74226
Приборы тлеющего разряда
Лекция
Физика
Приборы дугового разряда с накаленным и холодным катодом. Использование газового разряда в приборах квантовой электроники. Особенности приборов тлеющего разряда Простейшие приборы двухэлектродные.
Русский
2014-12-30
397 KB
11 чел.
Лекция 19 Приборы тлеющего разряда
Индикаторы, стабилитроны, газотроны, тиратроны, декатроны, коммутаторы. Основные характеристики. Приборы дугового разряда с накаленным и холодным катодом. Особенности работы и применения. Использование газового разряда в приборах квантовой электроники.
Простейшие приборы двухэлектродные.
Приборы постоянного тока (катод имеет более развитую поверхность, чем анод)
Приборы переменного тока (катод и анод одинаковы, так как выполняют свои функции попеременно)
Приборы с плоскими и цилиндрическими электродами. С металлической и стеклянной оболочкой P~1300….130000 Па.
Основные характерные признаки всех приборов тлеющего разряда.
Двухэлектродные приборы неуправляемые.
Разряд возникает при подаче U питания и горит до сохранения Umin горения.
Управляемые одна и более сеток. Разряд возникает при подаче управляющего напряжения на сетку при наличии Umin горения на аноде.
Обычно наполнены Ne, Ne+Ar (0,00005…0,1), и другие в зависимости от нужного свечения.
Форма различна: цилиндр, колба, …
Электроды плоские, цилиндрические, кольцевые.
Электрические параметры:
UЗ, определяющее рабочее напряжение сети UР (UЗUР),
UГ, Iа,
; (8.1)
Световые параметры:
сила света I(кд), яркость В (кд/кв. м), ее пространственное распределение,
; (8.2)
S излучающая площадь (Кд/м2)
Световая отдача η (лм/Вт)
η; (8.3)
Ω телесный угол
РЭЛ потребляемая мощность
(8.4)
- показывает экономичность прибора.
Долговечность длительность работы без выхода основных параметров за пределы допустимых значений.
Газы: Ne дает наиболее яркое свечение. Давление ~ 2500 4000 Па. Чем P тем больше запас газа долговечность, сила тока ( ПС), но и UЗ и UГ выбирают компромисс.
Используют нормальный тлеющий разряд на границе перехода в аномальный (горит вся поверхность катода).
Типы: переменного и постоянного тока (электроды разные по размеру и форме, материалу), универсальные.
Матричные индикаторы используются для отображения информации.
Рисунок 8.14
Рисунок 8.15 Схема матричного индикатора
Стабилитроны приборы, применяемые для поддержания на одном уровне выходного напряжения различных устройств.
Принцип работы основан на использовании нормального тлеющего разряда.
Конструкция цилиндрические концентрически расположенные электроды. Колба стекло или металл.
Рисунок 8.1 Стабилитрон
Основные параметры напряжение стабилизации равно напряжению горения UГ.
5 групп по UСШ: 50-60; 70-75; 80-90; 103-113; 140-160.
Для обеспечения этого параметра изменяется: материал катода; состав газа; выбор междуэлектродного промежутка d (обычно d ≈ dK катодного падения).
В низковольтных стабилитронах используют активированные катоды (до 80 В), для более высоких U Mo, Ni.
Газ: пеннинговская смесь
He+Ar (Выше U), Ne+Ar (Ниже U), Ne+Kr
Внутрь прибора вносят поглотитель (танталовый геттер или распыляемый капсульный геттер), который активируют разогревают или распыляют перед герметизацией.
Рисунок 8.2 ВАХ стабилитрона
Основные параметры:
UЗ, UГ, Iа min, Iа max, ΔUГ(Горения),
; (8.5)
- динамическое сопротивление,
; (8.6)
Схемы стабилизации
Рисунок 8.3 Параметрическая схема стабилизации
UГ основной параметр
Рисунок 8.4 Компенсационная схема стабилизации
VS опорное напряжение на катоде VT2. Сеточное напряжение VT2 пропорционально Uвых. С ↑Uвых→ ↑UС(VT2)→ ↑IR1→ ↓U С(VT1)→ ↓I0→ ↓IН→ ↓Uвх.
