Gratacronii cu descărcare gravă
Utilizate pe scară largă erau tiratronii cu descărcare strălucitoare (tiratroni cu catod rece) cu trei sau mai mulți electrozi. Ele sunt utilizate în automatizări, în circuite de releu și de numărare, precum și în generatoare de impulsuri și alte dispozitive. Numele "thyratron" provine din cuvântul "electron" și din cuvântul grecesc thyra (ușa), care subliniază posibilitatea de a "deschide" (deblocarea) tiratul cu o rețea.
În cei trei electrozi de descărcare a gâtului, între anod și catod există un al treilea electrod, numit o rețea sau un electrod de declanșare. Grilă în thyratron are un efect mai limitat decât în triodes vid vid. În cel de-al doilea, prin schimbarea tensiunii rețelei, este posibil să se controleze complet curentul de anod, adică să se ajusteze de la zero la valoarea maximă. Și într-un tiratron cu o rețea, poți doar să deblochezi tiratul, dar nu poți schimba curentul anodic. După apariția descărcării, grila pierde acțiunea de control. Evacuarea în tiratron poate fi oprită numai prin scăderea tensiunii anodice la o valoare la care descărcarea nu poate exista sau prin ruperea circuitului anodic.
În Fig. 21.11 arată dispozitivul unuia dintre tiratronii unei descărcări strălucitoare. Distanțele dintre electrozii și presiunea gazului sunt selectate astfel încât să apară o descărcare închisă separată între rețea și catod la o tensiune mai mică decât tensiunea dintre anod și catod. Apoi, între catod și anod poate să apară o descărcare a luminii dacă tensiunea de anodă este suficientă. În acest caz, curentul de rețea este unul sau zeci de microamperi, iar curentul anodic poate fi de mii de ori mai mare (unități sau zeci de miliamperi). Tensiunea de descărcare în circuitul anodic UB este mai mică, cu atât este mai mare curentul de rețea. Acest lucru se explică prin faptul că, pe măsură ce curentul rețelei crește în intervalul dintre grilă și catod, crește numărul de ioni și electroni, iar debitul în circuitul anodic este facilitat.
Fig. 21.11. Dispozitivul și caracteristica de pornire a tiratronului 1 - cea de-a doua rețea; 2 - anod; 3 - catod; 4 - prima rețea
Dependența tensiunii UB de curentul ig se numește caracteristica de pornire. În absența curentului de rețea, tensiunea de descărcare este maximizată. O creștere a curentului ig cauzează o scădere a tensiunii UB. primul ascuțit și apoi încet. Cu toate acestea, valoarea UB nu poate fi mai mică decât tensiunea de funcționare Upab necesară pentru a menține o descărcare strălucitoare între anod și catod. Caracteristica de pornire depinde de natura gazului, presiunea acestuia, forma și starea suprafeței electrozilor.
Pierderea acțiunii de control după apariția unei descărcări în circuitul anodic se explică prin faptul că grila este înconjurată de o plasmă - cu un număr mare de electroni și ioni. Pozitiv grila încărcat atrage electroni din plasmă, care formează în jurul suprafeței unui strat grilă încărcat negativ (coajă de electroni), acțiunea de neutralizare a grilei de încărcare pozitivă (Fig. 21.12, a). În cazul în care creșterea sau micșora o tensiune grilă pozitivă, aceasta va atrage la sine din plasma mai mult sau mai puțini electroni și continuă taxa de acțiune este neutralizat prin schimbarea, respectiv, taxa de coajă de electroni. Dar, dacă este permis să ajungă la tensiune negativă, aceasta va atrage ionii pozitivi din plasma, ceea ce va crea în jurul stratului încărcat pozitiv (teaca de ioni), care neutralizează acțiunea negativă a ochiurilor de plasă de încărcare (fig. 21.12, b).
Carcasa electronică (sau ionică) a rețelei este în stare dinamică. De exemplu, ionii care ating o rețea încărcată negativ iau electroni departe de el și se transformă în atomi neutri, dar ionii noi sunt atrași de grilă din plasmă pentru a le înlocui. Dacă creșteți tensiunea negativă a rețelei, aceasta va atrage mai mulți ioni. Încărcarea carcasei de ioni crește și din nou compensează complet acțiunea încărcării negative a rețelei. În caz contrar, putem spune că câmpul creat de încărcarea rețelei este concentrat între grilă și coaja ionică (sau electronică), între placile condensatoarelor. Acest câmp nu pătrunde în cochilie, deci nu poate afecta curentul anodic.
