Методическая разработка: Интерактивный урок Основы электроники "Электровакуумные приборы"

Слайд #1

1. Физические основы работы электровакуумных ламп.
2. Конструкция, принцип действия и разновидности электровакуумных ламп
Раздел 6 Основы электроники
Тема 6.1 Электровакуумные приборы

Слайд #2

Все электронные устройства состоят из электронных приборов.

В зависимости от среды, в которой проходит электрический ток, электронные приборы подразделяют на три основных класса.

1. Электронные (вакуумные) лампы. В них электрический ток проходит в вакууме. Различают двухэлектродные (диоды), трехэлектродные (триоды), пятиэлектродные (пентоды), комбинированные лампы, электронно-лучевые приборы и др.

Слайд #3

Ионные (газоразрядные) лампы. В них основными носителями тока являются ионы (положительные и отрицательные), полученные при ионизации газа, заполняющего прибор. Различают стабилитроны, газотроны, тиратроны и др.

3. Полупроводниковые приборы. В них ток создается движением двух видов носителей тока — электронами и дырками. Различают диоды, транзисторы, тиристоры, интегральные микросхемы и др.

Слайд #4

Суть явления
ПЕРВАЯ ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ – копия лампы, изобретенной
Т. Эдисоном в 1879
Если два электрода поместить в герметичный сосуд и удалить из сосуда воздух, то электрический ток в вакууме не возникает - нет носителей электрического тока.
Американский ученый Т. А. Эдисон (1847-1931) в 1879 г. обнаружил, что в вакуумной стеклянной колбе может возникнуть электрический ток, если один из находящихся в ней электродов нагреть до высокой температуры.
Явление испускания свободных электронов с поверхности нагретых тел называется термоэлектронной эмиссией.

Слайд #5

Принцип работы электронных ламп основан на электронной эмиссии (излучении электронов).

С электрода, называемого катодом, электроны эмитируются, если соблюдаются определенные условия. Так, если нагреть катод до 1000—1500 °С током (прямо или косвенно), то электроны атомов катода получат энергию, достаточную, чтобы покинуть его. Это явление называют - термоэлектронной эмиссией.

При облучении видимым светом некоторые виды катодов излучают электроны в результате фотоэлектронной эмиссии.
При достаточно высоком напряжении между анодом и катодом с последнего электроны вырываются в результате автоэлектронной эмиссии и т. д.

Слайд #6

Для прохождения тока
катод подсоединяют к отрицательному полюсу источника тока,
анод — к положительному (рисунок слева).
Анод
Катод
Анод
Катод

Слайд #7

При обратном включении — катод к положительному полюсу источника тока, анод — к отрицательному ток в цепи практически отсутствует (рисунок справа).

Такой прибор называется – диод.
Анод
Катод
Анод
Катод

Слайд #8

Диоды применяют при создании выпрямителей тока, детекторов и др.

Слайд #9

Электровакуумный диод — вакуумная двухэлектродная электронная лампа. Катод диода нагревается до температур, при которых возникает термоэлектронная эмиссия.

При подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения все эмитированные катодом электроны возвращаются на катод, при подаче на анод положительного напряжения часть эмитированных электронов устремляется к аноду, формируя его ток.

Таким образом, диод выпрямляет приложенное к нему напряжение. Это свойство диода используется для выпрямления переменного тока и детектирования сигналов высокой частоты.
Практический частотный диапазон традиционного вакуумного диода ограничен частотами до 500 МГц. Дисковые диоды, интегрированные в волноводы, способны детектировать частоты до 10 ГГц

Слайд #10

Условные обозначения электронных ламп:

а — диод прямого включения;
б — диод обратного включения;
в — триод;
г — тетрод;
д — пентод;
е — комбинированная лампа (триод-пентод); ж — двойной диод-пентод.

Слайд #11

Триоды — это трехэлектродные лампы.

Между анодом и катодом в них имеется третий электрод — сетка, которая предназначена для управления силой проходящего тока и называется управляющей.

Триод обладает эффектом усиления и чаще всего используется в схемах усилителей.

Слайд #12

Тетроды (рис. г) — это четырехэлектродные, пентоды (рис. д) — пятиэлектродные лампы, обладающие значительным эффектом усиления.

Чем больше число электродов в электронных лампах, тем более сложны они в эксплуатации.

Электронно-вакуумные приборы используют для специальных целей, например в качестве модуляционных, измерительных ламп и пр.

Слайд #13

Комбинированные лампы (рис. е, ж) состоят из двух или трех систем ламп, например, триод-пентод, двойной диод-пентод, которые смонтированы в общем корпусе (колбе).

Современное применение электронных ламп сильно ограничилось в связи с приходом им на смену полупроводниковых приборов. Однако электронные лампы применяют в дорогостоящей аудио аппаратуре, а также радиопередающей аппаратуре высокой мощности (телевизионный сигнал).

Слайд #14

Электронно-лучевые трубки бывают с электростатическим и электромагнитным отклонением электронного луча.

Так, в осциллографах — приборах визуального наблюдения формы токов или напряжения — электронно-лучевая трубка имеет электростатическое отклонение луча.

Слайд #15

В бытовых телевизорах, промышленных установках, телевизионных камерах используют электронно-лучевые трубки с электромагнитным отклонением (соответственно кинескопы, мониторы, передающие трубки и пр.).

Слайд #16

Применение
Электрические токи в вакууме имеют широчайшую область применения, это все без исключения радиолампы, ускорители заряженных частиц, масс-спектрометры, вакуумные генераторы СВЧ, такие как магнетроны, лампы бегущей волны и т.п.
Лампа бегущей волны
Радиолампа
1 — нить подогревателя катода;
2 — катод;
3 — управляющий электрод;
4 — ускоряющий электрод;
5 — первый анод;
6 — второй анод;
7 — проводящее покрытие (акводаг);
8 — катушки вертикального отклонения луча;
9 — катушки горизонтального отклонения луча;
10 — электронный луч;
11 — экран;
12 — вывод второго анода.
Кинескоп