katódsugárcsövek. A katódsugárcső berendezése és működési elve a

A katódsugárcső (CRT) egy fűtött katódból származó elektronsugarat használ a kép reprodukálására fluoreszcens képernyőn. A katód oxidból készül, közvetett fűtéssel, henger formájában fűtőtesttel. Az oxidréteg a katód aljára kerül. A katód körül egy vezérlőelektróda, úgynevezett modulátor található, henger alakú, alján lyukkal. Ez az elektróda az elektronsugár sűrűségének szabályozására és előfókuszálására szolgál. A modulátorra több tíz volt negatív feszültség kerül. Minél nagyobb ez a feszültség, annál több elektron tér vissza a katódra. Más, szintén hengeres elektródák anódok. A CRT-ben legalább kettő van belőlük. A második anódon a feszültség 500 V-tól több kilovoltig (körülbelül 20 kV), az első anódon pedig többszörösen kisebb. Az anódokon belül lyukakkal ellátott válaszfalak (membránok) vannak. Az anódok gyorsuló mezőjének hatására az elektronok jelentős sebességre tesznek szert. Az elektronsugár végső fókuszálása az anódok közötti térben, valamint a membránok miatt nem egyenletes elektromos térrel történik. A katódból, modulátorból és anódokból álló rendszert elektron keresőlámpának (elektronágyúnak) nevezzük, és elektronsugár létrehozására szolgál, azaz vékony elektronáramlat, amely nagy sebességgel repül a második anódtól a lumineszcens képernyőig. A CRT izzó keskeny nyakába elektronikus keresőlámpa került. Ezt a sugarat elektromos vagy mágneses tér eltéríti, és a sugár intenzitása egy vezérlőelektródával változtatható, ezáltal változtatható a folt fényessége. A lumineszcens képernyőt úgy alakítják ki, hogy vékony fényporréteget visznek fel a CRT kúpos részének végfalának belső felületére. A képernyőt bombázó elektronok mozgási energiája látható fénnyé alakul.

CRT Elektrosztatikus vezérléssel.

Az elektromos mezőket általában a kis képernyős CRT-kben használják. Az elektromos téreltérítési rendszerekben a térvektor merőleges a kezdeti sugárútra. Az eltérítést úgy hajtják végre, hogy potenciálkülönbséget alkalmaznak egy pár terelőlemezre (az alábbi ábra). Jellemzően a terelőlemezek a vízszintes irányú elhajlást időarányossá teszik. Ezt úgy érik el, hogy feszültséget adnak a terelőlemezekre, amely egyenletesen növekszik, ahogy a nyaláb áthalad a képernyőn. Ezután ez a feszültség gyorsan leesik az eredeti szintre, és ismét egyenletesen növekedni kezd. A vizsgálandó jelet a függőleges irányban elhajló lemezekre visszük. Ha egyetlen vízszintes sweep időtartama megegyezik a periódussal, vagy megfelel a jel frekvenciájának, a képernyőn folyamatosan megjelenik a hullámfolyamat egy periódusa.

1 - CRT képernyő, 2 - katód, 3 - modulátor, 4 - első anód, 5 - második anód, P - terelőlemezek.

CRT elektromágneses vezérléssel

Azokban az esetekben, amikor nagy eltérítésre van szükség, az elektromos mező alkalmazása a nyaláb eltérítésére hatástalanná válik.

Az elektromágneses csövek elektronágyúval rendelkeznek, ugyanúgy, mint az elektrosztatikus csövek. A különbség az, hogy az első anód feszültsége nem változik, és az anódok csak azért vannak, hogy felgyorsítsák az elektronáramlást. A nagy képernyős televíziós CRT-kben mágneses mezőkre van szükség a sugár eltérítéséhez.

