При постоянном напряжении на аноде и неизменной температуре катода в любом сечении промежутка между анодом и катодом плотность зарядов во времени, а следовательно, и потенциал будут постоянными. При изменении напряжения на аноде или температуры катода распределение пространственного заряда будет изменяться.
Потенциал анода условимся измерять относительно катода, т. е. потенциал последнего будем считать нулевым.
На рис. 10, а представлены графики распределения потенциала между катодом и анодом при постоянном напряжении на аноде и различных режимах накала. По оси абсцисс отложено расстояние между катодом и анодом; по оси ординат — потенциалы. Две точки графиков заданы: на катоде х = 0, U = 0, а на аноде х = l, U = Ua. Положительные потенциалы отложены по оси х вниз.
При холодном катоде распределение потенциала прямолинейно (кривая l).
При разогреве катода потенциалы промежутка между электродами снижаются за счет эмиттированных электронов (кривая 2). Пока между электронами действует ускоряющее электрическое поле, все электроны, вылетевшие из катода, притягиваются к аноду. Такой режим работы называется режимом насыщения. Дальнейшее повышение температуры катода (кривая 3) приводит к появлению вблизи катода пространственного заряда.
Потенциал во всех точках между электродами еще более понижается, а около катода потенциал становится даже отрицательным. Вблизи него создается тормозящее электрическое поле и на анод попадают только электроны, обладающие при вылете из катода энергией, достаточной для преодоления тормозящего поля пространственного заряда. Остальные электроны под воздействием тормозящего поля пространственного заряда возвращаются на катод.
Если при неизменном потенциале Ua еще больше повысить температуру катода, то за счет увеличения эмиссии возрастет плотность пространственного заряда, усилится тормозящее поле около катода (кривая 4) и все большее число электронов будет возвращаться на катод; число же электронов, уходящих к аноду, останется прежним. Таким образом, увеличивая температуру катода, можно перейти от режима насыщения, при котором все монтированные катодом электроны попадали на анод, к режиму ограничения тока пространственным зарядом.
На рис. 10, б представлены графики распределения потенциала между катодом и анодом диода при постоянном напряжении накала и различных анодных напряжениях.
Если напряжение на аноде отсутствует, т. е. если он соединен накоротко с катодом, то между электродами существует только электрическое поле пространственного заряда (кривая 1). Анода достигают лишь электроны, обладающие энергией, достаточной для преодоления тормозящего поля пространственного заряда. При этом в анодной цепи протекает небольшой ток, измеряемый единицами микроампер.
При подаче на анод положительных потенциалов (кривые 2 и 3) на тормозящее поле пространственного заряда накладывается ускоряющее поле анода. Максимум тормозящего поля постепенно уменьшается и сдвигается ближе к катоду.
При некотором достаточном увеличении анодного напряжения тормозящее поле исчезает, все электроны, вылетающие с катода под действием ускоряющего поля анода, устремляются к нему, т. е. наступает режим насыщения. Дальнейшее повышение анодного напряжения уже не вызовет увеличения анодного тока из-за недостаточной эмиссии катода.
 |
Рис. 10. Графики распределения потенциала между катодом и анодом: а —при постоянном напряжении на аноде; б — при постоянном на пряжении накала. |
