Газотрон

Газотрон является двухэлектродиым ионным прибором с накаливаемым катодом (рис. 56). Анод выполняется из никеля в виде диска (рис. 56, а) или в виде стакана (рис. 56, б). Катод изготовляют из толстой проволоки или ленты, свитой в бифилярную спираль. В мощных газотронах применяют подогревные катоды. Напряжение накала у газотронов не выше 5 в, так как при больших напряжениях может возникнуть газовый разряд непосредственно между обоими концами катода.

Эмиттирующая поверхность катода располагается параллельно направлению силовых линий электрического поля между катодом и анодом. При такой  конструкции катода положительные ионы, движущиеся к нему с большим ускорением, меньше разрушают активный слой. Рис. 56. Газотроны.

В мощных газотронах применяются специальные цилиндрические экраны, соединенные с катодом, которые уменьшают его тепловое излучение. Благодаря этим экранам для разогрева катода требуется меньшая мощность накала и ослабляется вредное влияние бомбардировки катода положительными ионами.

На рис. 57 приведены вольт-амперные характеристики газотрона и схема для их снятия. При снятии вольт-амперной характеристики газотрона сначала устанавливают заданное напряжение накала с помощью реостата Р и вольтметра V₁ (рис. 57, а). Переключателем К₂ подключают секцию R_огр равную 1—2 ком, а переключатель К₁ ставят в положение 1, т. е. в анодную цепь газотрона включают микроамперметр. Перемещая движок потенциометра П вверх, постепенно увеличивают напряжение U_ак до 10—12 в, каждый раз фиксируя показания микроамперметра и вольтметра V₂. При этом ограничивающее сопротивление предохраняет микроамперметр от выхода из строя при резком увеличении тока в момент зажигания газотрона.

Таким путем получают данные для построения начального участка характеристики OAВ, который часто называют характеристикой зажигания газотрона (рис. 57, б). Рис. 57. Схема для снятия характеристик газотрона (а) и его вольт-амперные характеристики (б).

Для снятия рабочего участка характеристики ВС, соответствующего большим токам, в анодную цепь переключателем К₁ вместо микроамперметра включают амперметр, пределы измерения которого должны соответствовать типу газотрона. После этого, поставив переключатель К₂  в положение 2 (R_огр — 8÷10 ом), постепенно увеличивают напряжение Еа до момента зажигания газотрона. Снова получают точку В вольт-амперной характеристики. Дальнейшее увеличение разности потенциалов между анодом и катодом газотрона сопровождается ростом тока и постоянством U_ак (участок ВС).

Участок характеристики CD является нерабочим и соответствует режиму, при котором происходит распыление оксидного слоя катода вследствие чрезмерного увеличения U_ак.

При недокале катода вольт-амперная характеристика OAB'C'D' идет выше характеристики, снятой при нормальном напряжении накала. Вследствие увеличения внутреннего сопротивления прибора R₀, протяженность рабочего участка характеристики В—С резко сокращается. Поэтому отношение напряжения накала от номинального допустимо не более чем на 5%. Практическое применение газотроны находят главным образом в мощных выпрямительных установках, поэтому основными параметрами газотрона являются: максимальный допустимый ток Iа.макс и напряжение обратного зажигания U_обр.

Максимальный допустимый ток характеризует величину среднего выпрямленного тока I_а.ср, значения которого обычно не превышают 30% от величины максимального допустимого тока:

I_а.ср ≤ 0,3 I_а.макс                            (76)

При изменении полярности входного напряжения, приложенного к газотрону, т. е. во время отрицательного полупериода входного сигнала (когда потенциал анода становится ниже потенциала катода), к газотрону оказывается приложенным обратное напряжение, и он гаснет. Однако если обратное напряжение окажется слишком большим, то положительные ионы, падая на анод, вызовут электронную эмиссию с его поверхности, и газотрон зажжется, что недопустимо. Поэтому вторым важным параметром газотрона и является это напряжение, называемое напряжением обратного зажигания.

Газотроны, наполненные инертными газами, могут выдерживать невысокие обратные напряжения, обычно не более 50 в. Это объясняется сравнительно высоким давлением газов в приборе. Газотроны, наполненные парами ртути при низком давлении, выдерживают значительно большие обратные напряжения, доходящие до 15—20 тысяч вольт. Такие газотроны применяют для выпрямления относительно высоких напряжений.

Наполнение газотрона парами ртути осуществляют при помощи укрепленной внутри баллона на ножке стеклянной запаянной ампулы с ртутью. При разогреве ртути токами высокой частоты ампула разрушается, а ртуть стекает внутрь баллона. Следует помнить, что при включении газотрона в схему напряжение на анод можно подавать только после предварительного разогрева катода. «Время разогрева» определяется заводом и приводится в паспорте для каждого типа прибора.

По сравнению с кенотронами, газотроны имеют гораздо большие анодные токи, малое внутреннее сопротивление и незначительные потери на нагрев анода.