Az elektronsugár fókuszálása fókuszáló tekercs segítségével történik. A fókuszáló tekercs közönséges tekercseléssel rendelkezik, és közvetlenül a csőlombikra kell felhelyezni. A fókuszáló tekercs mágneses teret hoz létre. Ha az elektronok a tengely mentén mozognak, akkor a sebességvektor és a mágneses erővonalak közötti szög 0 lesz, ezért a Lorentz-erő egyenlő nullával. Ha egy elektron szögben repül a mágnesbe, akkor a Lorentz-erő hatására az elektron pályája a tekercs közepe felé eltér. Ennek eredményeként az összes elektronpálya egy ponton metszi egymást. A fókusztekercsen áthaladó áram megváltoztatásával megváltoztathatja ennek a pontnak a helyét. Érje el, hogy ez a pont a képernyő síkjában legyen. A nyaláb eltérítése két pár eltérítő tekercs által generált mágneses mező segítségével történik. Az egyik pár függőleges eltérítő tekercs, a másik pedig tekercs úgy, hogy a középvonalon lévő mágneses erővonalaik egymásra merőlegesek legyenek. A tekercsek összetett alakúak, és a cső nyakán helyezkednek el.

Amikor mágneses mezőket használnak a sugár nagy szögben történő eltérítésére, a CRT rövidnek bizonyul, és lehetővé teszi nagy méretű képernyők készítését is.

kineszkópok.

A kineszkópok kombinált katódsugárcsövek, azaz elektrosztatikus fókuszálással és elektromágneses nyalábeltérítéssel rendelkeznek az érzékenység növelése érdekében. A fő különbség a kineszkópok és a katódsugárcsövek között a következő: a kineszkópok elektronágyújában van egy további elektróda, amelyet gyorsító elektródának neveznek. A modulátor és az első anód között helyezkedik el, a katódhoz képest több száz voltos pozitív feszültséget kapcsolnak rá, és az elektronáramlás további gyorsítására szolgál.

A fekete-fehér televízióhoz való kineszkóp sematikus szerkezete: 1- a katódfűtő menete; 2- katód; 3- vezérlő elektróda; 4- gyorsító elektróda; 5- első anód; 6- második anód; 7 - vezetőképes bevonat (aquadag); 8 és 9 - tekercsek a gerenda függőleges és vízszintes eltérítéséhez; 10 - elektronsugár; 11 - képernyő; 12 - a második anód kimenete.

A második különbség az, hogy a kinescope képernyő a CRT-től eltérően háromrétegű:

1 réteg - külső réteg - üveg. A kinescope képernyő üvegére fokozott követelmények vonatkoznak a falak párhuzamosságára és az idegen zárványok hiányára.

A 2. réteg egy fénypor.

A 3. réteg vékony alumíniumfólia. Ennek a filmnek két funkciója van:

Növeli a képernyő fényerejét, tükörként működik.

A fő funkció a fénypor védelme a nehéz ionoktól, amelyek az elektronokkal együtt kirepülnek a katódból.

Színes kineszkópok.

A működés elve azon a tényen alapul, hogy három szín - piros, kék és zöld - keverésével bármilyen szín és árnyalat érhető el. Ezért a színes kineszkópoknak három elektronágyújuk és egy közös eltérítési rendszerük van. A színes kineszkóp képernyője külön részekből áll, amelyek mindegyike három foszfor cellát tartalmaz, amelyek pirosan, kéken és zölden világítanak. Sőt, ezeknek a sejteknek a mérete olyan kicsi, és olyan közel helyezkednek el egymáshoz, hogy fényüket a szem összességében érzékeli. Ez a színes kineszkópok építésének általános elve.

Színes kineszkóp képernyő mozaikja (triádok) árnyékmaszkkal: R - piros, G - zöld, B - kék foszfor "pontok".

Félvezetők elektromos vezetőképessége

Félvezetők belső vezetőképessége.

A belső félvezető egy tökéletesen vegytiszta félvezető, amelynek homogén kristályrácsa van, és amelynek vegyértékpályáján négy elektron található. A szilíciumot leggyakrabban félvezető eszközökben használják. Siés germánium Ge.

A szilícium atom elektronhéja az alábbiakban látható. A kémiai kötések kialakításában és a vezetési folyamatban csak négy külső héjelektron, úgynevezett vegyértékelektron vehet részt. Tíz belső elektron nem vesz részt az ilyen folyamatokban.

A félvezető síkbeli kristályszerkezete a következőképpen ábrázolható.

