На рис.1 изображена схема включения диода.
Батарея, накаливающая катод, называется батареей накала Б н. Цепь, образованная этой батареей и нитью, называется цепью накала.
Нить накала обозначают буквой н, катод — буквой к. Ток накала, проходящий через нить, обозначают Iн, а напряжение накала, т. е. напряжение на концах нити, Uн. Для контроля величины Uн включают вольтметр, а для регулировки накала включают реостат. Однако эти приборы не обязательны.
Напряжение накала у маломощных ламп не превышает нескольких вольт; ток накала у них порядка десятков или сотен миллиампер. При применении нескольких ламп их нити накала соединяют параллельно, если напряжение батареи Бн примерно равно нормальному напряжению накала, а если источник накала дает значительно большее напряжение, то нити соединяют последовательно (при одинаковом токе накала) или смешанно. Для поглощения избытка напряжения в цепь накала вместо реостата или помимо него включают некоторое постоянное сопротивление.
Батарея, включенная между катодом и анодом, называется батареей анода Ба. Цепь, составленная из этой батареи и пространства между анодом и катодом внутри лампы, называется анодной цепью. Для обозначения этой цепи принята буква а.
Ток в анодной цепи называют анодным током или током анода и обозначают Iа. Он представляет собой поток электронов, летящих от катода к аноду внутри лампы.
В электротехнике принято обратное движению электронов условное направление тока от плюса источника тока ло внешней цепи к минусу источника. Оно показано на рис.1 стрелками. Но при изучении электронных ламп целесообразно рассматривать истинное движение электронов от минуса источника к его плюсу. Электроны анодного тока движутся в направлении от минуса Ба на катод лампы, внутри лампы они летят с катода к аноду, далее они движутся в направлении от анода к плюсу Ба и внутри анодной батареи от ее ллюса к минусу. Анодный ток может быть при условии, если катод достаточно накален, анод имеет положительный потенциал по отношению к катоду и анодная цепь замкнута.
Разность потенциалов между анодом и катодом называют анодным напряжением или напряжением на аноде и обозначают Uа. Для схемы рис.1 оно равно напряжению анодной батареи.
Вообще при рассмотрении процессов в любых электронных приборах потенциал катода считают нулевым и потенциал всех электродов указывают относительно катода.
Именно анодное напряжение создает анодный ток. Назначение цепи накала — обеспечить нагрев катода. Назначение анодной цепи — при наличии эмиссии катода создать анодный ток.
На схеме рис.1 а, к одному концу катода присоединены минус Ба и минус Бн. Эта точка называется общим минусом и обычно соединяется с металлическим корпусом. Ее считают точкой нулевого потенциала и все напряжения измеряют относительно этой точки. Соединение Ба и Бн часто делается у выводов батарей или на зажимах, служащих для присоединения батарей. Тогда по проводу общего минуса идут вместе токи накала и анода.
Схемы с электронными лампами можно изображать по-разному. На рис.1 а, изображены батареи накала и анода, а на рис.1 б, показаны лишь зажимы этих батарей. Цепь накала для упрощения обычно полностью не показывают, а от нити ведут лишь один провод к минусу батареи анода (рис.1 в). Иногда показывают только один плюсовой зажим анодной батареи, подразумевая, что ее минус включается на корпус.
У ламп небольшой мощности анодное напряжение может быть до нескольких сотен вольт, а анодный ток всегда меньше тока накала и составляет несколько миллиампер или десятков миллиампер. Для измерения анодного тока в анодную цепь включают миллиамперметр, а для измерения анодного напряжения— вольтметр (рис.2 а). На рис.2 6 изображена неправильная схема, в которой миллиамперметр будет показывать сумму анодного тока и тока, потребляемого вольтметром.
Основное свойство диода — способность проводить ток только в одном направлении. Электроны могут двигаться только от катода к аноду и только тогда, когда анод имеет положительный потенциал относительно катода. При обратной полярности диод заперт для тока; он размыкает цепь, так как отрицательно заряженный анод отталкивает электроны. Сам же анод не испускает электроны, которые могли бы притягиваться к положительно заряженному катоду.
Итак, диод имеет одностороннюю проводимость. Он является вентилем, т. е. прибором, пропускающим ток в одну сторону.
Благодаря этому диод применяется для выпрямления переменного тока, т. е. преобразования переменного тока в ток одного направления. Схема выпрямления с помощью диода (рис.3 а) состоит из последовательно включенных генератора переменного тока Г, диода Д и нагрузочного сопротивления R. Генератор дает переменную эдс Е (рис. 3 б), а ток в цепи и напряжение на сопротивлении R будут пульсирующими (рис.3 в). Отрицательные полуволны тока не проходят через диод. Если учесть направление движения электронов через со-лротивление R, то ясно, что конец сопротивления R, соединенный с катодом диода, всегда имеет положительный потенциал.