SU1121716A1 - Тиратрон - Google Patents

Abstract

ТИРАТРОН, содержащий герметичньй корпус с размещенными в нем анодом, катодом и управл ющим электродом, отличающийс  тем, что, с целью повьппени  КПД и расширени  функциональных возможностей , катод выполнен в виде плоского кольца, отверстие которого со стороны анода закрыто металлической пленкой толщина 9-12 нм, коаксиально охватывающего управл ющий электрод,выполненный в виде стержн , на торце которого закреплена пленка оксинитрида кремни  толщиной 50-60 нм, наход i ща с  в контакте с металлической пленкой катода. (Л с

Description

Изобретение относитс  к электрон нон технике и может быть использова но в качестве слаботочного коммутирующего и индикаторного прибора, а также как Элемент индикаторных панелей в радиоэлектронике и других отрасл х техники. Известен тиратрон с холодным катодом, работающий на принципе под жигани  тлеющего разр да между анодом и катодом с помощью сеток, содержащий цилиндрический катод, стержневой анод и управл ющий электрод в виде диска с отверстием, отдел ющего катод от анода, Управление моментом зажигани  разр да межд катодом и анодом производи.с  путем зажигани  вспомогательного разр да между управл ющим электродом и като дом lj . .. Однако напр жение горени  и напр жение зажигани  разр да в этих приборах составл ет 100-150 В, что не позвол ет использовать дл  управ лени  тиратронами интегральные схемы . Кроме того, тиратрон имеет огра ниченные функциональные возможности так как после зажигани  разр да .погасить его путем изменени  потенциала на управл ющем электроде нельз , прибор становитс  неуправл емым и пропускает ток пока на аноде присутствует положительный потенциал. Известен также тиратрон, содержа щий герметргчный корпус с размещенными в нем анодом, ка.тодом и управл ющим электродом 2J . В этом тиратроне напр жени  горени  и управлени  значительно ниже чем у тиратронов с холодным катодом Тиратрон содержит накаливаемый катод , анод и управл ющий электрод в форме диска или цилиндрического экр на с отверсти ми, экранирующего катод от анода. Прингсип работы .таких тиратронов основан либо на предварительной ионизации газа в промежут ке катод-сетка электронами, эмиттируемыми катодом, с последующим перебрасыванием разр да на анод, как это имеет место в импульсных водородных тиратронах, либо на принципе зажигани  подготовительного разр да в промежутке сетка-анод с последующим зажиганием основного разр да ме щу катодом и анодом. В данных тиратронах используетс  несамосто тельный дуговой разр д, необходимым условием горени  которого  вл етс  эмисси  электронов с поверхности накаленного катода. Недостатками данных тиратронов  вл ютс  ограниченные функциональные возможности. Тиратрон позвол ет управл ть только моментом зажигани  разр да. Управл ющее действие сетка тер ет после зажигани  разр да , /погасить которьй можно только если убрать положительный потенциал с анода. Кроме этого, у тиратрона низкий КПД, так как больша  мощность затрачиваетс  на накал катода.Даже у миниатюрных тиратронов она составл ет 1,5-3 Вт. Высока  температура прибора, обусловленна  наличием накаленного катода, создает трудности при миниатюризации приборов , св занные с проблемой накала катода и отводом тепла от других электродов и корпуса, особенно если миниатюрные тиратроны используютс  дл  комплектовани  тиратронных индикаторных панелей. Особенно существенное снижение КЩ имеет место при импульсной работе тиратронов, когда основной разр д зажигаетс  на короткое врем  с большим интервалом, а катод поддерживаетс  при высокой температуре непрерывно, бесполезно потребл   значительную мощность на накал. Цель изобретени  - повышение КПД и расширение функциональных возможностей тиратрона. . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в тиратроне, содержащем герметичный корпус с размещенным в нем анодом, катодом и управл ющим электродом, катод выполнен в виде плоского кольца, отверстие которого со стороны анода закрыто металлической пленкой толщиной 912 нм, коаксиально охватьшающего управл ющий электрод, выполненный в виде стержн , на торце которого закреплена пленка оксинитрида кремни  толщиной 50-60 нм, наход ща с  в контакте с металлической пленкой катода. На чертеже схематически представлен тиратрон. Тиратрон содержит катод 1, изготовленный в виде плоского кольца, отверстие которого закрыто металлической пленкой 2, управл ющий элек3

трод 3, изготовленный в виде стержн , торец которого покрыт пленкой оксинитрида кремни  4,установленного в центре катодного отверсти  и изолированного от катода втулкой 5, кольцевой анод 6,укрепленный на изолированном вводе и расположенный против катода 1 в корпусе 7.

.В данной конструкции управл ющий Электрод вьшесен за пределы газоразр дной .плазмы и не подвержен ее воздействию.

Принцип работы тиратрона состоит в следующем.