Аналог диода.+полупериод
ΔUа напряжение горения вентиля
Рисунок 8.5 Аналог диода
Для повышения эффективности вентиля необходимо, чтобы ΔUа Uобр. Учитывая, что ΔUа ~ 80 ÷ 150 В при низких рабочих U вентили не применяются. Область применения связана с использованием следующих преимуществ: малая зависимость режима работы от T, устойчивость против излучений, визуальный контроль рабочего режима.
Основная проблема обеспечение высокой пробивной прочности прибора в полупериод и небольшого ΔUа в + период. Это достигается конструкцией прибора.
Рисунок 8.6 Конструкция газотрона
Катод имеет площадь, достаточную для заданного тока в режиме нормального тлеющего разряда. Металлическая крышка (экран) отделяет анодную камеру от катодной.
Используют He с P ~ 1500-2000 Па.
Трехэлектродный прибор имеет катод, анод, сетку из никеля (диафрагма с центрированным отверстием, либо щелью).
Рисунок 8.7 Тиратрон
Сетка позволяет только открыть тиратрон, но прекратить разряд она не может.
Рисунок 8.8 Тиратрон
В начале между К и А прикладывается U, которое недостаточно для развития разряда без участия сетки (UЗ0 > Uа). Когда подают на сетку UС, зажигается сеточный разряд, электроны диффундируют через отверстие в анодную область и зажигается основной разряд. Uа снижается до UГ.
Рисунок 8.9
Для гашения разряда необходимо ↓ Uа до UГ.
Сетка после зажигания разряда не может участвовать в управлении анодным током так как плазма экранирует ее от остального объема, окружая электронной (если UС > 0) или ионной (если UС 0) оболочкой.
В течение всего разряда, поэтому, в сеточной цепи будет ток.
В большинстве тиратронов вводится еще один электрод вспомогательный, для создания вспомогательного разряда (плазменного катода). На него подают Eвспомогательное и зажигают вспомогательный разряд. Но его горение недостаточно поджига основного разряда из за экранирования сеткой анода (малая проницаемость сетки). Только при подаче + импульса на сетку и протекания через нее тока, заряды проникают в анодную часть и зажигают основной разряд (токовое управление). В ряде случаев роль анода подготовительного разряда выполняет нижняя часть сетки.
Рисунок 8.10
Другой вариант управления двухсеточный.
Рисунок 8.11
1 я сетка обеспечивает вспомогательный разряд UС2 UС1 и электроны не проходят к аноду. Для включения основного разряда → + на 2-ю сетку электростатическое управление.
Конструкции тиратронов
Рисунок 8.12 Тиратрон МТХ 90
Катод активирован Cs. UСЗ ≤ 85 В. UГ ~ 55 ÷ 60 В.
Рисунок 8.13 Характеристики зажигания
На характеристике нет горизонтального участка так как тиратрон не является короткопромежуточным прибором.
Виды разрядов:
Разряд, используемый в ОКГ |
|||
Стационарный |
Импульсный |
||
Тлеющий I ~ 10-5…10-1 А/см2 |
Дуговой |
Δt1 « Δt2 Время нарастания тока характерного времени заселения рабочих состояний (≈ 10-4 ÷ 10-5 с) нестационарная плазма инверсия населенности состояний возникает на фронте или на спаде импульса тока J ≈ 103 А/см2 |
|
I ~ 103 А/см2, Т↑ n зарядов ~ 10% (степень ионии- зации) |
|||
Разряд постоянного тока |
ВЧ разряд |
||
f ~ 10-50Мгц электроды могут распо-лагаться снаружи (много). Неудобство - сниженный источник питания, ↑Т0, помехи ВЧ. |
|||
tгаза ≈ tокр. среды Степень ионизации 10-4…10-2 % U ~ 1…2 кВ на каждый метр разрядного промежутка |
He Ne ОКГ
Рисунок 8.23
P ~ 10…100 мВт
= 0,63 мкм (красный); 1,15 мкм (ик); 3,39 мкм(ик)
Ионные ОКГ дуговой разряд ↑Т ↑j →
капилляр ( 1 3 мм) I ~ 1 10 30 А j ~ 103 А/см2
Рисунок 8.24
H ~ 2 4 кЭ - ↑P в несколько раз.
