Методическая разработка интерактивного урока. Основы электроники. Газоразрядные приборы.

Слайд #1

Электрический разряд в газе.
Конструкция, принцип действия и разновидности газоразрядных ламп
Раздел 6 Основы электроники
Тема 6.2 Газоразрядные приборы

Слайд #2

Определение: Прохождение тока через газовую среду называют газовым разрядом.
При этом ток создается не только направленным перемещением электронов, но и встречным движением ионов.

Определение: Если заряженные частицы в разрядном промежутке образуются за счет внешних факторов (нагрев катода, радиоактивное облучение и т. д.), то газовый разряд называют несамо­стоятельным.

Определение: Если газовый разряд поддерживается только за счет энергии электрического поля, возникающего при подаче напряжения на электроды, то разряд называют самостоятельным.

Слайд #3

Столкновения частиц приводят к дополнительной ионизации газа. В разрядном промежутке положительные ионы инертного газа двигаются к катоду, а электроны – к аноду.

Обратный переход возбужденных атомов, ионов и молекул обычно сопровождается излучением фотона и получившаяся газо-разрядная плазма начинает светиться.

Это явление носит название тлеющего разряда.

Слайд #4

Слайд #5

ГАЗОТРОН
Газотрон (или газотронный вентиль) представляет собой двухэлектродный газоразрядный прибор, работающий в режиме несамостоятельного дугового разряда.
Катод газотрона подогревается от постороннего источника и обеспечивает термоэмиссию электронов.
Материалом для катода служит тугоплавкий металл (обычно вольфрам), который активируют барием или цезием. Анод изготовляют из металла или графита.

Слайд #6

Основная область применения газотронов — выпрямление переменных токов в высоковольтных цепях. Срок службы газотронных вентилей с ртутным наполнением достигает 5000 ч.

Относительно малое падение напряжения в проводящем направлении (сотые доли процента от выпрямляемого напряжения) и очень малые обратные токи делают эти приборы весьма экономичными.

Существенным недостатком мощных газотронов является большая тепловая инерция, выражающаяся в том, что для разогревания катода до рабочей температуры требуется около 30 мин.
ГАЗОТРОН

Слайд #7

ТИРАТРОН
Рис. Устройство тиратрона с накаленным катодом:
1 — анод;
2 — сетка;
3 — тепловой экран;
4 — катод;
5 — стеклянное основание;
6 — баллон
Тиратрон является ионным прибором с тремя или четырьмя электродами, моментом зажигания которого можно управлять.

Различают тиратроны с горячим нагреваемым катодом (несамостоятельным дуговым разрядом) и с холодным катодом (работающие в режиме самостоятельного тлеющего разряда).

Слайд #8

ТИРАТРОН
Рис. Устройство тиратрона с холодным катодом:
1 — катод;
2 — управляющий электрод;
3 — анод
Устройство тиратрона с холодным катодом.

Катод 1 в виде полого цилиндра из никеля внутри активирован цезием. Малая работа выхода и большая излучающая поверхность обеспечивают необходимое количество эмиттированных электронов.

Анодом служит цилиндрический стержень из молибдена 3. Управляющий электрод 2 в виде шайбы размещен у торца анода.

Слайд #9

Чтобы улучшить характеристику зажигания тиратрона и снизить импульс тока управляющего электрода, можно ввести дополнительный (четвертый) электрод, к которому подводится часть анодного напряжения.



Тиратроны используют как преобразователи тока (выпрямители и инверторы), а также как бесконтактные реле в схемах автоматики, управления, защиты.
ТИРАТРОН

Слайд #10

СТАБИЛИТРОН
Стабилитрон представляет собой двухэлектродную газонаполненную лампу тлеющего разряда с холодным катодом.

Катод 1 в виде полого цилиндра изготовляют из никеля, внутреннюю поверхность катода активируют.
Анод 2 в форме стержня устанавливают по оси катода.

К катоду приваривается проволочка, свободный конец которой размещается возле анода, не касаясь его. Эта проволочка инициирует процесс разряда и называется поджигающим электродом 3.

Слайд #11

СТАБИЛИТРОН
Рис. Устройство стабилитрона тлеющего разряда:
1 — катод;
2 — анод;
3 — поджигающий электрод

Слайд #12

ГАЗОСВЕТНЫЕ СИГНАЛЬНЫЕ ЛАМПЫ И ИНДИКАТОРЫ
Сигнальные лампы работают в режиме тлеющего разряда. В баллоне, заполненном газом (обычно неоном), размещают два электрода цилиндрической формы.

Внешний полый цилиндр служит катодом, внутренний, расположенный по оси внешнего,— анодом.

При наличии на электродах постоянного напряжения возникает тлеющий разряд и око- локатодное пространство светится красным светом.

Для изменения светового оттенка к неону добавляют другие газы: гелий, аргон.

Слайд #13

Рис. Сигнальная газосветная лампа
Рис. Цифровой газосветный индикатор
Газосветные лампы, изготовленные в виде тонких длинных стеклянных трубок (напоминающих ртутные термометры), можно использовать в качестве вольтметров.

Принцип их действия основан на том, что чем больше напряжение между анодом и катодом, тем выше столбик светящегося газа. Нанеся на поверхность трубки градуировочные деления, можно отсчитывать значения напряжения с точностью до 3%.

Слайд #14

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И МАРКИРОВКА ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРИБОРОВ
Рис. Условные обозначения газоразрядных приборов:
а — стабилитрон;
б — сигнальная лампа;
в — тиратрон (трехэлектродный) с холодным катодом,
г — тиратрон (четырехэлектродный) с холодным катодом;
д — тиратрон с раскаленным катодом

Слайд #15

Индикаторные тиратроны — особый класс тиратронов тлеющего разряда, предназначенных, как и следует из их названия, не столько для коммутации электрических цепей, сколько для индикации.

В отличие от простых неоновых ламп, они способны управляться пониженными напряжениями, а также запоминать своё состояние, разгружая управляющую ими вычислительную систему для выполнения других задач. Некоторые индикаторные тиратроны являются люминофорными, и позволяют получать цвета, отличные от свойственного неону оранжево-красного.

Слайд #16

Маркировка ионных приборов включает три или четыре элемента:
первый определяет тип прибора:
ТХ — тиратрон с холодным катодом;
ТГ — тиратрон с горячим катодом;
СГ — стабилитрон газоразрядный;
ИН — индикаторная газоразрядная лампа;
СН — сигнальная газоразрядная лампа;
второй — цифра, определяющая группу прибора того или иного типа;
третий — число, указывающее некоторые параметры прибора;
четвертый — буква, характеризующая конструктивное оформление прибора.
 
Например, маркировка ТП -0,1/0,3 означает: тиратрон с подогревным катодом, заполненный аргоном; максимальное значение тока 0,1А; максимально допустимое напряжение 0,3 кВ.

Слайд #17