Главным назначением двухэлектродной лампы, называемой
диодом, является выпрямление переменного тока.
Диод имеет два металлических электрода в стеклянном, металлическом
или керамическом баллоне с вакуумом. Одним электродом является накаленный
катод, служащий для эмиссии электронов. Другой электрод – анод –
служит для притяжения электронов, испускаемых катодом, и создания
потока свободных электронов. Катод и анод вакуумного диода аналогичны
эмиттеру и базе полупроводникового диода. Анод притягивает электроны
в случае, если он имеет положительный потенциал относительно катода.
В пространстве между анодом и катодом образуется электрическое поле,
которое при положительном потенциале анода является ускоряющим для
электронов, испускаемых катодом. Электроны, вылетающие из катода,
под действием поля движутся к аноду.
В простейшем случае катод делают в виде металлической проволочки,
которая накаливается током. С ее поверхности вылетают электроны.
Такие катоды называют катодами прямого и непосредственного накала.
Большое распространение получили также катоды косвенного накала,
иначе называемые подогревными. Катод такого типа имеет металлический
цилиндр, у которого поверхность покрыта активным слоем, эмитирующим
электроны. Внутри цилиндра находится подогреватель в виде проволочки,
накаливаемой током.
Между анодом и катодом электроны образуют распределенный в пространстве
отрицательный электрический заряд, называемый объемным или пространственным
и препятствующий движению электронов к аноду. При недостаточно большом
положительном потенциале анода не все электроны могут преодолеть
тормозящее действие объемного заряда и часть их возвращается на
катод.
Чем выше потенциал анода, тем больше электронов преодолевает объемный
заряд и уходит к аноду, т. е. тем больше катодный ток.
В диоде ушедшие с катода электроны попадают на анод. Поток электронов,
летящих внутри лампы от катода к аноду и попадающих на анод, называют
анодным током. Анодный ток является основным током электронной лампы.
Электроны анодного тока движутся внутри лампы от катода к аноду,
а вне лампы – от анода к плюсу анодного источника, внутри последнего
– от его плюса к минусу и затем – от минуса источника к катоду лампы.
При изменении положительного потенциала анода изменяется катодный
ток и равный ему анодный ток. В этом заключается электростатический
принцип управления анодным током. Если потенциал анода отрицателен
относительно катода, то поле между анодом и катодом является тормозящим
для электронов, вылетающих из катода. Эти электроны под действием
поля тормозятся и возвращаются на катод. В этом случае катодный
и анодный токи равны нулю. Таким образом, основным свойством диода
является его способность проводить ток в одном направлении. Диод
обладает односторонней проводимостью.
Маломощные детекторные диоды выпускаются с катодами косвенного накала.
Они имеют электроды небольшого размера, рассчитаны на малые анодные
токи, малую предельную мощность, выделяемую на аноде, и невысокое
обратное напряжение. Детекторные диоды для высоких и сверхвысоких
частот делают с возможно меньшей емкостью. Более мощные диоды (кенотроны)
для выпрямления переменного тока электросети выпускаются с катодами
как прямого, так и косвенного накала, и рассчитаны на более высокое
обратное напряжение. Широкое применение имеют двойные диоды, т.
е. два диода в одном баллоне.
|