оказывает, кроме того, спрямляющее действие на кривую, выражающую зависимость выпрямленного тока, отсчитываемого по гальванометру от переменного напряжения, приложенного между точками А vi. В.

Диод может быть также применен в качестве вольтметра и в другой схеме, известной под названием «компенсационной». Эта схема имеет два преимущества: такой вольтметр не отбирает мощности от измеряемого источника (нет тока) и затем здесь не требуется градуировки по переменному напряжению. Предположим, что требуется измерить напряжение высокой частоты на концах катушки L (рис. 12). При помощи потенциометра можно подобрать величину отрицательного смешения таким образом, чтобы скомпенсировать наибольшее положительное напряжение на аноде во время положительного полупериода. Для этого нужно повышать отрицательное смещение до тех пор, пока показания гальванометра О не упадут до нуля. Соответствующая этому и отсчитываемая по вольтметру V величина

Рис. 11

Л-£f

Рис, 12

Рис. 13

отрицательного напряжения будет равна наибольшему значению переменного напряжения между точками А ч В. Конденсаторы Cj и служат для защиты приборов от токов высокой частоты. Очевидно, что этот метод дает возможность определить наибольшее положительное напряжение точки А по отношению к В. Для определения наибольшего отрицательного напряжения необходимо переменить местами концы катушки АВ.

На рис. 13 показана другая схема для измерения амплитуды напряжения. Здесь сопротивление R велико -порядка нескольких мегом, так что анод оказывается частично «запертым». Переменное напряжение, существующее между точками X и У подается на анод через конденсатор С. Во время положительного полупериода электроны садятся на анод и заряжают конденсатор; во время отрицательного полупериода они уходят через сопротивление R. На сопротивлении R, а значит и на аноде лампы возникает переменное напряжение, среднее значение которого отрицательно. Если сопротивление /? достаточно велико, то скоро наступает такое состояние, когда среднее отрицательное значение анодного напряжения очень мало отличается от максимального положительного пикового напряжения между точками X и V, Среднее значение напряжения на аноде можно либо измерить непосредственно на концах сопротивления R при помощи статического вольтметра, либо зная R, его можно определить, измерив текущий через R ток при помощи гальванометра G.

Диод как ограничитель. Иногда бывает желательно во время эксперимента поддерживать постоянным ток через проводник, например через газовую разрядную трубку, несмотря на наличие небольших изменений в напряжении питания. Это с успехом можно осуществить, включив в цепь питания диод с вольфрамовой нитью, работающий достаточно далеко в области насыщения.

Магнетрон Если воздействовать на диод, имеющий цилиндрическое расположение электродов, магнитным полем, параллельным его оси, то прямолинейные до этого пути электронов от нити к аноду теперь искривляются. Однако до тех пор, пока магнитное поле Н меньше критического значения ток по величине остается неизмененным, но он быстро падает до нуля как только мы перешли через значение Я„. Это явление было исследовано Хэллом, который показал, что в обычных условиях

г е а а (см)

(3.1)

где v„ - анодное напряжение и а - радиус цилиндра анода.

Такой диод, в котором для изменения силы анодного тока применяется магнитное поле, Хэлл назвал магнетроном.

На рис. 14 показаны пути электронов при различных значениях напряженности магнитного поля, а рис, 15 дает типичную зависимость анодного тока от напряжен-

ности магнитного поля при постоянном анодном напряжении.

Магнетроном можно пользоваться для измерения магнитных полей методом, описанным Хэллом. В этом случае подбирают величину таким образом, чтобы осуществить критические условия и тогда можно определить магнитное поле по формуле (3.1)

Магнетроном можно также пользоваться

для грубого определения ~.

OOQ0

"УГ Возрастает

Рис. 14

Рис. 15

В ЭТОМ случае мы получаем данные для кривой, показанной на рис. 15, из которой и можно определить величину Яо. В связи с этим очень важно отметить, что для таких измерений необходимо пользоваться диодом с немагнитным анодом (напр. медным).

Диоды, выпускаемые на рынок, имеют, обычно, никелевые т. е. ферромагнитные аноды. С такими диодами значение - получается меньше действительного. т

Применение магнетрона для генерации ультракоротких радиоволн описано в главе VII.

