливі типи променевих тетродів (6П7С, 6П13С) були оптимізовані для потужних каскадів рядкового розгорнення і також можуть працювати у вихідних каскадах УНЧ. Окремі малопотужні променеві тетроди були призначені для посилення високих частот і можуть ефективно працювати в триодного включенні (6Ж4П).


4. Електрометричні тетрод

Особливий тип чотириелектродної лампи, в якому четвертий електрод - катодна, або захисна, сітка - призначений для збільшення крутизни анодної характеристики при гранично низьких анодних напругах.

Електрометричні лампи призначені для реєстрації і посилення вкрай малих (10 -15.. 10 -10 А) струмів, наприклад, вихідних струмів мас-спектрометрів, зоряних фотометрів і т. п. надчутливої ​​вимірювальної апаратури. Найкращі гальванометри реєструють струми від 10 -12 А. Звичайні лампи також марні в діапазоні настільки малих струмів, так як власний сітковий струм приймально-підсилювальних ламп в найкращих умовах становить порядку 10 -9 А. Для зниження сіткових струмів був розроблений цілий ряд технологічних прийомів:

  • опір витоку знижується шляхом виведення сітки через купол лампи
  • для придушення сіткової емісії катод працює при зниженій температурі (як правило, катоди активуються торієм, так як оксидним катодам властивий викид іонів, що породжує додатковий сітковий струм)
  • анодна напруга знижується до 5 ... 7 В, при цьому втікає і випливають складові сіткових струмів приблизно рівні і взаємно компенсують один одного

При таких низьких анодних напругах, тим більше при зниженій температурі катода, крутизна лампи виявляється неприпустимо низькою. Щоб підвищити крутизну, між сіткою і катодом вводиться додаткова катодна сітка, на яку подається позитивний потенціал в декілька вольт. В результаті хмара електронів навколо катода розширюється, збільшується ефективний діаметр випромінюючої поверхні, а з ним і крутизна. У електрометричних тетродах вона становить від 20 до 300 мікроампер на вольт. При цьому робочий анодний струм лампи - від десятків до сотень мікроампер. У принципових схемах електрометричні тетрод зображується так само, як і звичайний тетрод, але керуючої є друга (рахуючи від катода) сітка.


Література

Бонч-Бруєвич А. М. Застосування електронних ламп в експериментальній фізиці .. - М .: Гостехиздат, 1956.

Гендін Г. С. Все про радіолампах. - М .: Гаряча лінія - Телеком, 2002. - 294 с. - ( Масова радіобібліотека : МРБ; Вип. 1258). - ISBN 5-93517-082-5


Пасивні твердотільні Резистор Змінний резистор Підлаштування резистор Варистор Конденсатор Змінний конденсатор Конденсатори підлаштування Котушка індуктивності Кварцовий резонатор Запобіжник Самовідновлюється запобіжник Трансформатор Мемристор
Активні твердотільні Діод Світлодіод Фотодіод Напівпровідниковий лазер Діод Шотткі Стабілітрон Стабистор Варикап Варікондамі Діодний міст Лавинно-пролітний діод Тунельний діод Діод Ганна
Транзистор Біполярний транзистор Польовий транзистор КМОП-транзистор Одноперехідного транзистора Фототранзистор Складовою транзистор Балістичний транзистор
Інтегральна схема Цифрова інтегральна схема Аналогова інтегральна схема
Тиристор Сімістор Динистор
Пасивні вакуумні Бареттера
Активні вакуумні та газорозрядні Електронна лампа Електровакуумний діод Тріод Тетрод Пентод Гексод Гептод Пентагрид Октод Нонод Механотрон Клістрон Магнетрон Амплітрон Платінотрон Електронно-променева трубка Лампа біжучої хвилі
Пристрої відображення Електронно-променева трубка РК-дисплей Світлодіод Газорозрядний індикатор Вакуумно-люмінесцентний індикатор Прапорцевий індикатор Семисегментний індикатор
Акустичні пристрої і датчики Мікрофон Гучномовець Тензорезистор
Термоелектричні пристрої Термістор Термопара Елемент Пельтьє