Расчет и проектирование электронных приборов: Учебное пособие, страница 8

 ,                                          (33)

.                                                 (34)

В этих формулах ξ_n – приведенный коэффициент излучения в системе керн-подогреватель. По результатам экспериментальных исследований установлено, что ξ_n ≈ 0,4. Температура подогревателя выбирается на 200…400 градусов выше температуры керна. Чем больше перепад температуры между подогревателем и керном, тем компактнее подогреватель и меньше время готовности, но одновременно снижается надежность работы прибора. Удельное сопротивление r_п нити подогревателя выбирается в зависимости от материала и температуры (табл. 4).

Таблица 4

Удельное сопротивление материала подогревателя оксидного катода в зависимости от температуры

Материал        подогревателя	rп∙106, Ом∙см
	1200, К	1300, К	1400, К	1500, К
Вольфрам ВА-3	27,5	31,0	34,5	38,0
Сплав МВ-20	31,0	33,8	37,0	39,7
Сплав МВ-50	32,1	34,8	37,7	40,6
Сплав ВР-20	51,9	54,4	57,1	60,0

По завершении расчета длины и диаметра проектируются форма нити и способ укладки подогревателя в объеме никелевого керна.

4. РАСЧЕТ МЕЖЭЛЕКТРОДНЫХ РАССТОЯНИЙ И ГЕОМЕТРИИ СЕТОК

Расчет межэлектродных расстояний и геометрии сеток выполняется поэтапно. В случае триода вначале рассчитывается расстояние сетка-катод (x_gк)  и анод-катод (x_aк), затем – геометрия сетки. В случае тетрода на первом этапе рассчитывается расстояние сетка первая–катод (x_g1к) и сетка вторая–катод (x_g2к), затем – геометрия первой сетки, после чего – геометрия второй сетки и расстояние анод–вторая сетка (x_g2a).

4.1. Расчет расстояния сетка-катод

Формулы для расчета межэлектродных расстояний составляются из уравнений, описывающих зависимость тока от напряжения на электродах, геометрии и параметров прибора (раздел 1.3). В наиболее напряженном режиме работы

I_am = 2,33×10^-6d F_g U_¶1^3/2/ x_g1к² ,

где U_¶1 – действующий потенциал в плоскости первой сетки.

В случае триода

U_¶1 = (U_gm +DU_amin)/(1 + cD).                                     (35)

В случае тетрода

U_¶1 = (U_gm + D₁E_g2 +D₁D₂U_amin)/(1 + cD₁).                            (35а)

U_gm – максимальное напряжение на первой сетке; U_amin– минимальное напряжение на аноде.

В генераторном триоде U_gm = E_g + U_mg; U_amin= E_a (1– ξ). В случае импульсной модуляторной лампы U_gm = U_gи; U_amin= U_ao. Кроме того, при расчете импульсной модуляторной лампы принимается I_am = I_aи.

Коэффициент c = (x_aк/x_gк)^4/3 – в триоде и c = (x_g2к/x_g1к)^4/3 – в тетроде. Оптимальное отношение x_aк/x_gк для триода и соответственно x_g2к/x_g1к  для тетрода выбирают исходя из того, что в лампах с высокими эксплуатационными характеристиками  расстояние катод–управляющая сетка небольшое – около одного миллиметра. Поэтому при выборе малых x_aк/x_gк в триоде и соответственно x_g2к/x_g1к в тетроде конструкция лампы может оказаться нетехнологичной, возможны проблемы с обеспечением электрической прочности. При слишком больших величинах указанных отношений возникает опасность появления виртуального катода в области сетка-анод триода и соответственно сетка первая – сетка вторая тетрода. В случае триода виртуальный катод не возникает, если

 .                                       (36)

Соответственно  для тетрода, если

,                                           (36а)

где  .

Коэффициент напряженности режима K_н генераторного триода выбирается при расчете параметров. В случае импульсной модуляторной лампы K_н = (U_gи/U_aо).

Коэффициент токопрохождения d на этапе расчета межэлектродных расстояний выбирается равным 0,8. На последующих этапах проектирования коэффициент d пересчитывается (раздел 6) и в случае большого расхождения с выбранным значением пересчитываются межэлектродное расстояние и геометрия сетки с использованием d, найденного расчетом.

Расчетное соотношение для эффективной поверхности анода в плоскости сетки F_g зависит от формы электродной системы (раздел 1.2). Это определяет и разный вид формул для нахождения расстояния сетка–катод.

В случае плоскопараллельной конструкции с подогревным катодом (рис.3,а)

 .                                           (37)

В случае лампы цилиндрической конструкции с подогревным катодом (рис.3,б)

 ,                                           (38)

где R = 2,33×10^-6d U_¶1^3/2/I_am.

Формула (38) применима также для прямонакального катода чулочной конструкции (рис.6) и в случаях катода стержневой конструкции (рис.4), когда из-за тесного расположения происходит взаимное пересечение электронных потоков соседних нитей (4Nx_gк>2pr_g , N – количество нитей, r_g= r_к + x_gк – радиус сетки). В этих случаях F₀ = 2pr_кh.

Для всех остальных вариантов электронных ламп с прямонакальным катодом

x_gк = 2,33×10^-6d Z_к U_¶1^3/2/I_am  ,                                          (39)

где  Z_к= 2NL_к  – если катод стержневой конструкции и 4Nx_gк >2pr_g (рис.4);

Z_к= 2L_к -pr_к  – для ламп со спиральным катодом (рис.5,а);

Z_k= 2(L_к -pr_к) – для ламп с бифилярным катодом (рис.5,б);

Z_k = 8N_пh(1-b) – для ламп плоскопараллельной конструкции с катодом в виде N_п  V-образных петель (рис.7), b = x_gк/a (a – раствор петли). Коэффициент b выбирается в пределах 0,1...0,3. После расчета x_gк находят получившийся раствор петли a = x_gк/b.

По найденному значению x_gк находят расстояние анод-катод триода и соответственно – расстояние сетка вторая–катод тетрода, поскольку отношение расстояний x_aк/x_gк триода и соответственно x_g2к/x_g1к тетрода ранее было уже выбрано.

После расчета расстояния анод-катод импульсного модуляторного триода должна быть проведена проверка лампы на электрическую прочность. Проверка осуществляется по величине средней напряженности электрического поля X = E_a/x_ag в пространстве анод–сетка. Для ламп с оксидным катодом должно выполняться условие X < 35 кВ/см. В случае катода из карбидированного торированного вольфрама X < 70 кВ/см. В приборах с оксидным катодом электрическую прочность можно повысить применением внутренних ребер (рис.16). В этом случае допускается условие X< 70 кВ/см. При этом радиус анодного узла определяется по концам ребер.