Электронные лампы. Характерные параметры импульсно-работающих электронных ламп. Импульсные тиратроны, страница 2

Схематично разрядный промежуток в ИТ можно представить следующим образом.

Поскольку прибор работает на левой ветви кривой Пашена, то управляющая сетка расположена вблизи анода так, что расстояние анод –сетка значительно меньше, чем средняя длина свободного пробега электрона в газе при рабочем давлении прибора.

Такое расположение сетки предотвращает самопроизвольное срабатывание тиратрона даже при нулевом потенциале на сетке. Но с другой стороны, это ограничивает анодное напряжение из-за автоэлектронной эмиссии с сетки.

Обычно произведение p•d для промежутка сетка – катод близко к минимуму напряжения зажигания на кривой Пашена. Это необходимо для уменьшения напряжения и мощности запускающего импульса (чем меньше электрическая прочность промежутка сетка – катод, тем легче его зажечь).

Поэтому в исходном состоянии в промежутке сетка – катод электрическое поле отсутствует и все напряжение приложено между сеткой и анодом.

Для увеличения анодного напряжения иногда используют градиентные сетки, расположенные между управляющей сеткой и анодом. При этом увеличение анодного напряжения достигается за счет уменьшения расстояния между двумя смежными электродами (соседними сетками).

Для срабатывания тиратрона между управляющей Сеткой и заземленным катодом прикладывается импульс положительной полярности. В промежутке управляющая сетка – катод образуется плазма за счет электронов, эмитированных из накаливаемого катода, и их электроионизационного размножения в этом промежутке. Заполнив весь объем между сеткой и катодом, плазма через отверстия в сетке очень быстро закорачивает промежуток сетка – анод, и наступает фаза коммутации прибора.

Характерные параметры импульсных водородных тиратронов:

t_и = 10^-8 – 10^-4 сек,

U₀ – до 50 кВ,

I – до 5 кА,

N_им ~ 10⁸ Вт,

N_ср ~ 10⁵ Вт.

Например, наиболее мощный тиратрон, выпускаемый отечественной промышленностью ТГИ1 5000/50 имеет следующие параметры:

t_и = 16 мкс, U_max =  50 кВ, I_max =  5 кА, I_ср =  10 А, N_им  = 125 МВт,

N_ср = 250 кВт.

Заметим, что значения тока, по сравнению с паспортными, можно в несколько раз увеличивать при условии уменьшения длительности импульса.

Если снизить I_им и N_ср, то можно увеличить частоту следования импульсов до нескольких кГц. Частота срабатывания тиратрона определяется временем деионизации промежутка сетка – анод и в зависимости от коммутируемой энергии лежит в диапазоне о т единиц микросекунд до единиц миллисекунд. В отличие от электронных ламп тиратроны обладают значительно меньшим внутренним сопротивлением. Характерная величина прямого падения напряжения ~ 100В (у ламп – единицы кВ) что при токах I ~ 10³ А соответствует R ~ 0,1 Ом.

В последние 10 –15 лет появились разработки тиратронов, имеющих существенно большую импульсную мощность, а средняя мощность достигает единиц мегаватт. Тиратроны работают в адиабатическом режиме (время непрерывной работы ~ 1минуты и менее, перерыв от нескольких минут до нескольких часов). Адиабатический режим – режим без теплообмена между устройством и окружающей средой. Мощность потерь, выделяемая в приборе, идет на повышение его температуры в соответствие с его массой и теплоемкостью. Охлаждение тиратрона происходит в паузе между импульсами.

Некоторые параметры таких тиратронов

тип	Амплитуда напряж.,кВ	Амплитуда тока, кА	Средний ток, А	Диаметр, см	Высота, см	Масса, кг
MAPS-70	70	5	30	20	68	40
MAPS-250	250	20	4	10	140	25
MAPS-40	40	40	50	20	38	15
MAPS-80	70	5	30	12	72	-

Недостатки тиратронов:

-  большие габариты

-  наличие накала

-  необходимость теплоотвода

-  ограничение напряжения анода

Достоинства:

-  широкий диапазон управления

-  надежность в частотном режиме

-  долговечность (~10⁸ импульсов)