Аи=М,

вх 1 1

Rc Rbx

Поэтому при постройке электрометрических усилителей приходится принимать все меры для уменьшения сеточных токов ламп.

Ток сетки слагается из нескольких составляющих, изображенных на рис. 8.15.

а) Электронный ток сетки i при статистическом распределении начальных скоростей электронов, что имеет место в лампах, определяется выражением

.s = W* . (8.39)

а) существованием контактного и термопотенциалов на контактах прерывателя;

б) сеточным током входной лампы усилителя К; этот ток вызывает выходное напряжение Мвых = с2> которое компенсируется изменением напряжения а;

в) недостаточно большим усилением Л ,. Вследствие этого появляется uUbJK. Здесь Мб - напряжение, которое необходимо приложить в точке Б для сведения выходного напряжения к нулю.

Практически возможно уменьшить дрейф напряжения и до долей микровольта.

§ 8.8. Электрометрические усилители

Сеточные токи ламп. Выходные токи многих физических приборов очень малы, всего 10~10~ а. Чтобы измерить такие токн, пропуская их через сопротивление утечкн R, величину последнего приходится выбирать очень большой, до 10-10 ом. Измеряемый ток проходит действительно через большое сопротивление R только в том случае, когда сеточные токн лампы малы, по крайней мере не более самого измеряемого тока. Если сеточный ток значительно больше измеряемого, то измеряемый ток не может создать заметного изменения потенциала между сеткой и катодом. Иными словами, входной измеряемый ток проходит не только через R, но и через входное сопротивление лампы между сеткой и катодом, обусловленное сеточным током. Дифференциальную величину этого сопротивления можно определить по характеристике сеточного тока следующим образом;

Малое входное сопротивление может существенно уменьшить изменение потенциала сетки, происходящее при изменении входного тока;

Рис. 8.15. Сеточные токи лампы.

б) Ионный ток сетки i состоит из положительных ионов, образующихся вследствие ударной ионизации остатков газа в лампе. Величина ионного тока пропорциональна содержанию газа в лампе и частоте случаев ионизации, которая пропорциональна числу электронов, пролетающих в лампе, т. е. анодному току i

- at

здесь а - коэффициент, пропорциональный давлению.

Малый ионный ток сетки получается в хорошо обезгаженных лампах при анодном токе, уменьшенном до десятков микроампер, и потенциале анода, сниженном до 6-т-10 в. Последнее необходимо для уменьшения энергии электронов до такой величины, когда становится невозможной ударная ионизация.

в) Ток утечки сетки / через изоляцию между сеткой и катодом и между сеткой и анодом пропорционален потенциалам сетки и анода и обратно пропорционален сопротивлению изоляции этих цепей, которое в электрометрических лампах достигает величины 10 ом. В особо ответственных случаях вокруг вывода сетки

j - электронный сеточный ток при потенциале сетки и = 0; величина этого тока в зависимости от типа и режима лампы составляет 100-500 мка, е=1,60-10~ кулонов - заряд электрона, .37.10~ джград - постоянная Больцмана, 7 -абсолютная температура катода, равная 1000-1150° К.

Чтобы практически устранить электронный сеточный ток, устанавливают потенциал сетки - Зч- -4 е.

278 УСИЛИТЕЛИ постоянного ТОКА [гл. 8

наносят охранное кольцо из аквадага, потенциал которого делают равным потенциалу сетки.

г) Для уменьшения тока, обусловленного термоэлектронной эмиссией сетки, ее изготавливают из материала с большой работой выхода-молибдена, а температуру катода для уменьшения нагрева сетки понижают до 750-=-900° К (для оксидного катода).

д) Фотоэлектронную эмиссию сетки и соответствующий сеточный ток гф уменьшают затемнением лампы светонепроницаемым футляром и снижением температуры и яркости катода.

е) Эмиссия сетки получается также из-за мягких рентгеновых лучей, возникающих на аноде в результате бомбардировки электронами анодного тока. Если потенциал анода невелик 6-ь10 в, то этот эффект незначителен.

ж) Положительные ионы, вылетающие из нагретого катода, попадают на отрицательно заряженную сетку. Для устранения этой составляющей сеточного тока в большинстве электрометрических ламп устраивают противозарядную сетку, потенциал которой устанавливают +4ч-6 в относительно катода. Противозарядная сетка, расположенная между катодом и управляющей сеткой, отбрасывает положительные ионы обратно на катод.

Сеточный ток обычных триодов при нормальных анодных токах и напряжениях составляет десятые микроампера даже при отрицательных потенциалах сетки. Если оставить сетку свободной, т. е. разорвать внешнюю цепь сетки, то потенциал ее установится на таком значении цг-0,5-=--1 9, при котором положительные заряды, прибывающие на сетку, уравновешиваются отрицательными зарядами. При этом внешний сеточный ток равен нулю. Чтобы отклонить потенциал сетки от значения и*, источник сигнала должен отдать ток в промежуток сетка - катод. Дифференциальное входное сопротивление свободной сетки обычных ламп в нормальных режимах оказывается небольшим, порядка нескольких мегом.

Сеточные токи электрометрических ламп уменьшены до 10~*-г-10~ а. Входное сопротивление свободной управляющей сетки при f4 s=t/3o~6 в весьма велико и достигает 10 ом. Параметры основных электрометрических ламп сведены в табл. 8.2.

Малая величина коэффициента усиления электрометрических ламп (ц. = 1-=-2) объясняется необходимостью пропускать анодный ток при условии малого положительного потенциала анода (6-т-88)

и заметного отрицательного потенциала сетки (-3-=--4 в). Лампа

с большим [X в таком режиме была бы заперта.