кпд ~ 0,01 ÷ 0,1 %
CO2 лазер (смесь CO2 + N2 в соотношениях 1:1, 1:5), ~ 10,6 мкм, P ~ 1 мм.рс, трубка диаметром 25 ÷ 100 мм, Iразр ≈ 10 103 мА, U ~ 10кВ
Тлеющий разряд постоянного тока
Прокачка газа P 1 кВт, кпд ~ 10 % ÷ 15 %
Используют и другие газы, смеси.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
59740. | Основные типы отношений в системе: иерархические и синтагматические, парадигматические | 23.5 KB | |
Синтагматические отношения – отношения сочетаемости, устанавливающиеся между однотипными единицами в речевой цепи, отношения, в кот. вступает яз. единица при совпадении ее признаков с аналогичными ед.; отношения линейной связи. | |||
59741. | Сценарій уроку: Свято Матері | 42.5 KB | |
Шановні гості Дорогі діти батьки Вітаємо Вас з Святом Матері Мати. ВЕДУЧА II: У травні коли прокидається від сну природа коли дзвенить у блакиті пташиний спів коли травами і квітами замаїться земля теплий весняний вітер приносить до нас Свято Матері. | |||
59742. | Сценарій уроку Масляна | 38.5 KB | |
Тиждень перед Великоднім постом називається Масляна. Щодня жінки, молодь і діти гуляли, пригощались варениками з сиром. Набиралися сил перед довгим постом. Молодь збиралась на вечорниці і гуляла до ранку (досвітки). | |||
59743. | Сценарій уроку: Де коза ходить, там жито родить | 41 KB | |
В цей вечір ватаги дівчат і дітей ходять по хатах і щедрують. Сценарій бажано доповнити книжковою виставкою Щедрий вечір добрий вечір. Щедрий вечір Розкажіть онуку... | |||
59744. | Сценарій уроку Золота осінь | 44 KB | |
Осінь завжди красива барвиста. Осінь ведуча одягнена у однокольорове плаття на якому нашите листя клена. На сцені 5 дітей: 1й: Непомітно зявилася осінь Заходить Осінь вклоняється тим хто в залі Все коротшає день щодоби Глянь берізки уже злотокосі І в дубів багряніють чуби. | |||
59745. | Прийди, прийди, весно, прийди, прийди, красна | 45.5 KB | |
До залу заходить Весна дівчина у квітчастому вбранні на голові віночок з квітів. ВЕСНА: Добрий день мої любі друзі Я Весна я Весна. ВЕСНА: Яка ж бо ти люта сестро Лютуй не лютуй а час твій пройшов. ВЕСНА: Так сестро це було та все пройшло. | |||
59746. | Сценарій уроку: Святий Спас прийшов до нас | 46 KB | |
У серпні Спас крім 19-го святкується ще двічі 14-го та 29-го. Правда назва його Спас мені не зрозуміла. Що воно означає ВЕДУЧА: На Русі свято відоме під назвою Спаса від слова спаситель рятівник яким православна церква іменує Ісуса Христа. | |||
59747. | Сценарій уроку: Несу кутю на покутю… | 41.5 KB | |
Дійові особи: Батько; мати; Оленка старша дочка 1012 р. БАТЬКО: Піду кину сіна вівцям коням та корові. БАТЬКО: Заходячи в хату. БАТЬКО: Обовязково зайду а потім піду кликати Мороза вечеряти з нами. | |||
59748. | Сценарій уроку Вечорниці | 44.5 KB | |
На передньому плані появляється Галя яка поспішає на вечорниці. Галя йде потім зупиняється: Он хтось стоїть чи не Степан Голохвастов уздрівши її: А на ловця і звір біжить ціпціп куріпочко Галя хоче його обійти а Голохвастов заступа їй дорогу Голохвастов... | |||