Газотроны

Материалы / Шпаргалка по общей электронике и электротехнике / Газотроны

Газотроны

– это ионные диоды с несамостоятельным дуговым разрядом, который поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии катода. Назначением газотронов является выпрямление переменного тока. В настоящее время применяются газотроны с инертным газом в виде аргона или ксеноно-крипто-новой смеси при давлении порядка единиц миллиметров ртутного столба.

У большинства газотронов катод оксидный прямого или косвенного накала. В более мощных газотронах он имеет значительную поверхность. Анод в форме диска, полусферы или цилиндра имеет сравнительно небольшие размеры. Для газотронов характерно низкое напряжение накала, не более 5 В. Если применить более высокое напряжение, то может возникнуть дуговой разряд между концами подогревателя, на что будет бесполезно расходоваться энергия источника накала. При низком напряжении накала катоды мощных газотронов приходится питать большим током. Преимущество газотронов перед кенотронами заключается в малом падении напряжения на самом газотроне. Оно составляет примерно 15–20 В и почти не зависит от анодного тока. Поэтому КПД газотронных выпрямителей выше, чем кенотронных, и он тем больше, чем выше выпрямляемое напряжение. В высоковольтных выпрямителях на газотронах КПД бывает до 90 % и более.

До возникновения разряда в газотроне наблюдается электронный ток, который растет при увеличении напряжения так же, как в вакуумном диоде. Этот ток очень мал и практического значения не имеет.

Возникновение дугового разряда получается при напряжении, которое незначительно больше потенциала ионизации. Так как газотрон включается обязательно через ограничительный резистор, то после возникновения разряда появляется падение напряжения на резисторе и напряжение на газотроне несколько снижается.

При увеличении напряжения источника ток в газотроне растет, а падение напряжения на нем меняется незначительно, хотя не остается постоянным, как в стабилитронах. Об использовании газотрона для стабилизации не может быть и речи, так как невыгодно получать низкое напряжение при значительных затратах энергии на накал газотрона. Рабочее напряжение на газотроне такого же порядка, как потенциал ионизации, т. е. 15–25 В.

Относительное постоянство напряжения на газотроне получается не за счет режима катодного напряжения, характерного для приборов тлеющего разряда. В газотронах площадь катода не изменяется, но при возрастании тока сопротивление прибора постоянному току уменьшается, так как увеличиваются ионизация и соответственно количество электронов и ионов в единице объема. Кроме того, приближается к катоду положительный объемный заряд ионов, что равносильно уменьшению расстояния «анод – катод».

В газотроне распределение потенциала в пространстве «анод – катод» примерно такое же, как в приборах тлеющего разряда, но величина анодного напряжения меньше и около катода имеется потенциальный барьер, как в электронных лампах.

Катод в газотроне работает в тяжелых условиях вследствие бомбардировки его положительными ионами. Имея сравнительно большую массу, ионы разрушают оксидный слой, если их скорость превысит допустимое значение.