Ha egy elektron a sávköznél nagyobb energiát kapott, megszakítja a kovalens kötést és felszabadul. Helyén egy üresedés képződik, amelynek pozitív töltése egyenlő nagyságú az elektron töltésével és ún. lyuk. Kémiailag tiszta félvezetőben az elektronkoncentráció n egyenlő a lyukkoncentrációval p.

Az elektron- és lyuktöltéspár kialakulásának folyamatát töltésképzésnek nevezzük.

Egy szabad elektron átveheti a lyuk helyét, helyreállítva a kovalens kötést, és ezáltal többletenergiát sugározhat ki. Ezt a folyamatot töltésrekombinációnak nevezik. A rekombináció és a töltések generálása során a lyuk az elektronok mozgásának irányával ellentétes irányban mozog, ezért a lyukat mobil pozitív töltéshordozónak tekintjük. A töltéshordozók keletkezéséből származó lyukakat és szabad elektronokat belső töltéshordozóknak, a félvezető saját töltéshordozóiból adódó vezetőképességét pedig a vezető belső vezetőképességének nevezzük.

Vezetők szennyeződés vezetőképessége.

Mivel a kémiailag tiszta félvezetők vezetőképessége jelentősen függ a külső körülményektől, a félvezető eszközökben adalékolt félvezetőket használnak.

Ha ötértékű szennyeződést viszünk be a félvezetőbe, akkor 4 vegyértékelektron helyreállítja a kovalens kötéseket a félvezető atomjaival, és az ötödik elektron szabad marad. Emiatt a szabad elektronok koncentrációja meghaladja a lyukak koncentrációját. adalékanyag, melynek köszönhetően n> p, nak, nek hívják donor szennyeződés. Egy olyan félvezető n> p, elektronikus típusú vezetőképességű félvezetőnek vagy félvezetőnek nevezzük n-típus.

félvezetőben n-típus az elektronokat többségi töltéshordozóknak, a lyukakat pedig kisebbségi töltéshordozóknak nevezzük.

Ha három vegyértékű szennyeződést vezetünk be, annak három vegyértékelektronja helyreállítja a kovalens kötést a félvezető atomjaival, a negyedik kovalens kötés pedig nem áll helyre, azaz van egy lyuk. Ennek eredményeként a lyuk koncentrációja nagyobb lesz, mint az elektronkoncentráció.

A szennyeződés, amelynél p> n, nak, nek hívják elfogadó szennyeződés.

Egy olyan félvezető p> n, lyuk típusú vezetőképességű félvezetőnek vagy félvezetőnek nevezzük p-típusú. félvezetőben p-típusú a lyukakat többségi töltéshordozóknak, az elektronokat pedig kisebbségi töltéshordozóknak nevezzük.

Elektron-lyuk átmenet kialakulása.

A felület egyenetlen koncentrációja miatt Rés n félvezető, diffúziós áram keletkezik, amely miatt elektronok keletkeznek n- területek beköltözik p-régió, és a donor szennyeződés pozitív ionjainak kompenzálatlan töltései maradnak a helyükön. A p-régióba érkező elektronok lyukakkal rekombinálódnak, és az akceptor szennyeződés negatív ionjainak kompenzálatlan töltései keletkeznek. Szélesség R-nátmenet - tized mikron. Az interfészen a p-n átmenet belső elektromos tere keletkezik, amely késlelteti a fő töltéshordozókat és kiszorítja őket az interfészből.

A kisebbségi töltéshordozók esetében a mező felgyorsul, és átviszi őket abba a régióba, ahol ők lesznek a főbbek. A maximális elektromos térerősség a határfelületen van.

A potenciál eloszlását a félvezető szélességében potenciáldiagramnak nevezzük. Potenciális különbség R-nátmenetet hívják érintkezési különbség potenciálokat vagy potenciális gát. Annak érdekében, hogy a fő töltéshordozó legyőzze R-n Az átmenet során energiájának elegendőnek kell lennie a potenciális akadály leküzdéséhez.

Közvetlen és fordított befogadás p-nátmenet.

Külső feszültség pluszt kapcsolunk rá R- területek. A külső elektromos tér a belső tér felé irányul R-nátmenet, ami a potenciálgát csökkenéséhez vezet. A fő töltéshordozók könnyen leküzdhetik a potenciálgátat, és így át R-n a csomópontban a többségi töltéshordozók által okozott viszonylag nagy áram folyik majd.