Fig. 21.12. Ecranul cu ochiuri electronice și ionice
Fig. 21.13. Includerea unui tiratron de descărcare de gestiune ca un releu
Fig. 21.14. Diagrama și graficul generatorului de tensiune din fierăstrău cu thyratron
Circuitul pentru comutarea tiratronului unei descărcări strălucitoare ca releu este prezentat în Fig. 21.13. Tensiunea sursei anodice Ea trebuie să fie mai mică decât UBmax, iar tensiunea Eg este mai mică decât cea necesară pentru descărcarea în gaură-catod. Rezistorul Rg limitează curentul rețelei și, prin urmare, crește rezistența de intrare a circuitului pentru sursa de impulsuri care deschide tiratul. Când un impuls de tensiune pozitiv, suficient pentru deblocare, intră în rețea, are loc o descărcare pe secțiunea catodului grilă. Dacă se obține curentul de rețea necesar, descărcarea se face la anod. În consecință, impulsul de tensiune și curent de la generatorul de putere redusă din circuitul rețelei determină un curent semnificativ în sarcina RH inclusă în circuitul anodic.
Un număr de thyratroni de descărcare de gestiune sunt produse cu două grile. În astfel de tiratroni de control se află a doua rețea, care este mai departe de catod. Pe prima rețea există o tensiune pozitivă constantă, iar în circuitul acestei rețele există întotdeauna un curent foarte mic (unul sau zeci de microamperi) de așa-numita descărcare pregătitoare. Pe a doua rețea, tensiunea constantă pozitivă este mai mică decât prima. Prin urmare, câmpul de frânare dintre rețele nu permite admisia de electroni la anod. Atunci când se aplică un impuls suplimentar de tensiune la cea de-a doua rețea, tiratronul se deblochează, adică electronii pătrund prin cea de-a doua rețea, iar în circuitul anodului se dezvoltă o descărcare cu strălucire.
Tiratronii noștri domestici, de regulă, au un subminiatură și sunt umpluți cu amestec de neon sau argon sau amestec de neon și argon. Pot lucra la temperaturi ambientale de la -60 la +100 ° C. Durabilitatea lor este de câteva mii de ore. Tensiunea de funcționare a rețelelor și anodului este de zeci la sute de volți. Timpul pentru restabilirea acțiunii de control a rețelei după terminarea curentului anodic depinde de durata deionizării și este de obicei zeci sau sute de microsecunde.
Ca exemplu de utilizare a thyratronului, luați în considerare cea mai simplă schemă a unui generator de tiratron cu o tensiune din fierăstrău (Figura 21.14, a). De la sursa de alimentare cu anod Ea prin rezistorul R se încarcă condensatorul C. Paralel cu condensator inclus tiratronice L. În timpul condensator tensiunea de încărcare peste aceasta crește și atunci când ajunge la UB descărcarea tensiunii de început. atunci tiratul deblochează și începe să conducă un curent. Rezistența sa devine relativ mică, iar condensatorul este descărcat rapid prin intermediul thyratronului. Tensiunea este redusă la tensiunea de oprire a descărcării. Odată ce descărcarea tiratronice se oprește, începe să încărcați din nou relativ lent un condensator printr-un rezistor, a cărui rezistență este mai mare rezistență deschisă tiratronice, iar întregul proces va fi repetat.
Fig. 21.15. Volt-ampere și caracteristică grafică convențională a unei lămpi cu neon
Un grafic al tensiunii de fierăstrău obținut la anodul tiratron și pe condensator este prezentat în Fig. 21.14,6. Deoarece tensiunea UP a thyratronilor este mică și tensiunea UB atinge sute de volți, un generator similar poate produce o tensiune de fierăstrău cu o amplitudine mare. Cu cât rezistența R și capacitatea C sunt mai mari, cu atât încărcarea este mai lentă și frecvența este mai mică. În plus, dacă creșteți tensiunea pozitivă a rețelei de thyratron, tensiunea UB va scădea și acest lucru va determina o scădere a amplitudinii și o creștere a frecvenței.
