Активиран катод - Технически речник том VI
Активираните катоди са чувствителни към прегряване, тъй като това повишава работната им температура и активният слой се изпарява интензивно. Активираните катоди също са отрицателно засегнати от липсата на достатъчно от тях. Активираните катоди са по-икономични, тъй като работят при по-ниска температура (600 - 1500 C в зависимост от вида на катода) и изискват по-малко енергия за нагряването им. Срокът на експлоатация на активираните катоди е приблизително същият като този на неактивираните. Емисиите от тези катоди обаче постепенно намаляват (катодът губи емисии) и може да спре напълно дори преди спиралата да изгори. Това се дължи на изпарението на активния слой от повърхността на катода. Активираните катоди са чувствителни към прегряване, тъй като това повишава работната им температура и активният слой се изпарява интензивно. Активираните катоди също се влияят отрицателно от недостатъчното им източване. Активираните катоди са направени под формата на волфрамова основа - ядро, което е покрито със слой от вещество с по-ниска работа на изход от тази на волфрама. В момента се използват главно карбидни катоди, чийто активен слой се създава чрез добавяне на въглерод и торий към волфрам. Такива катоди са по-ефективни и имат по-висок коефициент на излъчване от катодите от чист метал. Активираните катоди се използват в мощни лампи, работещи при напрежение до няколко хиляди волта. Активиран катод - катод (виж), в който термоелектронната емисия (виж) достига необходимата стойност при по-ниска температура и следователно при по-нисък нагряващ ток и по-ниска консумация на енергия в сравнение с конвенционалния катод. Активиран катод - катод (виж), в който термоелектронната емисия (виж) достига необходимата стойност при по-ниска температура иследователно, при по-нисък ток на спиралата и по-ниска консумация на енергия, отколкото при конвенционален катод. Активираните катоди не работят добре при високо анодно напрежение. Положителните йони, възникващи в малко количество дори при добър вакуум под действието на високо напрежение, удрят със сила катода и разрушават неговия активен слой. Такова йонно бомбардиране не е опасно за волфрамовите катоди. Когато активираният катод беше изложен на свободен кислород, настъпи добре известното отравяне, толкова по-изразено, колкото по-ниска беше температурата на катода. Свойствата на активиран катод изчезват, когато катодът е прегрят, когато е отровен от кислород или други активни газове, а също и когато катодът е силно бомбардиран с положителни йони. Недостатъкът на активираните катоди е не съвсем стабилната им работа при високо анодно напрежение. Положителните йони, които се появяват в малко количество в лампата, дори при добър вакуум, под действието на високо анодно напрежение, удрят катода с такава сила, че разрушават активния му слой. Такова йонно бомбардиране не е опасно за волфрамовите катоди. Свойствата на активиран катод изчезват, когато катодът е прегрят, когато е отровен от кислород или други активни газове, а също и когато катодът е силно бомбардиран с положителни йони. Максимално допустимата енергия на йони, бомбардиращи катода, зависи от работните условия на катода; стойността му е около 20 - 30 електронволта. За активираните катоди намаляването на напрежението на нишката спрямо номиналното (преохлаждане на катода) също намалява експлоатационния живот на катода поради дисбаланс между количествата на активното вещество, изпаряващо се от катода и дифундиращо от дълбоките слоеве към повърхността му. По-честоактивирани катоди, особено така наречените оксидни катоди, при които тънък слой от смес от оксиди на барий, стронций и понякога калций се отлага върху повърхността на волфрам или никел. Оксидните катоди работят при много по-ниска температура (1000 h - 1100 K) и се отличават с висока плътност на емисионния ток. Включване на нишките. a паралелен, b последователен Животът на активираните катоди е приблизително същият като този на неактивираните. Емисиите от тези катоди обаче постепенно намаляват (катодът губи емисии) и може да спре напълно дори преди спиралата да изгори. Лампи с активиран катод се различават лесно, защото имат слаб катоден блясък. Карбидният катод има жълто сияние, оксидният катод е червен, а бариевият катод е напълно тъмен, едва забележим за окото. Лампите с активиран катод са лесни за разграничаване, защото имат огледално или тъмно геттерно покритие върху цилиндрите. За какво се използват активираните катоди? Бариевият катод е активиран катод, чиято повърхност е покрита с филм от бариев оксид. Ториираният катод е активиран катод, при който се постига увеличаване на емисиите на електрони чрез покриване на повърхността на волфрам с тънък слой торий. Бариевият катод е активиран катод, чиято повърхност е покрита с филм от бариев оксид. Ториираният катод е активиран катод, при който се постига увеличаване на емисиите на електрони чрез покриване на повърхността на волфрам с тънък слой торий. Бариевият катод е активиран катод, чиято повърхност е покрита с филм от бариев оксид. Ториираният катод е активиран катод, при който се постига увеличаване на емисиите на електрони чрез покриване на повърхността на волфрам с тънък слой торий. Използва се в електронни лампи. Торииран катод - активиран катод (виж), при който увеличениетоелектронната емисия се получава поради тънък слой торий, отложен върху повърхността на волфрама. Бариев катод - активиран катод (виж), чиято повърхност е покрита с филм от бариев оксид. Торираният катод е активиран катод (виж), при който се постига увеличаване на емисиите на електрони чрез покриване на повърхността на волфрам с тънък слой торий. Бариев катод - активиран катод (виж), чиято повърхност е покрита с филм от бариев оксид. Торираният катод е активиран катод (виж), при който се постига увеличаване на емисиите на електрони чрез покриване на повърхността на волфрам с тънък слой торий.
