Перейти к содержанию

Главное меню:

Территория электротехнической информации WEBSOR

Найти

Термоэлектронная эмиссия оксидного катода

Основы > Электрические процессы в вакууме и газах

ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ ОКСИДНОГО КАТОДА

Оксидный катод наиболее распространен в современных электровакуумных приборах благодоря большой удельной эмиссии, сравнительно низкой рабочей температуре и высокой экономичности (экогомичность катода представляет собой отношение тока эмиссии к мощности накала катода).
В качестве материала керна при изготовлении оксидного катода используется вольфрам или никель. Активный слой представляет собой полупроводник, образованный смесью окислов щелочноземельных металлов (ВаО и
SrO - двухкомпонентный оксид или ВаО, SrO и CaO - трехкомпонентный оксид) с вкраплениями атомов чистого металла (Ва, Sr) и поверхностным одноатомным слоем Ва.
Электропроводность и термоэлектронная эмиссия оксидного катода зависят главным образом от концентрации примесных атомов Ва. Поэтому энергетическая диаграмма оксидного катода рассматривается обычно как диаграмма окиси бария с вкраплениями донорной примеси - атомов Ва. Такая диаграмма приведена на рис. 3-2. Здесь
-верхняя граница заполненной (валентной) зоны энергетических уровней; - нижняя граница свободных разрешенных уровней (зоны проводимости); - донорный локальный уровень, вносимый в запретную зону примесными атомами Ва; - уровень Ферми (уровень электрохимического потенциала); - расстояние от локального уровня Ва до нижней границы зоны проводимости; величина называется внутренней работой выхода; - внешняя работа выхода (расстояние от нижней границы зоны проводимости до верха потенциального барьера).
Термоэлектронная эмиссия оксидного катода описывается формулой Козляковской - Тягунова:



где
jэ - плотность тока эмиссии, А/м2; В - постоянная, величина которой зависит от степени активировки оксидного катода (концентрации примеси Ва) и лежит обычно в пределах ; - работа выхода оксидного катода (j -работа выхода, выраженная в вольтах). У хорошо активированных катодов j составляет 0,95-1,2 В.
В табл. 3-3 приведены сравнительные данные об основных параметрах современных термокатодов.
Стремление к увеличению срока службы оксидного катода часто приводит к значительному уменьшению фактически отбираемой плотности тока по сравнению с плотностью тока эмиссии. Наиболее полно используется оксидный катод в импульсных приборах, где за счет возникновения ускоряющего электрического поля плотность тока эмиссии увеличивается и достигает
.
В табл. 3-4 приведены основные данные, характеризующие применение оксидного катода в электронных и ионных приборах.

Рис. 3-2. Энергетическая диаграмма оксидного катода.

Таблица 3-3 Основные параметры термокатодов

Тип катода

Рабочая температура, К

Плотность тока эмиссии, А/м2

Экономичность, мА/Вт

Вольфрам

2400-2600

4-10

Тантал

2300-2400

10-20

Торированный вольфрам

1800-1900

20-60

Карбидированный торированный вольфрам

1900-2000

20-70

Торированный молибден

1900-2000

До 200

Оксидный катод

1000-1200

10-500

Бариевый катод

900-1000

50-150

 

Таблица 3-4 Основные параметры оксидного катода в электронных и ионных приборах

Характеристика типов ламп

Температура катода, К

Отбираемая
плотность тока, А/м2

Экономичность катода, мА/Вт

Приемно-усилительные лампы, катоды косвенного накала
Малогабаритные лампы, катоды косвенного накала
Приемно-усилительные лампы, катоды прямого накала
Малогабаритные лампы, катоды прямого накала
Оконечные лампы, катоды косвенного накала
Выпрямительные электронные лампы
Генераторные лампы
Импульсные лампы
Газотроны (катоды прямого накала)
Газотроны и тиратроны (экранированные катоды косвенного накала)

950-1000
950-1000
950-1000
950-1000
1000-1100
1100
1100
1100
1100-1150
1100-1150

60-100
100-200
200-800
200-800
200-800
500-900
250-800
(5-9)100000
1000-3000

1000-3000

4
6

15-40
20-30
10

20
10-40
2000
50-60

100-200

 

Основы | Электромашины | Оборудование | Нормы | Подстанция | Электроснабжение | Освещение | Воздушная линия | Карта сайта


Назад к содержанию | Назад к главному меню