Разр д между катодом и анодом при положительном потенциале на аноде может зажечьс  только при наличии вспомогательного ионизирзпощего фактора. Таким ионизирующим фактором в данном тиратроне  вл етс  эмисси  электронов катода в пространство между катодом и анодом, В предлагаемом тиратроне эмисси  электронов из катода начинаетс , когда на управл ющий электрод относительно катода подаетс  напр жение 10-12 В, и через пленку оксинитрида кремни , нанесенную на его торец, возникает ток - 10-100 мкА. Благодар  наличию неоднородностей и под действием большой напр женности электрического пол  в пленке оксинитрида кремни  по вл ютс  электроны с энepги  ш, достаточными дл  прохождени  сквозь пленку металла толщиной 9-12 нм като да и выхода в пространство катоданод . Толщина пленки оксинитрида кремни  50-60 нм  вл етс  оптимальной с точки зрени  максимальной электронной эмиссии. При больших толщинах уменьшаетс  количество пор и ток эмиссии снижаетс . При.меньших толщинах возникают пробои пленки и короткие замыкани  между управл ющим электродом и катодной пленкой, толщина катодной пленки 12 нм выбра на из условий наименьших потерь электронов при ее нахождении и доста точной ее проводимости. Пленка большой толщины поглощает, много элек тронов, что приводит к снижению эмиссии, а при меньших толщинах наблюдаетс  разрушение .пленки. Таким образом, управление началом зажигани  разр да осуществл етс  путем подачи на управл ющий электрод отрицательного относительно катода по21716 . 4

тенциала, обуславливающего сквозной ток через пленку оксинитрида кремни  и эмиссию электронов сквозь пленку катода.

5 Эмисси  электронов с катода возникает практически мгновенно с приложением управл юп1его импульса напр жени . Врем  задержки не превьшгает 8-12 НС. Электроны, эмитируемые ка10 тодом, ускор  сь полем анода, производ т ионизацию газа, и в промежутке анод-катод зажигаетс  несамосто тельный разр д. При сн тии напр жени  с управл ющего электрода прерыts ваетс  ток сквозь пленку оксинитрида кремни , эмисси  электронов с катода прекращаетс  и разр д гаснет. Это означает что в данном тиратроне можно управл ть не только моментом

20 зажигани  разр да, но и моментом его гашени , дл  чего достаточно сн ть потенциал с управл ющего электрода . Напр жение горени  такого разр да значительно ниже, чем в тлею25 щем разр де и в среде аргона составл ет 40-50 В, а в воздухе 24-30 В. В то же врем  напр жение зажигани  тиратрона МТХ-90 достигает 180 В. Новым в. предлагаемом тиратроне

30  вл етс  конфигураци  электродов иих взаимное расположение, в частности , стержнева  форма управл ющего электрона и размещение его за пределами промежутка катод-анод, а также

вьшолнение катода в виде плоского кольца, центральное отверстие которого закрыто металлической пленкой.

Такое конструктивное решение до сравнению с протитопом обеспечивает расширение функциональных воз;4ожностей тиратрона и повьш1ение КПД электронных схем на таких тиратронах . Расширение функциональных возможностей достигаетс  путем использовани  дл  управлени  моментом зажигани  и гашени  несамосто тельного разр да управл емой эмиссии электронов сквозь тонкую металлическую катодную пленку, возникающей при подаче на управл ющий электрод отрицательного потенциала, и прекращающейс  при сн тии последнего . Благодар  расширению функциональных возможностей открываетс 

возможность по-новому, более простыми средствами решать многие схемотехнические вопросы, что позвол ет снизить стоимость схем, повысить их .

надежность, уменьшить энергоемкость схем и повысить КПД, К повышению КПД ведет и выполнение катода в виде плоского кольца, закрытого металлической пленкой, а также вынесение управл ющего электрода за пределы промежутка катод-анод,что приводит к избавлению от ионного тока в цепи управлени ,а следователно , от бесполезных потерь мощности.

Преимуществами предлагаемого тиратрона по сравнению с другими тиратронами с холодным катодом  вл етс  более низкий потенциал горени  разр да и низкие напр жени  в управл ющих цеп х. Так,.в экспериментальном макете данного тиратрона разр д в среде аргона горел при

потенциале 40-50 В, а в разреженном воздухе - при 24-30 В при подаче на управл ющий .электрод напр жени  10-12 В,в то врем  как напр жение зажигани  тиратрона fГX-90 достигает 180 В. Снижение питающих напр жений и потенциалов управлени  открывает возможность использовать в схемах управлени  интегральные схемы, что позвол ет уменьшить вес и габариты аппаратуры на таких тиратронах и повысить ее надежность.

Таким образом, предлагаемый тиратрон ,  вл етс  новым управл емым газоразр дным прибрром с более широкими функциональными возможност ми и более высоким КПД.

Claims (1)

1. ТИРАТРОН, содержащий герметичный корпус с размещенными в нем анодом, катодом и управляющим электродом, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей, катод выполнен в виде плоского кольца, отверстие которого со стороны анода закрыто металлической пленкой толщина 9-12 нм, коаксиально охватывающего управляющий электрод,г выполненный в виде стержня, на торце которого закреплена пленка оксинитрида кремния толщиной 50-60 нм, находящаяся в контакте с металлической

   SU „„1121716 >

   1 11