Для ламлы всегда устанавливается нормальное напряжение накала, которое остается постоянным. Анодное напряжение во время работы меняется. Например, в выпрямителе. На анод лампы подается переменное напряжение. Поэтому важно знать зависимость между анодным током и анодным напряжением. График этой зависимости называется характеристикой диода.
Пример такой характеристики дан на рис.1 а. По вертикальной оси отложен анодный ток Ia в миллиамперах, а по горизонтальной оси — анодное напряжение Ua в вольтах.
Когда анодное напряжение равно нулю, анодный ток тоже равен нулю, так как электроны не притягиваются анодом. Увеличение анодного напряжения вызывает возрастание анодного тока в известных пределах, но после этого дальнейшее повышение анодного напряжения уже не дает значительного увеличения 'анодного тока. Получается ток насыщения Iнас на (рис.1 а, Iнас = 80 да при Uа = 30 б). Насыщение объясняется следующим образом.
При малых анодных напряжениях не все электроны, вылетающие из катода, достигают анода. Часть их возвращается на катод и образует в пространстве вокруг катода электронное облачко, имеющее пространственный (или объемный) заряд. Объемный отрицательный заряд отталкивает вылетающие из катода электроны и мешает аноду притягивать их. Если анодное напряжение мало, то только электроны, вылетевшие из катода с большой скоростью, смогут преодолеть действие объемного заряда и анодный ток будет мал. Режим, при котором на анод попадает только часть электронов, испускаемых катодом, называется режимом ограничения (точнее режимом ограничения анодного тока объемным зарядом). Обычно лампы работают в режиме ограничения. Иногда лишь на время достигается режим насыщения.
По мере увеличения анодного напряжения все большее число электронов летит к аноду и электронное облачко вокруг катода уменьшается. При достаточно большом анодном напряжении все электроны движутся на анод, и облачко исчезает. Анодный ток в данном случае будет током насыщения Iнас и равен току эмиссии Iэм, который определяется полным числом электронов, испускаемых катодом каждую секунду. Таким образом, в режиме насыщения все электроны, испускаемые катодом, летят на анод.
Если увеличить накал, то эмиссия возрастет и увеличится так насыщения. При уменьшении накала эмиссия я ток насыщения уменьшаются. На рис.1 б, показаны характеристики диода для нескольких значений напряжения накала Uн.
В современных ламиах ток насыщения при увеличении Ua постепенно растет, т. е. характеристика в области насыщения имеет подъем. Причиной этого являются электростатическая эмиссия — вырывание электронов полем анода и дополнительный нагрев катода анодным током. Наиболее резко выражено насыщение у вольфрамового катода, а у оксидного катода оно мало заметно, так как электрическое поле анода, проникая в оксидный слой, создает значительную электростатическую эмиссию. Кроме того, оксидный слой имеет большое сопротивление и поэтому он сильно дополнительно нагревается током анода.
В современных диодах нормальный анодный ток получается при анодном напряжении до 20-30 в.
Следует отметить, что при Uа=0 анодный ток не равен нулю, а имеет небольшую величину. Это объясняется тем, что электроны вылетают из катода с различными скоростями и некоторые из них, .имеющие наибольшие скорости, могут долетать до анода, преодолевая отталкивающее действие электронного облачка. Анодный ток уменьшается до нуля лишь при небольшом отрицательном напряжении анода (обычно порядка десятых долей вольта).
Характеристика диода непрямолинейна, что объясняется главным образом влиянием объемного заряда. Эта характеристика криволинейна или, как принято говорить, нелинейна. Сопротивления обычных проводников подчиняются закону Ома.
У них ток и напряжение в соответствии с законом Ома пропорциональны друг другу и график зависимости тока от напряжения является прямой линией, проходящей через начало координат. Такие сопротивления называются л.инейньши. Диод, как и все другие электронные приборы, обладает нелинейной характеристикой. Он представляет собой нелинейный прибор (нелинейное сопротивление), не подчиняющийся закону Ома.