În REA modern, sunt utilizate pe scară largă diferite dispozitive de indicare, în special așa-numitul semn și indicatori digitali. Unele dintre ele se referă la dispozitivele de descărcare a gazelor cu descărcare în gaz, dar există și tuburi electronice de vid. Dispozitive de afișare semiconductoare au fost de asemenea dezvoltate și sunt utilizate.
Lămpile de neon sunt utilizate ca indicatoare de tensiune și în alte scopuri. Sunt dispozitive de descărcare a luminii care funcționează în mod anormal de cadere catodică cu un rezistor limitator Rgp.
Caracteristica curentului de tensiune este prezentată în Fig. 21.15. Când apare o descărcare (punctul A), apare un salt de curent și de tensiune și începe o strălucire. O creștere suplimentară a tensiunii provoacă o creștere a curentului. Aceasta crește densitatea curentului catodului și luminozitatea strălucirii. Este caracteristic faptul că atunci când tensiunea scade, curba va merge mai mult decât cu creșterea. Descărcarea se termină la o tensiune mai mică decât apare (UP Diferența dintre tensiunea UP și UB este tipică pentru toate dispozitivele de evacuare a gazelor, în special pentru diodele zener. În lămpile cu neon, tensiunea UP este de câteva sau zeci de volți mai mică decât tensiunea UB. Acest lucru se explică prin faptul că, înainte de deversare, gazul nu este ionizat. Și înainte ca descărcarea să se oprească, gazul este ionizat, iar descărcarea are loc la o tensiune mai mică. Lampa de neon este utilizată ca indicator de tensiune constantă și alternativă. Cu tensiune alternativă, descărcarea se face în momentul în care valoarea instantanee de tensiune devine egală cu tensiunea UB. Industria produce numeroase lămpi de neon. Tensiunea UB pentru ele poate fi de 50 - 200 V, și uneori chiar mai mare. Curent de funcționare la lumină normală - de la zeci de milliampere la zeci de milliampe. De interes deosebit este o lampă de control cu trei electrozi controlată, care are un anod și doi catozi: indicator și auxiliar, localizat în interiorul anodului. Prin baldachinul cilindrului se poate vedea strălucirea gazului numai lângă catodul indicator. Catodul indicator al IR este conectat la minusul sursei prin rezistorul R și catodul auxiliar al VC direct (Figura 21.16). Atunci când numai lampa este alimentată de la sursa de anodă, funcționează un catod auxiliar. Deoarece este blocat de anod, strălucirea gazului nu este vizibilă. Acum permiteți apariției unei tensiuni suplimentare de control a mai multor unități de volți cu o astfel de polaritate la rezistorul în lumina indicatoare a catodului, astfel încât acesta să fie adăugat la tensiunea sursei de anod. Apoi, tensiunea dintre anod și catodul indicator crește, descărcarea este transferată la acest catod, iar lampa dă o strălucire vizibilă. Dacă tensiunea suplimentară aplicată rezistorului este îndepărtată, descărcarea va fi din nou numai între anod și catodul auxiliar. Lumina gazului la catodul indicator se oprește. Semnalele indicatoare de descărcare de gestiune sunt larg răspândite. Principiul construcției lor este prezentat în Fig. 21.17. Într-un cilindru cu neon există catozi, îndoiți de un fir sub formă de figuri sau alte semne și situate una după alta. În Fig. 21.17a, sunt simplificați numai primii doi catozi sub forma cifrelor 1 și 2. În indicatorii digitali există 10 catozi sub formă de cifre de la 0 la 9. Anodul este de obicei realizat din plasă de sârmă. Când se aplică o tensiune între anod și unul dintre catozi, apare un gaz (lângă catod), adică un semn luminos este vizibil. Grosimea liniei luminoase este de aproximativ 1 - 2 mm. Astfel de indicatori sunt produși cu așa-numiți catodi segmentați care sintetizează imaginea (Figura 21.17.6). Includerea acestor catozi într-o combinație sau altul oferă o imagine luminoasă a unei cifre sau a unui alt semn. În prezent, sunt emise mai multe tipuri de indicatori similari pentru semne diferite.