гашения разряда иллюстрирует кривая £/в (рис. 6.4, б). Она относится к определенному напряжению смещения Ес0 в цепи сетки. Почти горизонтальный участок / этой кривой с ординатами, не намного превышающими напряжение горения разряда, соответствует начальному периоду деионизации, когда толщина сеточных оболочек еще не достигла радиуса сеточных отверстий. В этом режиме к аноду прибора не может быть приложено напряжение, большее напряжения горения разряда, с тем чтобы предупредить преждевременное повторное возникновение разряда.

Подъем кривой на участке соответствует полному закрытию сеточных отверстий оболочками при непрерывно убывающей в них концентрации зарядов и следовательно, возрастанию отрицательного поля в сеточных отверстиях.

Участок / кривой 1/6 определяет начальное время восстановления сеточного запирания, а сумма времен ег + 62 = 8 - полное время восстановления электрической прочности анодного промежутка.

Кроме кривой восстановления электрической прочности анодного (междуэлектродного) промежутка, на рис. 6.4, б нанесена также одна из возможных кривых напряжения, фактически подводимого к прибору. Для того чтобы в приборе преждевременно (до введения положительного потенциала на сетку) не возник повторный разряд, кривая анодного напряжения не должна пересекать и касаться кривой восстановления электрической прочности промежутка U6.

Исходя из времени 6Х, когда кривая £/а проходит ниже, чем U6, или из времени е = 6i + 6 , когда крутизна нарастания и абсолютные значения Ua велики, хотя они не превышают значения ий, можно определить ту предельную частоту переменного напряжения, при которой прибор еще нормально работает.

У тиратронов с накаленным катодом нормального исполнения, заполненных инертным газом, предельная частота при питании прибора синусоидальным напряжением лежит примерно в границах 1 500-2 ООО гц, а у водородных тиратронов, работающих в импульсных режимах, она достигает нескольких десятков килогерц.

б) Типы тиратронов с накаленным катодом и особенности их конструктивного выполнения

Тиристоры (описываемые в § 6.8), получившие широкое применение в качестве ключевых приборов в релейных и коммутационных устройствах, привели к значительному сокращению выпускаемых в настоящее время тиратронов с накаленным катодом.

В серийном выпуске сохранились главным образом те типы тиратронов, которые имеют определенные преимущества по сравнению с другими типами приборов.

К таким тиратронам относятся:

1) маломощные газонаполненные тиратроны на напряжение выше 0,5-1 кв; их преимуществами являются слабо выраженная зависимость рабочего режима от температуры окружающей среды и заметно меньшая стоимость по сравнению с тиристорами;

2) импульсные водородные тиратроны, преимуществами которых являются высокая нагрузочная способность по напряжению (15 кв и более) и импульсам тока (достигающих в мощных приборах 1000 а и более), а также более быстрое восстановление режима запертого состояния прибора после прекращения прямого тока, что обеспечивает высокую частоту коммутации тока;

3) высоковольтные ртутные тиратроны (с напряжением выше 5-10 кв) и значительным средним значением тока, применяемые в высоковольтных устройствах, в которых требуется широкий диапазон регулируемого напряжения; в таких устройствах применяются также и соединенные в последовательные группы тиристоры, имеющие значительно большую долговечность и надежность, но в некоторых случаях применение тиристоров осложняет и удорожает устройство в связи с необходимостью применения омических и омическо-емкостных делителей напряжения для обеспечения равномерного распределения напряжения между последовательно включенными элементами в стационарных и переходных режимах. Применение таких делителей связано не только с удорожанием устройства, но и с понижением коэффициента полезного действия, так как в делителях напряжения теряется заметная мощность. Недостатками ртутных тиратронов является не только относительно меньшая долговечность, но и более ограниченный температурный диапазон, чем у тиристоров, поскольку они могут работать только в диапазоне изменения температуры окружающей среды от 15° до 40° С.

В соответствии с заметным сокращением областей применения тиратронов рассматриваем только те типы тиратронов, которые выпускаются в настоящее время серийно и имеют перспективы дальнейшего применения.

Структурная схема маломощного газонаполненного тиратрона (тип ТП-0,1/1,3) на средний ток /а = 0,1 а и максимальное значение обратного напряжения UB max = 1,3 кв приведена на рис. 6.5, а. Расположение электродов показано в плане. Вертикально расположенные электроды закреплены в слюдяных держателях. Они окружены никелевой оболочкой (экраном) / прямоугольной формы. Экран имеет посредине диафрагму с прямоугольной щелью. Диафрагма С2 делит внутренний объем прибора на два отсека. В одном из них расположены оксидный катод К косвенного накала и управляющая сетка Съ а в другом размещен анод А, представляющий собой никелевую проволоку с приваренной к ней тонкой пластинкой.

Управляющая сетка С, составлена из двух никелевых скоб (рис. 6.5, б), образующих прямоугольный просвет, совпадающий

со щелью в диафрагме. Через этот просвет и проходят электроны от катода в пространство анод - сетка. В этом пространстве и происходит формирование начала разряда. Отсюда плазма разряда проникает затем и в пространство сетка - катод.

Никелевый экран с диафрагмой С2 выполняет в приборе две функции: 1) предупреждает появление длинных путей для пробега электронов между анодом и катодом (экранирует анод) и 2) ослабляет проникновение поля от анода к управляющей сетке, уменьшая тем самым проницаемость управляющей сетки Сг.

Исключение длинных путей для силовых линий, уходящих от анода, приводит к повышению пробивного напряжения, поскольку пробой в газонаполненных

Рис. 6.5.

Накальный тиратрон ТП-0,1/1,3:

приборах низкого давления и) определяется, так же как и в высоковакуумных приборах, левой ветвью кривой Пашена (см. рис. 1.6). Сокращение путей d, по которым мог бы развиться самостоятельный разряд (пробой), приводит к перемещению точки пробоя вверх по кривой Пашена, в область более высоких напряжений.

Уменьшением проницаемости управляющей сетки достигается возможность применения меньшего отрицательного напряжения смещения - Ес0, что позволяет выбирать и меньшую амплитуду положительных импульсов, открывающих прибор.

Электродная система тиратрона заключена в стеклянный герметически закрытый баллон (рис. 6.5, в), заполняемый после откачки из внутреннего его объема воздуха н других молекулярных газов инертным газом (аргоном, криптоном, ксеноном). Снизу к баллону с помощью мастики прикреплен цоколь 1 с выводами 2 от электродов.

С переходом к более высоким напряжениям (больше 5-10 кв) У газонаполненных тиратронов возрастают также затруднения по поддержанию на минимально необходимом уровне плотности (давления) газа, поскольку с повышением рабочего напряжения возрастает интенсивность поглощения металлическими деталями прибора и в особенности анодом и сеткой атомов газа, заполняющего прибор. Отрицательно заряженные в непроводящую часть периода анод и сетка поглощают до открытия прибора ионы из остаточной плазмы, электроны которой уходят к катоду. Ионы рекомбинируют

а - схема расположения электродов в плане; б- конструкция сетки; в-внешний вид прибора