DE625821C

DE625821C - Negative resistance, consisting of a helium-filled electrical discharge tube

Info

Publication number: DE625821C
Application number: DEN34389D
Authority: DE
Inventors: Dr Frans Michel Penning
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1931-11-28
Filing date: 1932-10-30
Publication date: 1936-02-15
Also published as: FR746114A; NL36228C; US2044591A; GB415373A

Description

AUSGEGEBEN AM
15. FEBRUAR 1936ISSUED ON
FEBRUARY 15, 1936

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

M 625821 KLASSE 21g GRUPPE 12 oi M 625821 CLASS 21g GROUP 12 oi

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Oktober 1932 abPatented in the German Empire on October 30, 1932

Gegenstand der Erfindung ist ein neuer negativer Widerstand, der aus einer heliumgefüllten elektrischen Entladungsröhre mit -kalten Elektroden besteht, bei welcher die Elektrodenanordnung (Elektrodenabstand),der Gasdruck und die Spannung derart gewählt sind, daß die Röhre in einem negativen. Teil ihrer Stromspannungscharakteristik arbeitet, wo" die Entladung auch ohne Vorschaltwiderstand stabil ist.The invention relates to a new negative resistor, which consists of a helium-filled electric discharge tube with cold electrodes, in which the electrode arrangement (electrode spacing), the Gas pressure and voltage are chosen such that the tube is in a negative. part their voltage characteristics work where "the discharge even without a series resistor is stable.

Bestimmt man die Durchschlagsspannung einer mit zwei parallelen kalten Elektroden versehenen gasgefüllten Entladungsröhre als Funktion des Produktes aus dem Elektrodenabstand und dem Gasdruck, so zeigt sich, daß diese Funktion einen Mindestwert hat. Diese Funktion hat graphisch dargestellt im allgemeinen die Form der in Fig. 1 dargestellten Kurve. In dieser Figur ist die Durchschlagsspannung V als Funktion des Druckes ρ bei gleichbleibendem Elektrodenabstand oder des Elektrodenabstandes d bei konstantem Druck dargestellt.If the breakdown voltage of a gas-filled discharge tube provided with two parallel cold electrodes is determined as a function of the product of the electrode spacing and the gas pressure, it is found that this function has a minimum value. This function has been graphed generally in the form of the curve shown in FIG. In this figure, the breakdown voltage V is shown as a function of the pressure ρ with constant electrode spacing or the electrode spacing d with constant pressure.

Durch sehr genaue Messungen ist jetzt von dem Erfinder festgestellt worden, daß bei einer heliumgefüllten Röhre der links vom Mindestwert liegende Teil der Kurve nicht den bisher dieser Kurve zuerkannten und in Fig. ι dargestellten Verlauf hat.By means of very precise measurements it has now been established by the inventor that in a helium-filled tube, the part of the curve to the left of the minimum value does not has the course previously assigned to this curve and shown in FIG.

Es ist überraschend, festzustellen, daß dieser Zweig der Kurve die in Fig. 2 dargestellte Form hat. Die Kurve ist an der in Fig. 3 schematisch dargestellten Entladungsröhre gemessen.It is surprising to find that this branch of the curve is that shown in FIG Has shape. The curve is on the discharge tube shown schematically in FIG. 3 measured.