Ilyen befogadás R-n az átmenetet közvetlennek, az átmenő áramot pedig nevezzük R-n a többségi töltéshordozók okozta átmenetet előremenő áramnak is nevezik. Úgy gondolják, hogy közvetlen kapcsolattal R-n az átmenet nyitott. Ha mínuszos külső feszültséget csatlakoztat a p-régió, és plusz be n-vidék, akkor külső elektromos tér keletkezik, melynek intenzitásvonalai egybeesnek a belső térrel R-nátmenet. Ennek eredményeként ez növeli a potenciálkorlátot és a szélességet R-nátmenet. A fő töltéshordozók nem lesznek képesek legyőzni R-nátmenetet, és úgy tekintik R-n az átmenet lezárult. Mindkét mező - belső és külső egyaránt - felgyorsul a kisebbségi töltéshordozók számára, így a kisebbségi töltéshordozók áthaladnak R-n csomópont, amely egy nagyon kis áramot termel fordított áram. Ilyen befogadás R-n az átmenetet fordítottnak is nevezik.

Tulajdonságok p-nátmenet.Áram-feszültség karakterisztika p-nátmenet

Vissza a főbb funkciókhoz R-n az átmenetek a következők:

- az egyirányú vezetés tulajdonsága;

Hőmérséklet tulajdonságai R-nátmenet;

Frekvencia tulajdonságok R-nátmenet;

Bontás R-nátmenet.

Az egyirányú vezetés tulajdonsága R-n vegyük figyelembe az áram-feszültség karakterisztika átmenetét.

Az áram-feszültség karakterisztika (CVC) az átfolyó áram értékének grafikusan kifejezett függése R-n az áram átmenete az alkalmazott feszültség nagyságától én= f(U) - 29. ábra.

Mivel a fordított áram nagysága sokszor kisebb, mint az egyenáram, a fordított áram elhanyagolható és feltételezhető, hogy R-n A csomópont csak egy irányba vezet áramot. hőmérséklet tulajdonság R-n Az átmenet megmutatja, hogyan változik a munka R-nátmenet a hőmérséklet változásával. A R-n az átmenetet nagyban befolyásolja a fűtés, nagyon kis mértékben - a hűtés. A hőmérséklet növekedésével a töltéshordozók hőtermelése megnő, ami mind az előre, mind a visszirányú áram növekedéséhez vezet. Frekvencia tulajdonságok R-n az átmenetek megmutatják, hogyan működik R-nátmenet, amikor nagyfrekvenciás váltakozó feszültséget kapcsolunk rá. Frekvencia tulajdonságok R-n A csomópontokat kétféle csomóponti kapacitás határozza meg.

Az első típusú kapacitás a donor és akceptor szennyeződések ionjainak mozdulatlan töltéseiből adódó kapacitás. Ezt töltési vagy gátkapacitásnak nevezik. A második típusú kapacitás a mobil töltéshordozók diffúziója miatti diffúziós kapacitás R-n közvetlen átmenet.

Ha bekapcsolva R-n csomópont a váltakozó feszültség ellátására, majd a kapacitás R-n az átmenet a frekvencia növekedésével csökken, és egyes magas frekvenciákon a kapacitás egyenlővé válhat a belső ellenállással R-nátmenet közvetlen kapcsolattal. Ebben az esetben visszakapcsoláskor kellően nagy fordított áram fog átfolyni ezen a kapacitáson, ill R-n az átmenet elveszti az egyirányú vezetés tulajdonságát.

Következtetés: minél kisebb a kapacitásérték R-nátmenetet, minél magasabb frekvencián tud működni.

A határkapacitásnak van fő hatása a frekvenciatulajdonságokra, mivel a diffúziós kapacitás közvetlen kapcsolással jön létre, amikor a belső ellenállás R-n kis átmenet.

bontás p-nátmenet.

A fordított feszültség növekedésével az elektromos tér energiája elegendő lesz a töltéshordozók létrehozásához. Ez a fordított áram erős növekedéséhez vezet. A fordított áram erős növekedésének jelenségét bizonyos fordított feszültség mellett elektromos meghibásodásnak nevezzük. R-nátmenet.

