В третьей части статьи об электронных лампах нам расскажут о приборах, имеющих несколько сеток. Сегодня речь пойдет об четырехлектродной лампе - тетроде.
Тетрод
В 1923 году американский химик и физик Ирвинг Ленгмюр поместил в триод (см. часть 2) еще одну сетку, расположив ее между первой и катодом. Так на свет появилась четырехэлектродная лампа – тетрод, который имел анод, катод и две сетки.
Новая сетка получила название катодной, а старая, «триодная», - управляющей. По сути, катодная сетка играет лишь вспомогательную роль. Находясь под небольшим положительным потенциалом относительно катода, она ускоряет электроны, помогая им быстрее добраться до анода. Поэтому катодную сетку нередко называют ускоряющей. Это позволило существенно (до 8-20 В против 100-120 В у триода) снизить анодное напряжение.
Но широкого применения тетроды с катодной сеткой так и не получили. Слишком много электронов «застревало» на катодной сетке. Как ни заманчивы были снижение анодного напряжения и больший коэффициент усиления, снижение КПД и большой бесполезный расход энергии поставил на тетроде с катодной сеткой жирный крест. Но введение второй сетки не пропало даром. Оно послужило толчком к новым исследованиям и экспериментам.
В 1916 году немецкий физик Вальтер Шоттки (тот самый, который выдвинул теорию, предсказывающую эффект Шоттки и используемую сегодня в диодах Шоттки) переместил дополнительную, катодную сетку ближе к аноду, поместив ее над управляющей. Подав на нее положительное напряжение равное примерно половине анодного, Шоттки получил тот же результат, что и с катодной сеткой, но без существенного увеличения бесполезного расхода энергии.
Но его изобретение, как ни странно, осталось незамеченным. Лишь спустя десятилетие эти наработки получили применение. В 1926 году Хэлл продолжил эксперименты с анодной сеткой и обратил внимание на то, что лампа склонна к самовозбуждению. Удалив эту сетку и превратив пентод в триод, Хэлл ничего не добился – самовозбуждение сохранилось. Справедливо считая, что причиной является паразитная емкость между управляющей сеткой и анодом, ученый видоизменил у тетрода анодную сетку, придав ей вид электростатического экрана, отделяющего анод от других электродов. Эта сетка получила название экранирующей.
Конструктивно она представляла (и представляет поныне) цилиндр закрывающий анод. Стенки цилиндра сплошные, а торец, который «смотрит» на катод, - из металлической сетки.
Важно. Экранирующая сетка не только позволила устранить паразитную емкость между анодом и другими электродами, но и существенно повысила коэффициент усиления лампы. Так если у триода он лежал в диапазоне 20-100, то у тетрода с анодной сеткой это значение исчислялось сотнями.
Но и с использованием такой конструкции сетки тетроды имели существенный недостаток. Электроны, ударяясь об анод, выбивали из него своих собратьев. Их назвали вторичными электронами. Эти электроны образовывали обратный ток, который серьезно нарушал работу лампы. Но и на них нашлась управа. Об этом мы поговорим в четвертой части цикла об электронных лампах и познакомимся с пентодом.