Diese Röhre enthält einen einseitig geschlossenen Metallzylinder 1, der von einem Chromeisenring 2 getragen wird, in den der Zylinder genau einpaßt. Der Ring 2 ist einerseits an dem gläsernen Wandteil 3 und andererseits an der Glasröhre 4 angeschmolzen. Der Wandteil 3 ist mit einem Glasfuß 5 versehen, durch den ein nachgiebiger Stromzuführungsdraht 6 hindurchgeführt ist. An der Glasröhre 4 ist wieder ein Chromeisenzyliiider 7 angeschmolzen, der den Zylinder 1 auf einen Teil seiner Länge in geringer Entfernung umgibt. Der Zylinder 7 enthält einen Boden 8, der das Innere der Entladungsröhre von der Außenluft trennt und mit einem Stromzuführungsdraht 9 versehen ist. Dieser Teil 8 und der Boden 10 des Zylinders 1 bilden die beiden Elektroden der mit einer Menge Helium unter einem Druck von 0,84 mm gefüllten Entladungsröhre. DurchThis tube contains a metal cylinder 1 closed on one side, which is of a Chrome iron ring 2 is worn, in which the cylinder fits exactly. The ring 2 is on the one hand fused to the glass wall part 3 and, on the other hand, to the glass tube 4. The wall part 3 is provided with a glass base 5, through which a flexible power supply wire 6 is passed. On the glass tube 4 is again a chrome iron cylinder 7 melted, the cylinder 1 on part of its length at a short distance surrounds. The cylinder 7 includes a bottom 8 which is the interior of the discharge tube from the outside air and is provided with a power supply wire 9. This Part 8 and the bottom 10 of the cylinder 1 form the two electrodes of the discharge tube filled with a quantity of helium under a pressure of 0.84 mm. By

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr. Frans Michel Penning in Eindhoven.Dr. Frans Michel Penning in Eindhoven.

Verschiebung des Zylinders ι kann der Abstand zwischen den Elektroden und demgemäß das Produkt aus dem. Elektrodenabstand und~ dem Gasdruck geändert werden. Durch Ermittlung der Durchschlagsspannung bei verschiedenen Werten dieses Produktes wurde die Kurve nach Fig. 2 erhalten, .in welcher die Durchschlagsspannung, als Ordinate und der Elektrodenabstand als Abzisse bei konstantem Gasdruck' aufgetragen ist. Bei den zwischen A und B liegenden Werten dieses Abstandes 'ergeben sich, drei Werte der Durchschlagsspannung.Displacement of the cylinder ι can be the distance between the electrodes and accordingly the product of the. The electrode gap and the gas pressure can be changed. By determining the breakdown voltage at various values of this product, the curve according to FIG. 2 was obtained, in which the breakdown voltage is plotted as the ordinate and the electrode spacing as the abscissa at constant gas pressure. The values of this distance between A and B result in three values of the breakdown voltage.

Bestimmt man bei einem zwischen A und B liegenden Wert des Produktes ρ d aus Gasdruck ρ und Elektrodenabstand d die Spannung zwischen den Elektroden als Funktion der Stromstärke, so erhält man die in Fig. 4 dargestellten Kurven. Als Ordinaten sind die Spannungen und als Abzissen die Ströme aufgetragen. Die Kurven 11 und 12 gelten für einen Heliumdruck von 0,84 mm und einen Elektrodenabstand von 2,65 cm. Aus diesen Kurven ist ersichtlich, daß, wenn man bei geeignetem Wert des Vorschaltwiderstandes die Spannung zwischen den Elektroden von Null ab zunehmen läßt, bei einer Spannung C der Strom die Entladungsröhre zu durchfließen anfängt. Bei steigender Spannung nimmt die Stromstärke zu, bis die Spannung den WertZ> erreicht hat. Bei weiterer Steigung der Spannung nimmt die Stromstärke ab, bis die Spannung den Wert E annimmt. Der Teil ίζ F der Kurve ist instabil. Der Punkt F ist in der Weise ermittelt, daß man von einer oberhalb des Wertes E liegenden Spannung ausging und diese verringerte, bis der Strom zu fließen anfing. Nimmt die Spannung über den Wert E hinaus zu, so wird die Röhre zunächst nicht von Strom durchflossen. Erst beim Erreichen des Wertes Q tritt wieder Stromdurchgang auf. Die Entladung hat dann einen stark ausgesprochenen negativen Verlauf, so daß die Kurve 12 nur ermittelt werden kann, wenn ein großer Widerstand mit der Entladungsröhre in Reihe geschaltet ist.If the voltage between the electrodes is determined as a function of the current intensity at a value of the product ρ d of gas pressure ρ and electrode spacing d lying between A and B, the curves shown in FIG. 4 are obtained. The voltages are plotted as ordinates and the currents as abscissas. Curves 11 and 12 apply to a helium pressure of 0.84 mm and an electrode spacing of 2.65 cm. It can be seen from these curves that if the voltage between the electrodes is allowed to increase from zero at a suitable value of the series resistance, the current begins to flow through the discharge tube at a voltage C. As the voltage rises, the current strength increases until the voltage has reached the value Z>. If the voltage rises further, the current intensity decreases until the voltage assumes the value E. The part ίζ F of the curve is unstable. The point F is determined in such a way that one started from a voltage lying above the value E and reduced this until the current began to flow. If the voltage increases beyond the value E , the tube is initially not flowed through by current. Only when the value Q is reached does the current pass again. The discharge then has a markedly negative course, so that curve 12 can only be determined when a large resistor is connected in series with the discharge tube.