Оказа се, че слабо активиран катод е дупков полупроводник и следователно има, наред с донорните локални нива, които са малко на брой в началото на активирането, също и локални акцепторни нива, разположени близо до върха на запълнената лента. В това състояние вътрешната работна функция е голяма, тъй като нивото на Ферми Wf се намира между акцепторните нива и горната част на запълнената лента. В началото на активирането електроните с ниво на свободен Ba не преминават в зоната на проводимост, а към акцепторните нива и едва след като последните се запълнят, когато концентрацията на свободен Ba стане по-голяма от IA, популацията на лентата на проводимост започва с електрони. Конструкции за свързване на челюсти на L-катоди с корпуси. Работната работа на такива активирани катоди е от порядъка на 2 1 - 2 3 eV. Загубата на излъчване от активирани катоди при прегряване се обяснява с факта, че при повишена температура активният слой се изпарява. Така лампа с активиран катод, който е загубил излъчването си от прегряване или от продължителна работа, може да има цяла нишка, но без активен слой. Срокът на експлоатация на активираните катоди се определя от 10% или 20% намаление на емисиите порадиизчерпване на активния слой. А за волфрамовите катоди се определя от същото намаляване на емисиите поради факта, че катодът постепенно се изпарява под въздействието на висока температура и става все по-тънък и по-тънък, намалявайки повърхността си. Използват се следните типове активирани катоди. За лампи с активиран катод не се препоръчва понижаване на напрежението на нажежаемата жичка, тъй като това създава риск от разрушаване на активния слой поради нарастващото контактно съпротивление между волфрамовата нишка и слоя. За лампи с активирани катоди няма участък за насищане на анодната характеристика. В устройства с нагрят активиран катод (например оксиден катод) се наблюдава значително увеличение на термоелектронната емисия под въздействието на външно ускоряващо поле. Това явление се нарича ефект на Шотки. Ако катодът не беше нагрят, тогава емисията щеше да отсъства напълно. А при висока температура и при наличие на външно ускоряващо поле излитат много допълнителни електрони, които при липса на поле не биха могли да избягат. При краткотрайно действие на силно поле, добивът на електрони от нагрят оксид и други активирани катоди е много висок. Такова излъчване под формата на краткотрайни токови импулси се използва в някои електронни и йонни устройства. Двуелектродна вакуумна тръба. По-икономичните катоди са активираните катоди. При по-ниски температури от волфрамовите катоди те дават достатъчна електронна емисия. В стъклен съд се поставят цилиндричен активиран катод К и пръчковиден молибденов анод А. Активираните катоди имат по-ниска работна функция. Активираният слой създава електрическо поле от некомпенсирани положителни йони близо до повърхността на основния метал, което допринася за освобождаванетоелектрони от катода. Въпреки това, по време на работа на електронното устройство, активираният слой постепенно се разрушава, което води до повреда на устройството. Активираните катоди имат по-малка работна функция. Активираният слой създава електрическо поле от некомпенсирани положителни йони близо до повърхността на основния метал, което допринася за освобождаването на електрони от катода. Въпреки това, по време на работа на електронното устройство, активираният слой постепенно се разрушава, което води до повреда на устройството. За повишаване на ефективността на катодите се използват активирани катоди, които представляват сърцевина, изработена от огнеупорен материал, върху чиято повърхност е отложен тънък слой от вещество с по-ниска работа на изход. Катод, състоящ се от волфрамова жица, покрита с тънък слой торий, се нарича ториран. Торираният катод работи при температура 1700 - 1900 K. Катоди за устройства с термоелектронна емисия. Използват се монометални волфрамови катоди и активирани катоди. Волфрамовите катоди имат работна температура около 2300 C и консумират мощност за нагряване от 0,1 до 0,5 W на 1 mA емисионен ток. Някои конструкции обаче използват активирани катоди, което намалява напрежението на запалване. Тиратронният анод е направен под формата на пръчка с диаметър 0–4 mm. Този дизайн има висока механична якост. В центъра на бавновълновата система е поставен активиран катод с цилиндрична форма с висока специфична емисия. Катодът е монтиран върху опори, които в същото време служат за свързване на източника на отопление. Газотрони от тип VG-129 ( a, тип VG-237 ( b и техния символ на диаграмите ( c. Няма подобна зависимост за кенотрони с активирани катоди. Напротив, понижаването на напрежението на нагряване на тези кенотрони срещунормално води до намаляване на експлоатационния живот поради бързото дезактивиране на катода, наблюдавано в този случай. Недостатъкът както на оксидните, така и на активираните катоди е, че не могат да се използват в електронни устройства с високо напрежение. Това се обяснява с факта, че при високи анодни напрежения йонизацията на оставащите в колбата газови молекули възниква поради сблъсъци с електрони, които в този случай придобиват високи скорости. Положителните йони, възникващи в резултат на йонизация, бомбардират катода и постепенно разрушават неговия активен слой. Това е много по-малко от това на активираните катоди. Но ценното качество на волфрамовия катод е постоянството на неговата емисия и нечувствителността към прегряване. Това означава, че след временно прегряване катодната емисия не намалява. При активираните катоди емисията не е толкова постоянна, лесно се губи от прегряване и вече не е възможно да се възстанови. Разбира се, значително прегряване също е опасно за волфрамов катод, тъй като нишката може просто да се стопи. В момента се използват следните типове активирани катоди. Трябва също да се отбележи, че всички активирани катоди, чиято висока емисия се постига поради дифузията на метален барий към повърхността, имат значителен недостатък, свързан с доста интензивно изпаряване на барий от повърхността на катода. От курса по електронни устройства е известно, че активираните катоди, особено оксидните, имат способността за кратко време да създават токове, които са многократно по-високи от токовете в непрекъснат режим, например при t 10 μs и T / t 100 импулсният ток е 50 - 100 пъти по-висок от тока в непрекъснат режим.