Az elektromos meghibásodás reverzibilis meghibásodás, vagyis a fordított feszültség csökkenésével R-n az átmenet visszaállítja az egyirányú vezetés tulajdonságát. Ha a fordított feszültség nem csökken, akkor a félvezető nagyon felforrósodik az áram és az áram hőhatása miatt. R-nég az átmenet. Ezt a jelenséget termikus kifutónak nevezik. R-nátmenet. A hőbontás visszafordíthatatlan.

Félvezető diódák

A félvezető dióda egy félvezető kristályból álló eszköz, amely általában egy p-n átmenetet tartalmaz és két kivezetéssel rendelkezik. Sokféle dióda létezik - egyenirányító, impulzus, alagút, fordított, mikrohullámú diódák, valamint zener diódák, varikapok, fotodiódák, LED-ek stb.

A diódajelölés 4 jelölésből áll:

K C -156 A

A tanulónak tudnia kell : az oszcilloszkóp blokkvázlata; az oszcilloszkóp fő blokkjainak kijelölése; a katódsugárcső berendezése és működési elve; a sweep generátor működési elve (fűrészfog feszültség), egymásra merőleges oszcillációk összeadása.

A tanulónak képesnek kell lennie : empirikusan határozza meg a vízszintes és függőleges osztás árát, mérje meg az egyenfeszültség nagyságát, a váltakozó feszültség periódusát, frekvenciáját és amplitúdóját.

Rövid elmélet Az oszcilloszkóp szerkezete

Az elektronikus oszcilloszkóp egy univerzális eszköz, amely lehetővé teszi a gyors elektromos folyamatok (akár 10-12 s) megfigyelését. Oszcilloszkóp segítségével mérheti a feszültséget, áramot, időintervallumokat, meghatározhatja a váltakozó áram fázisát és frekvenciáját.

Mert potenciális eltérések merülnek fel az élő szervezetek idegeinek és izomzatának működésében, akkor az elektronikus oszcilloszkópot, vagy annak módosításait széles körben alkalmazzák a különböző szervek, a szív, az idegrendszer, a szem, a gyomor stb. munkájának biológiai és orvosi vizsgálataiban.

Speciális primer jelátalakítók alkalmazása esetén a készülék nem elektromos mennyiségek megfigyelésére és mérésére használható.

Az oszcilloszkópban nincsenek mozgó mechanikai alkatrészek (lásd 1. ábra), hanem az elektronsugár elektromos vagy mágneses térben való eltérítése. Egy keskeny elektronnyaláb, amely egy speciális vegyülettel bevont képernyőhöz ütközik, ezen a ponton világít. Az elektronsugár mozgatásakor a képernyőn lévő világító pont mozgásával követhető.

Az elektronsugár „követi” a vizsgált elektromos tér változását, lépést tart vele, mert az elektronsugár gyakorlatilag inerciamentes.

Rizs. 1. ábra. 2.

A katódsugárcső felépítése Katód és modulátor

Ez az elektronikus oszcilloszkóp nagy előnye a többi rögzítő műszerhez képest.

Egy modern elektronikus oszcilloszkóp a következő fő összetevőkkel rendelkezik: katódsugárcső (CRT), sweep generátor, erősítők és tápegység.

A katódsugárcső berendezése és működése

Fontolja meg egy katódsugárcső kialakítását elektrosztatikus fókuszálással és az elektronsugár elektrosztatikus vezérlésével.

ábrán sematikusan ábrázolt CRT. Az 1. ábra egy speciális alakú üveglombik, amelyben nagy vákuumot hoznak létre (10-7 Hgmm nagyságrendű). A lombik belsejében elektródák vannak, amelyek elektronágyúként működnek, és keskeny elektronnyalábot állítanak elő; sugárterelő lemezek és foszforréteggel bevont szita.

Az elektronágyú egy 1 katódból, egy 2 vezérlő (moduláló) elektródából, egy további 3 árnyékoló elektródából, valamint az első és második 4, 5 anódból áll.