Die Kurve 13 gilt für den Fall, daß der Elektrodenabstand 2,33 cm und der Heliumdruck wieder 0,84 mm beträgt. |The curve 13 applies to the case where the electrode spacing is 2.33 cm and the helium pressure again is 0.84 mm. |

Der zweite Zweig der Kurve entspricht im wesentlichen dem Zweig 12, liegt aber höher als dieser und ist in der Figur nicht dargestellt. The second branch of the curve corresponds essentially to branch 12, but is higher than this and is not shown in the figure.

Der Teil der Kurve 11 zwischen den Punkten// und /< stellt, ähnlich wie der zwischen den Punkten L und M liegende Teil der » Kurve 13, einen negativen Widerstand dar. Die. Spannung nimmt nämlich bei abnehmendem Strom zu. Versuche haben ergeben, daß trotzdem die Entladung bei kleinem Vorschaltwiderstand sogar ohne Vorschaltwiderstand in diesen Teilen stabil ist. Dieser Vorschaltwiderstand kann sogar ganz entfallen. Die soeben erwähnten Teile der Kurven 11 und 13 ^entsprechen dem Bereich, in dem eine Röhre gemäß der Erfindung arbeitet.The part of the curve 11 between the points // and / <represents, similar to the part of the »curve 13 lying between the points L and M, a negative resistance. The. This is because voltage increases with decreasing current. Tests have shown that, despite this, the discharge is stable with a small series resistance even without a series resistance in these parts. This series resistor can even be omitted entirely. The just mentioned parts of curves 11 and 13 ^ correspond to the range in which a tube according to the invention works.

Die Entladung eignet sich vorteilhaft zur Verwendung als negativer Widerstand, beispielsweise zur Verstärkung von elektrischen Schwingungen.The discharge is advantageously suitable for use as a negative resistor, for example to amplify electrical vibrations.

In Fig. 5 ist beispielsweise eine geeignete Schaltanordnung angegeben, die eine Entladungsröhre 14 von der vorher beschriebenen Bauart, eine Batterie 15, z. B. von 750Volt, und eine Selbstinduktion 16, z.B. von 250 Henry, enthält. Die Entladungsröhre 14 hat einen negativen Widerstand; in dem dargestellten Stromkreis treten daher elektrische Schwingungen auf, die zwischen den Enden der Selbstinduktion 16 abgenommen werden können. Bei den angedeuteten Werten der Schaltelemente des Stromkreises wurden elektrische Schwingungen mit einer Frequenz von 200 in der Sekunde, einer Scheitelspannung von 520 Volt und einer Stromstärke bis 30 m/Amp. festgestellt.In Fig. 5, for example, a suitable circuit arrangement is shown, which is a discharge tube 14 of the type previously described, a battery 15, e.g. B. from 750 volts, and a self-induction 16, e.g. of 250 henries, contains. The discharge tube 14 has a negative resistance; in the circuit shown therefore occur electrical oscillations between the ends of the self-induction 16 can be removed. With the indicated Values of the switching elements of the circuit were electrical oscillations with a Frequency of 200 per second, a peak voltage of 520 volts and a current of up to 30 m / amp. established.

Claims

Claim:

The use of a helium-filled electric discharge tube with cold Electrodes as negative resistance, in which the electrode arrangement (electrode spacing), the gas pressure and voltage are chosen such that the tube is in a negative part of its voltage characteristic works where the discharge is stable even without a series resistor.

1 sheet of drawings