 |
|
Задание по работе и порядок ее выполнения
1. Ознакомиться с настоящим описанием, лабораторным стендом и методикой эксперимента.
2. Узнать у преподавателя тип прибора, который надлежит исследовать. Ознакомиться с устройством прибора. Зарисовать схемы расположения электродов в приборе, энергетическую диаграмму катода, предельные параметры катода и прибора (напряжение накала, максимальный ток, напряжение в анодной цепи и т. д.). Так как токи диодов в различных областях ВАХ значительно отличаются друг от друга, области ВАХ следует снимать отдельно!
3. Снять начальный участок вольт-амперной характеристики исследуемого прибора: Ia = f(Ua) при Uн = сonst = Uн раб. К снятию ВАХ приступить только после 3-минутного прогрева катода прибора, в течение которого происходит стабилизация теплового режима. При подаче напряжения на прибор вначале подается необходимое напряжение накала, а затем – анодное напряжение. Начальный участок ВАХ снимают в такой последовательности: устанавливают переключатель полярности в положение «–» и, медленно увеличивая отрицательное анодное напряжение, устанавливают режим, при котором Ia = 0. Затем, понижая отрицательное анодное напряжение, снимают зависимость Ia = f(Ua) с заходом в положительную область до Ua = +(1–2) В.
4. По снятой ВАХ 3 определить температуру катода .
5. Проверить выполнение закона степени 3/2, для чего необходимо снять 2-й участок ВАХ (см. рис. 4) при Ua = сonst = Uн раб. Так как наивысшая плотность пространственного заряда имеет место при Ua = 0, ВАХ следует снимать в диапазоне небольших анодных напряжений, начиная с Ua = 0. Для одной из точек кривой участка 2 ВАХ (точка С) рассчитать плотность пространственного заряда ρe. Для проверки выполнимости закона степени 3/2 надо пользоваться методикой, показанной на рис. 6.
6. Проверить наличие эффекта Шоттки при различных режимах работы катода, для чего необходимо снять ВАХ прибора в области высоких анодных напряжений и участок ВАХ: Ia = f(Ua) при Uн = сonst. Вольт-амперная характеристика снимается при Uн, используемых в эксперименте п. 3 задания. При исследовании прибора в случае высоких Ua следует опасаться превышения анодного допустимого тока, которое может привести к перегреву анода. ВАХ в области высоких Ua снимается быстро. Оставлять включенным прибор при повышенных Ua не рекомендуется!
7. По данным п. 6 построить полулогарифмические прямые Шоттки (16) (см. рис. 8), по которым определить температуру катода и сравнить ее с результатами, полученными в п. 4.
8. Снять зависимость тока анода от напряжения накала при двух значениях напряжения анода: Ia = f(Uн) = f(T) при Ua = Ua1, Ua2, Ua1 выбираются в области существования отрицательного объемного заряда, а Ua2 – в области насыщения анодного тока:
Ia = f(Uн) при Ua = сonst. Выбор величины Ua следует произвести по кривым, полученным в пп. 5 и 6. Снятие характеристики нужно начинать с Uн max и затем, снижая напряжение накала и выдерживая прибор 2-3 минуты для стабилизации температурного режима, фиксировать анодный ток.
9. По данным п. 8 согласно уравнению (18) построить прямую Ричардсона и по ней определить постоянную уравнения термоэлектронной эмиссии A и работу выхода катода eφo.
Содержание отчета
1. Цель работы.
2. Схема измерений.
3. Эскизы расположения электродов в приборах. Параметры приборов.
4. Структурная схема и энергетическая диаграмма исследуемого катода, его основные параметры.
5. Основные расчетные выражения.
6. Результаты экспериментальных исследований и построенные по ним зависимости: Ia = f(Ua) участков 1 – 4 ВАХ.
7. Определение T катода по 1 и 4 участкам ВАХ.
8. Определение значения работы выхода и постоянной Зоммерфельда для исследуемого катода по прямой Ричардсона.
9. Результаты проверки закона степени 3/2 и определения ρe.
10. Выводы по работе.
К защите отчета по проделанной лабораторной работе необходимо:
1. Изучить рекомендуемую литературу, соответствующий раздел лекций и настоящее методическое руководство.
2. Знать методику проводимых экспериментов и расчетов.
3. Уметь объяснять и анализировать полученные результаты.
Контрольные вопросы
1. В чем сущность механизма термоэлектронной эмиссии?
2. Как доказать, что при термоэмиссии испускаются электроны?
3. На каком из участков вольт-амперной характеристики ток анода ограничивается начальными скоростями эмитированных электронов, температурой катода, пространственным зарядом? Объяснить причины и механизм этих ограничений.
4. За счет чего образуется отрицательный пространственный заряд между анодом и катодом?
5. Объясните ход полученных экспериментальных зависимостей Ia = f(Ua), Ia = f(Uн) на каждом из участков.
6. Как зависит плотность пространственного заряда от Ua и расстояния между анодом и катодом?
7. Сравните постоянные A и B между собой.
8. В чем преимущества оксидных катодов?
9. Какие параметры и зависимости характеризуют термоэлектронную эмиссию?
Литература
1. Соболев В.Д. Физические основы электровакуумной техники. – М.: Высшая школа, 1979.
2. Гапонов В.И. Электроника. – М.: Физматгиз, 1960. – Т. 1.
Лабораторная работа № 2