A fűtött 1 katód kisméretű nikkelhengerből készül, melyben egy izzószál található, az elülső részén oxidréteg van, alacsony elektronmunka funkcióval az elektronok kinyerésére (2. ábra).

A katód a vezérlőelektróda vagy modulátor belsejében található, amely egy fém csésze, amelynek végén egy lyuk van, amelyen keresztül az elektronok áthaladhatnak. A vezérlőelektróda negatív potenciállal rendelkezik a katódhoz képest, és ennek a potenciálnak az értékének megváltoztatásával szabályozható a lyukon áthaladó elektronok áramlásának intenzitása és ezáltal a képernyő fényereje. Ugyanakkor a katód és a modulátor közötti elektromos tér fókuszálja az elektronnyalábot (2. ábra).

A 3 árnyékoló elektróda potenciálja valamivel nagyobb, mint a katódpotenciál, és az elektronok kilépésének megkönnyítésére szolgál, hogy kizárja a 2 vezérlőelektród és az első 4 anód elektromos mezőinek kölcsönhatását.

Az elektronok további fókuszálása és gyorsulása az első és a második anód közötti elektromos tér által történik, amelyek elektronikus lencsét alkotnak. Ezek az anódok hengerek formájában készülnek, amelyekben membránok vannak. Az első anód 4 a katódhoz képest több száz voltos, a második 5 ezer voltos nagyságrendű pozitív potenciállal van ellátva. Az ezen anódok közötti elektromos térerősség vonalakat a 3. ábra mutatja.

Oszcilloszkóp katódsugárcső elektromos jelek fluoreszkáló képernyőn történő megjelenítésére tervezték. A képernyőn látható kép nemcsak a jel alakjának vizuális értékelésére szolgál, hanem paramétereinek mérésére, és bizonyos esetekben - filmre rögzítésére is.

Enciklopédiai YouTube

• 1 / 5

  Az oszcilloszkóp CRT egy ürített üvegkörte, amely elektronágyút, terelőrendszert és lumineszcens képernyőt tartalmaz. Az elektronágyút úgy tervezték, hogy keskeny elektronnyalábot képezzen, és azt a képernyőre fókuszálja. Az elektronokat a termikus emisszió jelensége miatt közvetetten melegített katód bocsátja ki fűtőberendezéssel. Az elektronsugár intenzitását és ezáltal a képernyő foltjának fényességét a vezérlőelektródon lévő katódhoz képest negatív feszültség szabályozza. Az első anód a fókuszálásra, a második az elektronok gyorsítására szolgál. A vezérlőelektróda és az anódrendszer egy fókuszáló rendszert alkot.

  A terelőrendszer két pár lapból áll, amelyek vízszintesen és függőlegesen vannak elhelyezve. A vízszintes lemezekhez, amelyek ún függőleges terelőlemezek, a tesztfeszültséget alkalmazzuk. A függőleges lemezekhez, amelyeket ún vízszintes terelőlemezek, a sweep generátor fűrészfog feszültséget kap. A létrejövő elektromos tér hatására a repülő elektronok az alkalmazott feszültség arányában térnek el eredeti pályájuktól. A CRT képernyőn egy világító folt rajzolja meg a vizsgált jel alakját. A fűrészfog feszültség miatt a folt balról jobbra mozog a képernyőn.

  Ha két különböző jelet adunk a függőleges és vízszintes terelőlemezekre, akkor a képernyőn Lissajous-figurák figyelhetők meg.

  A katódsugárcsöves képernyőn különböző funkcionális függőségek figyelhetők meg, például egy kétvégű hálózat áram-feszültség karakterisztikája, ha a vízszintes terelőlemezekre a rákapcsolt változó feszültséggel arányos jelet, illetve azzal arányos jelet vezetünk. a rajta átfolyó áramot a függőleges terelőlemezekre vezetjük.

  Az oszcilloszkópos CRT-ekben elektrosztatikus nyalábeltérítést alkalmaznak, mivel a vizsgált jelek tetszőleges alakúak és széles frekvenciaspektrumúak lehetnek, és az elektromágneses eltérítés alkalmazása ilyen körülmények között az eltérítő tekercs impedanciájának frekvenciafüggése miatt lehetetlen.

