Тиратрон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Миниатюрный тиратрон 2D21 (слева внизу, используется в контрольных цепях) и большой водородный тиратрон фирмы General Electric, используемый в импульсных радарах
Тиратрон (триод) МТХ-90, СССР, 1986 г.
Тиратроны ТХ4Б.

Тиратро́н — ионный (газоразрядный) прибор для управления электрическим током с помощью напряжений, поданных на его электроды. Представляет собой герметичный баллон, наполненный газом, в котором помещены как минимум три электрода. Для наполнения используются инертные газы, водород или пары ртути. Электроды тиратрона называются анодом, катодом и сеткой. Электрод сетка расположен в баллоне между анодом и катодом, он используется для зажигания газового разряда в пространстве между анодом и катодом. Пространство между анодом и катодом служит для удержания ионизированного газа, проводящего электрический ток. Для выполнения более сложных функций, чем включение и выключение электрического тока, тиратроны могут иметь две и больше сеток. В зависимости от количества сеток тиратроны называются: одной — триод, двух — тетрод, трёх и более — пентод, гексод. В простейшем тиратроне — триоде — разряд зажигается при подаче на сетку положительного по отношению к катоду напряжения определенной величины. Если при этом на аноде есть положительное по отношению к катоду напряжение, то газ между анодом и катодом ионизируется и начинает проводить ток. В отличие от вакуумных триодов, при снятии управляющего напряжения на сетке ток между анодом и катодом не разрывается, пока напряжение на аноде не уменьшится ниже напряжения поддержания разряда (не станет, грубо говоря, отрицательным). Условно принято разделять тиратроны по назначению на маломощные и мощные. Маломощные тиратроны предназначены для индикации и выполнения логических функций в автоматических устройствах. Мощные тиратроны предназначены для управления токами большой величины в устройствах электропитания и электропривода. В современной электронике маломощные тиратроны используются редко, они практически полностью вытеснены полупроводниковыми приборами. Современные мощные тиратроны применяются при коммутации импульсов тока до 10 кА и напряжения до 50 кВ.

Разновидности тиратронов[править | править исходный текст]

Тиратроны тлеющего разряда (ТТР)[править | править исходный текст]

В тиратронах тлеющего разряда ток проходит через газ, ионизированный тлеющим разрядом. Баллон тиратрона наполнен смесью инертных газов (такое же наполнение имеет стабилитрон тлеющего разряда). Анод выполнен в виде металлического цилиндра, внутри которого расположен катод в виде петли тонкой проволоки со специальным покрытием, облегчающим зажигание газового разряда. На катод надет металлический цилиндр меньшего диаметра, выполняющий роль сетки (конструкцию тиратрона МТХ-90 см. на иллюстрации). Такие тиратроны не требуют нагревания катода, поэтому они имеют еще одно название - тиратроны с холодным катодом. Тиратроны тлеющего разряда относятся к маломощным тиратронам. Они применяются в устройствах автоматики для индикации (от одиночных контрольных ламп до матричных аналого-цифровых панелей с динамическим управлением) и выполнения логических функций. Особые комбинации управляющих электродов и газоразрядных трубок позволяют реализовать на тиратроне логические функции И, ИЛИ, ЗАПРЕТ, задержку прохождения импульса. Независимо от конструктивного исполнения, любой тиратрон может работать ячейкой памяти, индикатором, усилителем тока (ключом) и нормализатором сигналов.

Тиратроны различаются способом подачи управляющего сигнала (способом поджига)

  • тиратроны, управляемые током (трёхэлектродные)
  • тиратроны, управляемые напряжением (четырёхэлектродные)

а также

  • управляемые положительными напряжениями
  • управляемые отрицательными напряжениями

В отечественных телевизорах серии ЛТ-47-III в качестве задающего генератора кадровой развёртки применялись тиратроны тлеющего разряда типа ТХ4Б. К сожалению, конструкция этого узла была выполнена неудачно, что приводило к ненадежной работе кадровой синхронизации при незначительном износе катода тиратрона. Это привело разработчиков к отказу от тиратрона в пользу схем на электронных лампах. Для ремонта телевизоров с тиратронами иногда применялись разработанные радиолюбителями изменения схемы, повышающие стабильность работы кадровой развертки при износе тиратрона.

Индикаторные тиратроны[править | править исходный текст]

Индикаторные тиратроны — особый класс тиратронов тлеющего разряда, предназначенных, как и следует из их названия, не столько для коммутации электрических цепей, сколько для индикации. В отличие от простых неоновых ламп, они способны управляться пониженными напряжениями, а также запоминать своё состояние, разгружая управляющую ими вычислительную систему для выполнения других задач. Некоторые индикаторные тиратроны являются люминофорными, и позволяют получать цвета, отличные от свойственного неону оранжево-красного.

Хотя ничто не мешает применять для индикации практически любой подходящий по параметрам тиратрон тлеющего разряда, выполненный в прозрачном баллоне, использование в этом качестве именно специальных, индикаторных тиратронов позволяет получить значительно лучшие эргономические и эстетические показатели.

