Начальный участок вольтамперной характеристики получил название: область закона трех вторых. В настоящей лабораторной работе этот участок является нерабочим, поскольку при UА < UА нас не все электроны, эмитированные нагретым катодом, достигают анода. Часть из них возвращается обратно на катод. Электроны отражаются от отрицательного пространственного заряда, который образуется в ближайшей окрестности катода. Это облако состоит из термоэлектронов, постоянно эмитируемых катодом: своеобразное равновесное динамическое образование, которое не растет и не уменьшается благодаря непрерывному притоку электронов со стороны катода и непрерывного их оттока в сторону анода и катода. Равновесная плотность электронов облака в конечном итоге определяется температурой катода и величиной напряжения, приложенного между анодом и катодом диода. С ростом анодного напряжения при постоянной температуре катода электронное облако начинает постепенно «рассасываться» и перестает препятствовать движению термоэлектронов к аноду. Когда все термоэлектроны достигают анода, устанавливается режим насыщения.
Из рис.4 видно, что в области:
100 £ UА < 500 В (28)
анодный ток не остается постоянным. Он продолжает увеличиваться. Однако этот рост незначителен, в первом приближении им можно пренебречь.[5]
В лабораторном макете с диодом 2Д9С выбран режим работы с фиксированным значением анодного напряжения, лежащим в области насыщения (28) и равным
UА=(434 ±2) В. (29)
5. Описание лабораторной установки
Блок-схема экспериментальной установки приведена на рис.5. Она состоит из двух блоков. В выносном блоке 1 находится исследуемый диод типа 2Д9С. В основном блоке 2 размещены источники накального и анодного напряжений, измерительные приборы ИПА и ИПН в анодных и накальных цепях диода и ряд вспомогательных элементов, предназначенных для расширения пределов измерения ИПА и переключения ИПН с режима измерения напряжения накала UН на режим измерения тока накала IН .
В этом же блоке находятся два проволочных переменных сопротивления, с помощью которых устанавливается (RГ – «грубо»; RГ – «точно») требуемая величина мощности РН, фигурирующая в формуле (27), для определения рабочей температуры нити накала диода.
Переключение ИПН с режима IН (0,5А) в режим UН (5 В) осуществляется при помощи переключателя П1 на два положения (соответственно 1 и 2). В обоих случаях микроамперметр на 100 мкА с помощью добавочного сопротивления Rдоб* (звездочка указывает на то, что величина сопротивления подбирается) выполняет функции вольтметра с полным отклонением стрелки на всю шкалу при 5 вольтах. В положении 2 переключателя П1 этот вольтметр непосредственно подключается к нити накала и измеряет величину UН. В положении 1 переключателя П1 вольтметр на 5 вольт подключается параллельно эталонному сопротивлению RЭ2*= 10 Ом и измеряет падение напряжения, которое возникает на нем при протекании тока I.Н. В этом положении П1 вольтметр ИПН выполняет функции амперметра на 0,5 ампер при полном отклонении стрелки на всю шкалу и измеряет величину IН.
Величина анодного напряжения по причинам, рассмотренным в предыдущем параграфе, выбрана в области насыщения и установлена равной значению формулы (29). Измеряется лишь анодный ток IА, который в режиме насыщения практически совпадает с полным током эмиссии исследуемого диода и зависит только от температуры поверхности катода. Поскольку эта зависимость экспоненциальная, то величина IА изменяется в чрезвычайно широких пределах (см.рис.1). Поэтому для измерения величины IА требуется измерительный прибор с большим рабочим динамическим диапазоном. В лабораторной установке анодный ток измеряется при помощи ИПА, в состав которого входит микроамперметр на 100 мкА, с серией специально подобранных шунтов (R5; R10; R20; R50), расширяющих пределы измерения ИПА до 5000 мкА. Выбор необходимого рабочего поддиапазона (соответственно на 100, 500, 1000, 2000 и 5000 мкА) производится при помощи переключателя П2 на 6 положений, помеченных на передней панели прибора цифрами множителя шкалы (соответственно 1, 5, 10, 20 и 50).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.