Размеры электронных ламп и их параметры
Крутизна характеристики является важнейшим параметром электронных ламп. Особенно важно большое значение крутизны у ламп, предназначенных для работы на ультравысоких частотах. Способы достижения большой крутизны хорошо известны. Основным из них является увеличение эмиссии катода и приближение управляющей сетки к катоду.
До какого же предела в этом направлении можно дойти? Это можно очень хорошо показать на примере телевизионного пентода 6Ж4. У этой лампы большой катод, имеющий повышенную мощность накала (в 1,5 раза больше обычной), а сетка находится от катода на расстоянии всего лишь 0,125 мм.
0,125 мм — это толщина листа писчей бумаги. На таком расстоянии находится сетка от катода, раскаленного до 800—900°С. Достаточно малейшей деформации сетки, чтобы между ней и катодом произошло короткое замыкание. Изготовление таких ламп требует высокой точности производства и более трудно, чем изготовление обычных ламп.
Однако увеличение крутизны лампы путем применения больших катодов и приближения сетки к катоду приводит к возрастанию емкости управляющая сетки — катод, т. е. входной емкости лампы, что весьма нежелательно на ультравысоких частотах, так как приводит к уменьшению усиления. «Выручает» тут только то, что при уменьшении расстояния между катодом и сеткой крутизна возрастает в большей степени, чем емкость. Между этими величинам существует интересная зависимость: емкость между сеткой и катодом возрастает пропорционально уменьшению расстояния между ними, а крутизна характеристики растет пропорционально квадрату той же величины. Если емкость увеличится, скажем, в 2 раза, то одновременно с этим крутизна возрастет в 4 раза и в результате соотношение между крутизной и емкостью окажется более выгодным.
Эта благоприятная для крутизны зависимость подсказала пути дальнейшего развития ламп — уменьшение их размеров.
Вот, например, лампа для ультравысоких частот — «желудь». У этой лампы катод совершенно не отвечает указанным выше требованиям. Наоборот, его размеры, а следовательно, и активная поверхность так малы, что для его накала требуется вдвое меньшая мощность, чем у обычных ламп. Крутизна же у ламп-желудей такого же порядка, как у обычных. А между тем они хорошо работают на высоких частотах вплоть до нескольких мегагерц.
У ламп-желудей геометрические размеры чрезвычайно малы, благодаря чему и межэлектродные емкости их весьма невелики. При этом вследствие малого расстояния между сеткой и катодом удается получить крутизну такого же порядка, как у обычных ламп. Соотношение между крутизной и емкостью оказывается при подобной конструкции очень выгодным.
Это легко подтвердить расчетами. Предположим, что у обычной лампы конструкция изменена: ее электроды укорочены и сближены таким образом, что расстояние между ними уменьшилось в 2 раза, а поверхность электродов — в 4 раза. Как скажется это на крутизне характеристики и емкости сетка—катод?
В результате уменьшения поверхности в 4 раза и расстояния между электродами в 2 раза емкость уменьшится в 2 раза. Иначе обстоит дело с крутизной. Уменьшение активной поверхности катода в 4 раза повлечет за собой четырехкратное уменьшение крутизны, так как эмиссия катода пропорциональна его активной поверхности. Уменьшение же в 2 раза расстояния между сеткой и катодом приведет к увеличению крутизны тоже в 4 раза, и в результате крутизна не изменится, она останется такой же, какая была до уменьшения электродов. Следовательно, уменьшение электродов привело к снижению емкости при неизменной величине крутизны: соотношение между емкостью и крутизной стало более выгодным — оно увеличилось вдвое.
В этом отношении уменьшение размеров ламп дает хорошие результаты. Поэтому и «пальчиковые» лампы относительно лучше обычных, т. е. наших «старых» стеклянных и металлических ламп с октальным цоколем. Геометрические размеры «пальчиковых» ламп уменьшены; кроме того, у них, как и у ламп-желудей, приняты меры для уменьшения емкости между штырьками. В результате у таких «пальчиковых» ламп, как 6Ж1П и 6ЖЗП, удалось получить хорошее соотношение между емкостью и крутизной, что позволяет эффективно использовать их для работы на ультравысоких частотах.