Отечественные индикаторные тиратроны представлены моделями: МТХ-90 — трёхэлектродный (данный тиратрон до сих пор используется в устройствах железнодорожной автоматики в блоках выдержки времени БВМШ и БСВШ, в качестве активного элемента релаксационного генератора в устройствах автоматического периодического срабатывания стробоскопов на импульсной лампе, в генераторах высокого напряжения некоторых ионизаторов воздуха, в качестве источника света и одновременно активного элемента релаксационного генератора в приборах для фототерапии, в сенсорных устройствах, где он открывается при воздействии на сетку наводок от прикосновения пальца к сенсору, подключённому к сетке через сопротивления в 1 МОм (наличие этого сопротивления обязательно!) и др.), ТХ5Б — четырёхэлектродный, ТХ16Б — пятиэлектродный, ТХ17Б — пятиэлектродный люминофорный зелёный, ТХ18А — трёхэлектродный, ТХ19А — шестиэлектродный люминофорный, существует в вариантах ТХ19АЖ — жёлтый, ТХ19АЗ — зелёный, ТХ19АК — красный, ТХИ2С — четырёхэлектродный, ИТС1 — семисегментный люминофорный (зелёный) газоразрядный индикатор с функцией запоминания состояния каждого сегмента по принципу тиратрона.

Тиратроны с накалённым катодом[править | править исходный текст]

Эти тиратроны имеют еще одно название - тиратроны дугового разряда. В отличие от тиратронов тлеющего разряда (тиратронов с холодным катодом) тиратроны с накаленным катодом имеют катод, подогреваемый электрическим током. Рабочей средой тиратронов является газ, пары ртути, смесь газов, смесь газов и паров ртути. Используются неон, ксенон, криптон-ксеноновая смесь, аргоново-ртутная смесь или пары ртути. Газовый разряд в тиратронах относится к классу дуговых разрядов. Дуговой разряд в этом случае происходит при пониженном давлении и поддерживается термоэлектронной эмиссией с катода. Тиратроны используют катод прямого накала ленточной конструкции (выполненный из металлической ленты). Расположение витков ленты подбирается так, чтобы поток ионов газа был направлен параллельно поверхности ленты. Этот прием используется для защиты поверхности катода от разрушения ионами газа. Напряжение питания для подогрева катода выбрано низким (до пяти вольт) потому, что при более высоких напряжениях возможно зажигание газового разряда в баллоне между выводами катода. Это явление называется пробоем катода.

Тиратроны с накаленным катодом относятся к разряду мощных тиратронов и применяются для управления большими токами. Ранее они широко применялись в промышленной электронике и электротранспорте в схемах управляемых выпрямителей и силовых коммутаторов. В настоящее время тиратроны с накаленным катодом почти полностью вытеснены тиристорами, выполняющими те же функции. Кроме того, мощные тиратроны обычно имели наполнение с парами ртути, и в настоящее время использование таких приборов запрещено. Теперь мощные тиратроны выпускаются с водородным наполнением и применяются для управления токами очень большой величины при высоких напряжениях (в таких условиях тиристоры работать не способны). Примером такого тиратрона является мощный тиратрон, показанный на фотографии.

  • Применение ртутных тиратронов в наши дни запрещено.
  • Импульсные водородные тиратроны широко применяются как коммутирующие ключи в линейных модуляторах

Маркировка[править | править исходный текст]

  • ТГ («тиратрон с газовым наполнением») — тиратроны с накалённым катодом, наполненные инертным газом
  • ТГИ («тиратрон с газовым наполнением, импульсный») — импульсные тиратроны, наполненные газом (как правило, водородом)
  • ТР («тиратрон ртутный») — ртутные тиратроны с накалённым катодом
  • ТГР («тиратрон газово-ртутный») — тиратроны с накалённым катодом со смешанным наполнением
  • ТХ, МТХ («тиратрон холодный») — тиратроны тлеющего разряда
  • ТПИ — тиратроны с полым катодом
  • ТДИ — тиратроны с дуговой формой разряда

См. также[править | править исходный текст]

Литература[править | править исходный текст]

  • Кацнельсон Б. В., Калугин А. М., Ларионов А. С. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы. — М.: Радио и связь, 1985.
  • Справочная книга радиолюбителя-конструктора. Книга 2. / Под ред. Н. И. Чистякова. — М.: Радио и связь, 1993. — С. 157.
  • Генис А. А., Горнштейн И. Л., Пугач А. Б. Приборы тлеющего разряда. — Киев, Технiка, 1970.
  • Бочков В. Д., Королев Ю. Д. Импульсные газоразрядные коммутирующие приборы // Энциклопедия низкотемпературной плазмы, под ред. В. Е. Фортова. Вводный том, книга 4, раздел № XI.6 — М.: Наука, 2000. — С. 446—459.
  • Гурлев Д. С. Справочник по электронным приборам. — Киев, 1974.
  • Згурский В. С., Лисицын Б. Л. Элементы индикации. — М.: Энергия, 1980. — 304 с., ил.

Ссылки[править | править исходный текст]