Процедура эта проста и не требует аналитического решения алгебраического уравнения пятой степени. Строится график прямой функции (26) в координатах: (РН/SН) – по вертикали; Т – по горизонтали. Затем построенный график поворачивают на 90 градусов. В итоге получают графический образ обратной функции (27) в координатах: Т – по вертикали и (РН/SН) – по горизонтали.
Графическое решение уравнения (26) приведено на рис.3. С его помощью для каждого измеренного значения поверхностной плотности энергии, затраченной в единицу времени на нагрев нити накала (РН/SН), легко находится ее установившаяся температура (Т).
При численном методе решения уравнения (26) относительно Т придется воспользоваться «услугами» подходящей итерационной процедуры по Т, в которой необходимо указать стартовое значение То. Наиболее удачным выбором То будет температура, найденная из графика, который приведен на рис.3.
4. Режим насыщения
При выполнении настоящей работы измеряется величина анодного тока IA (рис.2б). Далеко не всегда величина этого тока равна полному эмиссионному току, поверхностная плотность которого входит в формулу Ричардсона- Дешмана (7). Последняя, как и температура катода, недоступна для прямого измерения. Поэтому в междуэлектродном пространстве диода необходимо создать определенные условия, обеспечивающие беспрепятственную доставку каждого электрона, эмитированного нагретым катодом к аноду, во внешней цепи которого установлен прибор, измеряющий величину IA. Только в этом случае величина IA/Sн будет равна поверхностной плотности тока эмиссии.
Удовлетворить это принципиально важное требование удается лишь благодаря выполнению целого ряда сложных технических, технологических и электротехнических мероприятий на стадии проектирования, изготовления и эксплуатации диода. К ним, в частности, относятся: проблема создания и долговременного поддержания высокого вакуума в междуэлектродном пространстве диода; надлежащий выбор материалов, из которых изготовлены все элементы диода; оптимальная конструкция этих элементов, обеспечивающая возможно полный сбор эмитированных электронов на аноде.
Рис. 3. Графическое решение уравнения (26) для диода 2Д9С. SН=(3,3 ± 10 %) мм2.
Все эти работы выполняются на заводе-изготовителе, который гарантирует нормальную работу своего изделия (в данном случае диода 2Д9С) в течение оговоренного в паспорте срока службы (для 2Д9С – не менее 500 часов). Остается обеспечить правильный режим эксплуатации диода, не допускающий фатального перегрева нити накала и подачу на анод «пробивного» напряжения.
При работе с диодом 2Д9С имеется возможность изменять лишь два эксплуатационного параметра – величину напряжения накала (UН) и величину анодного напряжения, не превышая предельно допустимые для данного диода значения, оговоренные в его паспорте (UН£5В, UА£500 В). Путем варьирования UН изменяется рабочая температура нити накала диода, а правильным выбором величины Uа обеспечивается примерное равенство анодного тока и полного тока эмиссии с поверхности нити накала. Этот режим работы диода в литературе по физической электронике получил название режим насыщения [5, 8].
Рис. 4. Вольтамперные характеристики диода 2Д9С
Для выхода на этот режим работы необходимо знать реальные вольтамперные характеристики исследуемого диода 2Д9С. Они приведены на рис.4. Видно, что если температура катода поддерживается постоянной, то и на начальном участке характеристики с ростом анодного напряжения UА быстро возрастает и величина анодного тока IA. Затем рост анодного тока замедляется и вскоре почти прекращается. Область вольтамперных характеристик, где величина анодного тока практически не зависит от величины анодного напряжения, а определяется только температурой катода (Т1 и Т2 на рис.4), называется областью насыщения (для диода 2Д9С (UА)нас>100 В).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.