Кенотрон

Кенотрон, диод, электронная лампа е двумя электродами (анод и катод), пропускающая электрический ток исключительно или преимущественно в одном направлении. Впервые К. был практически применен Фле мингом в качестве детектора в радиоприемных установках (Ан. П. 1904 г.). В настоящее время К. применяют гл. обр. для целей выпрямления переменного тока низкой частоты, то есть для преобразования его в ток постоянного направления. В радиотехнике кенотронными выпрямителями пользуются для питания анодных цепей ламповых передатчиков, усилителей и приемников или для зарядки аккумуляторов, питающих анодные цепи и цепи накала (смотрите Выпрямители). К. имеют применение также в технике проволочной связи, в рентгенотехнике. При помощи кенотрона выпрямляют переменные токи напряжением до 200 000 V при силе тока порядка нескольких тА и до 20 000 V при мощностях до нескольких сот kW.

Простейшая форма К.—стеклянный баллон с максимальн. вакуумом (10~⁶-р10^_7 миллиметров· рт. ст.). В баллоне расположены электроды: катод—в виде вольфрамовой нити, накаливаемой электрическ. током и в накаленном состоянии испускающей электроны, и анод—в виде металлич. (никель, молибден) цилиндра или плоской коробки, охватывающей катод. Оба конца нити и анод выведены наружу при помощи впаянных в стекло проводников (фигура 1).

Для получения экспериментальных данных, характеризующих свойства К., применяется схема фигура 2. При различных значе

ниях тока накала %_п. определяется зависимость анодного тока 1_а_ от напряжения между анодом и катодом У_а. Графическ. изображение этих зависимостей (характеристики К.) представлено на фигуре 3.

Основные свойства К. состоят в том, что 1_а >0 лишь при положительных значениях F_a. (предполагается отсутствие динатрон-ного эффекта и но- _;низании остаточного газа). При г_к.=Const * и при увеличении V_a. ₆ток 1_а. быстро рас- « тет, достигая неко- ^гторого предельного -i значения I_s, назы- _фиг. з. ваемого током насыщения. Величина I_s зависит от ί°, размеров и материала катода и определяется ур-ием Дешмена-Ричардсона (смотрите Лампа электронная). Минимальное значение У_а= F_S, при к-ром I_a.sil_s, называется напряжением насыщения (на фигура 3· при г_и.=0,67А имеем I_s=10mA и F_s=50 V). В пределах от 0 до I_s ток 1_а_ возрастает по закону, приблизительно выражающемуся.

.· i, ·0,67А

следующим уравнением Лангмюра, в к-ром

1_а.=fc · vt,

где к — постоянная, зависящая только от размеров и формы электродов. Если анод имеет форму полого цилиндра длиною I и радиусом отверстия г, а катод представляет собою тонкую нить, расположенную по оси цилиндра, то формула Лангмюра (в А) получает вид:

1_а. —14,68 · 10~⁶ - - Vа.·

Величина F_s для К. с цилиндрич. электродами определяется ур-ием:

то есть она растет с увеличением г и уменьшением I. На фигуре 4 представлена простейшая схема выпрямителя с одним К. Переменная эдс трансформатора Т (кривая е на фигуре 5) создает в анодной цепи кенотрона К и во внешней нагрузке R пульсирующий ток (кривая 1_а_ на фигуре 5). В те полуперио-ды, когда эдс трансформатора задает аноду

Фигура 4.

Фигура 5.

К. положительный потенциал (относитель-но катода), испускаемые катодом электроны притягиваются анодом, и в цепи имеет место прохождение тока (1_а>0), направление которого на фигуре 4 указано стрелкой. В полупериоды обратного направления эдс трансформатора 1_а-=0. Если известны кривая эдс трансформатора, величина падения напряжения в трансформаторе, характеристика К. (1_а. и V_a.) и сопротивление внешней цепи R, то не трудно графич. путем получить форму кривой анодного тока I_a_=/(f) и напряжения на аноде К. V_a,=F(t), где t—время. В те полупериоды, когда 1_а_=0, внутреннее сопротивление К. (между анодом и катодом) бесконечно велико, и напряжение на зажимах К. равно эдс трансформатора. При наличии сглаживающей пульсации тока емкости, включенной параллельно R, мгновенные значения напряжения на аноде могут достигать величин, близких к удвоенной амплитуде трансформатора. Это вызывает необходимость высокой изоляции между анодом и катодом. При включении последовательно с R большой самоиндукции напряжение на зажимах К. (как и ток 1_а.) остается почти постоянным и относительно малым.

Далее, графически же могут быть определены: 1) мощность W_a_, теряемая внутри К. и нагревающая его анод,

, ^Т1‘-

W_a.=Y Jl_a. -Ea. · dt;

2) эффективное значение 1_Яфф. пульсирующего анодного тока

3) 1_ср.—его среднее значение

4) полная мощность W_lt выделяемая выпрямленным (пульсирующим) током в сопротивлении R,

IF, ^эфф. * ^ >

5) мощность. W₂, выделяемая постоянной слагающей тока в том же сопротивлении

W₂=I_cp. R.

В радиотехнике (например для питания анодных цепей ламповых передатчиков) чаще применяются выпрямители с 2, 3 или 6 К. Для сглаживания пульсаций выпрямленного тока, пользуются индуктивно-емкостными фильтрами. К., предназначаемые для выпрямления переменных токов сравнительна небольших мощностей (примерно до 10 kW на лампу), обычно изготовляются с молибденовыми или никелевыми анодами, заключенными в стеклянные баллоны; отдача выделяемого на. аноде тепла происходит частью за счет теплового излучения, частью за счет охлаждения баллона окружающим воздухом. Иногда для выпрямления обоих полу-периодов перемен, тока применяют двой-н ы е К.—с одним катодом и двумя анодами в одном баллоне. Более мощные К. изготовляют с медными или железными анодами, охлаждаемыми водой. Выводы нити охлаждаются продуваемым от компрессора воздухом. О конструктивном выполнении К. см. Лампа электронная. Нормальные типы К. позволяют получать средний выпрямленный ток силою > причем мгно венные значения анодного тока остаются меньшими I_s. При больших нагрузках нагрев анода обычно превышает допустимый предел. л. Внторский.

Лит.: см. Выпрямители и Лампа электронная.