г л л в А IV

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРЕХЭЛЕКТРОДНОЙ ЛАМПЫ ИЛИ ТРИОДА

В двухэлектродной лампе или диоде, как мы видели, поток электронов, идущий от нити к аноду, управляется напрял<ением •Уд, приложенным между анодом и нитью. Поэтому при данной темпатуре нити анодный ток такой лампы может быть задан как функция одной независимой переменной гд:гд=:/(гд). В многоэлектродиых лампах, имеющих два или больше собирающих электродов, между которыми распределяется термионный поток, ток в цепи данного электрода зависит, вообще говоря, от напряжений на всех электродах, по отношению к нити. В трехэлектродной дампе собирающими электродами являются анод и сетка, хотя в практических условиях ток сетки обычно настолько мал, что он вообще не играет никакой роли и во всяком случае нм можно пренебречь по сравнению с анодным хо-ком. Если обозначить напряжения на аноде и сетке по отношению к нити соответственно через и Vg, то анодный и сеточный {ig) токи триода могут быть выражены в виде:

= Ka.Wff) (4.1)

" is = Ф1{v,,Vg). (4.2)

Только для определенных условий, в очень ограниченных пределах, эти зависимости могут быть выражены простыми функциями; обычно же оба выражения (4.1) и (4.2) могут быть представлены только в виде семейств характеристик. Особенно важное значение имеет семейство кривых, выражающих зависимость анодного тока (г от напряжения на сетке {Vg) для различных постоянных значений анодного напряжения {v.

В 1907 г. Ли де-Форест впервые ввел в электронную лампу два холодных электрода кроме нити. Подобно Фле-

Э. в. Эппльтон

мингу де-Форест до этого пользовался диодом для детектирования радиосигналов и такое приемное устройство было им названо аудионом. Он сохранил то же название для трехэлектродной лампы, в которой между анодом и нитью был введен третий электрод в виде зигзагообразной проволоки. Термин сетка для этого добавочного электрода в настоящее время принят почти во всем мире, хотя иногда вместо него употребляется термин управляющий электрод, что же касается названия а у д и о н, то его заменили более общим названием трехэлект-родная лампа или триод.

Изучение принципа действия трехэлектродной лампы лучше всего начать с краткого обзора результатов, полу-

Анод

*-++ + + + + +• -1-

Анод

О. о о Псо

1- 4- + +

Иатод

Рис. 16

- ~ - - - нотод Рис. 17

ченных для двухэлектродных ламп. Мы знаем, что вдали от насыщения ток через диод приблизительно пропорционален степени трех вторых от анодного напряжения. Этот результат был получен из теории Чайльда Лэнгмюра в предположении, что электрическое поле, на поверхности нити, а следовательно, и заряд на ней равны нулю *. Отсюда следует, что положительный заряд на аноде должен быть равен по величине и обратен по знаку отрицательному пространственному заряду. Можно сказать, что все электрические силовые линии должны начинаться на пространственном заряде и кончаться на аноде. Расположение зарядов противоположного знака в этом случае может быть грубо представлено в виде, изображенном на рис. 16.

Предположим, что1 мы ввели в пространство между нитью и анодом сетку и, что она заряжена положительно. В тех же условиях, что и для диода, результирующий положительный заряд сетки и анода будет равен отрицательному пространственному заряду. Расположение зарядов в этом случае может быть грубо представлено рис. 17.

Мы видим таким образом, что в триоде комбинация сетка-анод в отношении создаваемого электрического поля

* Более строгое исследование Шоттки и Эпштейна показывает, что этот результат остается в силе, если представить себе, что поверхность нити расположена в области минимального потенциала.

играет ту же роль, что и анод в диоде, и очень удобно представить себе триод в виде эквивалентного диода, в котором анодное напряжение вызывает вблизи нити то же электрическое поле, какое вызывают в триоде напрян{ения анода и сетки вместе. Удобно также расположить анод эквивалентного диода на поверхности сетки представляемого им триода.

На рис. 18 изображены триод и эквивалентный ему диод. • Теперь нам необходимо найти то напряжение v, которое нужно подать на «анод» эквивалентного диода для того, чтобы получить тот

АноВ

Анод (4)

СетнаО ООО О-*-

(>1 О Катод (I)

Нотод-

Триод ЭнвиЗалентнлги диод

Рис. 18

же эффект, какой вызывается комбинированным действием анода и сетки триода, находящихся соответственно под напряжениями f а и Vg. При этом мы в первом приближении пренебрежем влиянием пространственного заряда.

Обозначим электроды триода (рис. 18) через 1, 2 и 3, а электроды диода через 1 и 4. Необходимо найти то значение V, которое вызовет на поверхности 4 тот же заряд, что и суммарный заряд на 2 и 3. При этом мы можем рассматривать обе системы как электрические конденсаторы. В триоде комбинация сетка-анод представляет собой положительную пластинку, а катод - отрицательную. В диоде анод является положительной пластиной, а-катод отрицательной. Очевидно, что заряды обоих конденсаторов будут равны тогда, когда:

Ci2«+i3»« = Cuo, (4-3)

где С с индексами обозначает взаимную емкость между соответствующими электродами. Следовательно, напряжение на аноде эквивалентного диода так связано с напряжениями на аноде и сетке триода

(4.4)

Как мы увидим дальше, на практике Qj, обычно, очень мало отличается от С,„ так что

(4.5) 35