03.03.14

Газоразрядные приборы

Газоразрядными, или ионными, называют электронные приборы, в которых используется электрический разряд в газовой среде, сопровождающийся направленным движением электронов и ионов. Величина тока, протекающего через ионный прибор, зависит от многих факторов, а возникновение тока обусловлено столкновением свободных электронов с атомами газа и ионизацией газа. Процесс ионизации газа нарастает лавинообразно, поэтому для ограничения тока последовательно с газоразрядным прибором включают ограничительный резистор.

По способу получения положительных ионов различают разряды: самостоятельный, возникающий под действием электрического поля, и несамостоятельный, для поддержания которого, кроме электрического поля, нужен внешний источник энергии, обеспечивающий начальную ионизацию. По плотности тока в разрядном промежутке различают темный, тлеющий и дуговой разряды.

Схема включения ионного прибора и вольт-амперная характеристика электрического разряда приведены на рис. 1,а, б.

Недостатками вакуумных и ионных приборов являются: небольшой срок службы, большое внутреннее сопротивление, а следовательно, и большое падение напряжения; необходимость стабилизации тока накала.

Газоразрядный прибор
Рис. 1. Газоразрядный прибор

Неоновая лампа

Неоновая лампа — газосветный прибор тлеющего разряда, имеет два электрода различной формы, помещенных в газонаполненный баллон. Разряд неоновой лампы происходит при токах небольшой величины и сравнительно больших напряжениях. Начальная ионизация здесь происходит под действием внешних факторов (радиоактивных излучений, космических лучей и т. д.). При увеличении напряжения между электродами до 60—220 В (напряжение зажигания) свободные электроны начальной ионизации разгоняются до скоростей, достаточных для ионизации газа, поэтому процесс ионизации протекает лавинообразно.

Величина тока разряда ограничивается балластным резистором до 10—20 мА (см. рис. 1,а). После зажигания лампы на ее электродах устанавливается постоянное напряжение горения Uг, которое несколько меньше напряжения зажигания. Неоновые лампы, дающие оранжево-красное свечение, используют как сигнальные, их можно применять также как переключающие элементы.

Стабилитрон

Стабилитрон конструктивно отличается от неоновой лампы. Катод выполнен в виде цилиндра, с внутренней стороны его приварена никелевая проволока. Анод расположен по оси цилиндра (рис. 2, а). Тлеющий разряд возникает сначала между проволокой и анодом, затем, когда концентрация ионов в межэлектродном пространстве повысится, он переходит на основной катод. Принцип стабилизации напряжения заключается в том, что напряжение на ограничительном резисторе Rв может быть определено из выражения:
Принцип стабилизации напряжения
При изменении э. д. с. Е источника изменяется его ток, что вызывает соответствующее изменение напряжения Uв. Если при этом ток не выйдет за пределы от Iст до Iст+ΔI, то напряжения на стабилитроне и соответственно на нагрузке останутся практически неизменными. Напряжение на балластном резисторе изменится на ту величину, на которую изменилась э. д. с. источника (рис. 2,б).

Стабилитроны выполняют на стандартные величины стабилизированных напряжений, маркируют буквами СГ — стабилизатор газовый. Стабилитроны могут быть выполнены на несколько значений стабилизированных напряжений. В этом случае между катодом и анодом располагают несколько электродов, потенциалы которых определяются потенциалами соответствующих точек межэлектродного пространства (рис. 2, в, г).

Декатрон

Декатрон — газоразрядный прибор с холодным катодом, имеет один анод и десять симметрично расположенных вокруг него катодов. Разряд поддерживается между анодом и одним из катодов. Управляющими импульсами разряд может переводиться с одного катода на другой. Применяют декатрон в цифровых приборах.

К приборам с несамостоятельным разрядом относятся газотрон и тиратрон с подогревным катодом (рис. 3).

Ионные приборы
Рис. 2. Ионные приборы

Ионные приборы
Рис. 3. Ионные приборы: газотрон (I), его условное обозначение (II) и вольт-амперная характеристика (III); б — тиратрон (I), его анодно-сеточная (II) и вольт-амперная (III) характеристики

Газотрон

Газотрон является вентильным прибором, пропускающим большие токи в одном направлении. Это двухэлектродная лампа дугового разряда, баллон которой заполнен парами ртути или криптон-ксеноновой смесью при давлении 0,01—0,5 мм рт. ст. Аноды изготовляют из графита или никеля, катоды — в виде оксидированной вольфрамовой спирали.

При включении накала катод разогревается и начинает эмиттировать электроны. Если на анод подать положительный потенциал (положительная полуволна), электроны начнут двигаться к аноду, сталкиваться с молекулами наполнителя и ионизировать их. Этот процесс нарастает лавинообразно и приводит к дуговому разряду. Внутреннее сопротивление газотрона резко падает, и падение напряжения Uгор на нем, даже при больших анодных токах, оказывается равным 10—12 В. При переходе от положительного полупериода к отрицательному (на аноде — минус) дуговой разряд прекращается, но если обратное напряжение станет выше допустимого, газотрон может пробить и вентильные свойства его нарушатся. Обозначение газотронов: ГГ1 —газотрон газонаполненный, ГР1 — газотрон с ртутным наполнением. Применяются как выпрямители.

Тиратрон

Тиратрон в отличие от газотрона имеет третий электрод — управляющую сетку и по сути представляет собой газонаполненный триод. Если на сетку тиратрона подать значительный отрицательный потенциал, то даже при наличии анодного напряжения тиратрон не зажжется.

При уменьшении отрицательного потенциала сетки в какой-то момент наступает зажигание тиратрона, внутреннее сопротивление его падает, а ток, протекающий через тиратрон, возрастает. Момент зажигания зависит от соотношения между напряжениями на аноде и на сетке.

Процесс зажигания тиратрона зависит от многих факторов (температуры, внешних излучений и т. д.), поэтому пусковая характеристика представляется в виде некоторой пусковой области.

Точки, расположенные выше пусковой области, определяют зажженное состояние тиратрона. Таким образом, регулируя напряжение на сетке, можно регулировать величину выпрямленного напряжения, поэтому тиратрон называют управляемым вентилем.

Тиратроны с подогревными катодами маркируют: ТГ1 — газонаполненный, ТР1 — с ртутным наполнением. Тиратроны с холодными катодами (МТХ) являются приборами тлеющего разряда.

Для устранения недостатков трехэлектродные тиратроны можно выполнять многосеточными. Применяют их как выпрямители с регулированием величины выпрямленного напряжения.

⇓ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ⇓


⇒ВНИМАНИЕ⇐
  • Материал на блоге⇒ Весь материал предоставляется исключительно в ознакомительных целях! При распространении материала используйте пожалуйста ссылку на наш блог!
  • Ошибки⇒ Если вы обнаружили ошибки в статье, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье. Мы будем очень признательны!
  • Файлообменники⇒ Если Вам не удалось скачать материал по причине нерабочих ссылок или отсутствующих файлов на файлообменниках, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье.
  • Правообладателям⇒ Администрация блога отрицательно относится к нарушению авторских прав на www.electroengineer.ru. Поэтому, если Вы являетесь правообладателем исключительных прав на любой материал, предоставленный на ресурсе, то сообщите нам через контакты и мы моментально примем все действия для удаления Вашего материала.


⇓ОБСУДИТЬ СТАТЬЮ⇓
 

Сисадмин мнил себя богом сети, электрик грубо развеял этот миф. Научись развеивать мифы! © Electrical Engineer's blog [2010-2016].