  „alacsony frekvenciájú” csövek (100 MHz-ig)

  Az ilyen csövek elektrosztatikus eltérítési rendszere két pár terelőlapból áll, függőleges és vízszintes eltérítésből, amelyek a CRT belsejében helyezkednek el.

  100 MHz-nél kisebb frekvenciaspektrumú jelek megfigyelésekor elhanyagolható az elektronok eltérítő rendszeren való átrepülési ideje. Az elektronok repülési idejét a következő képlettel becsüljük meg:

  t ≈ l m 2 e U a (\displaystyle t\approx l(\sqrt (\frac (m)(2eU_(a)))))

  ahol e (\displaystyle e)és m (\displaystyle m) az elektron töltése és tömege, l (\displaystyle l)- a tányérok hossza, U a (\displaystyle U_(a))- anód feszültség.

  gerenda eltérítése ∆ (\displaystyle \Delta ) a képernyő síkjában arányos a lemezekre adott feszültséggel U O T (\displaystyle U_(OT))(feltételezve, hogy az elektronok repülése során az eltérítő lemezek mezőjében a lemezeken lévő feszültség állandó marad):

  Δ = U O T l D 2 U a d (\displaystyle \Delta =(\frac (U_(OT)lD)(2U_(a)d)))

  ahol D (\displaystyle D)- a lemezek eltérésének középpontja és a képernyő közötti távolság, d (\displaystyle d) a lemezek közötti távolság.

  A ritkán ismétlődő és egyedi jelek megfigyelésére használt katódsugárcsövekben hosszú utánvilágítási idejű fényporokat használnak.

  100 MHz feletti csövek

  Gyorsan változó szinuszos hullámalakoknál az elhajlási érzékenység csökkenni kezd, és ahogy a szinusz periódusa közeledik a repülés idejéhez, az elhajlási érzékenység nullára csökken. Különösen, ha széles spektrumú impulzusjeleket figyelünk meg (a felső harmonikus periódusa egyenlő vagy meghaladja a repülési időt), ez a hatás a jel alakjának torzulásához vezet a különböző harmonikusoktól való eltérés eltérő érzékenysége miatt. Az anódfeszültség növelése vagy a lemezek hosszának csökkentése csökkentheti a repülési időt és csökkentheti ezeket a torzulásokat, ugyanakkor csökken az elhajlási érzékenység. Ezért a 100 MHz-et meghaladó frekvenciaspektrumú jelek oszcillográfiájához az eltérítő rendszereket mozgó hullámvonal formájában készítik, általában spirális típusúak. A jel a spirál elejére kerül, és elektromágneses hullám formájában fázissebességgel mozog a rendszer tengelye mentén v f (\displaystyle v_(f)):

  v f = c h c l c (\displaystyle v_(f)=(\frac (ch_(c))(l_(c))))

  ahol c (\displaystyle c)- a fény sebessége, h c (\displaystyle h_(c))- a hélix magassága l c (\displaystyle l_(c)) a hélix hossza. Ennek eredményeként a repülési idő befolyása kiküszöbölhető, ha az elektronok sebességét úgy választjuk meg, hogy egyenlő legyen a hullám fázissebességgel a rendszer tengelye irányában.

  A jel teljesítményveszteségének csökkentése érdekében az ilyen CRT-k eltérítő rendszerének következtetéseit koaxiálissá teszik. A koaxiális perselyek geometriáját úgy választjuk meg, hogy hullámellenállásuk megfeleljen a spirális terelőrendszer hullámellenállásának.

  Csövek utógyorsítással

  Az elhajlási érzékenység növeléséhez alacsony anódfeszültségre van szükség, de ez az elektronok sebességének csökkenése miatt a kép fényerejének csökkenéséhez vezet. Ezért az oszcillografikus CRT-ben utógyorsítási rendszert alkalmaznak. Ez egy elektródarendszer, amely az eltérítő rendszer és a képernyő között helyezkedik el, a katódsugárcsöves tok belső felületén vezető bevonat formájában.

  Erősítő csövek

  A több GHz-es tartományban működő szélessávú CRT-kben fényerő-erősítőket használnak a fényerő növelésére az érzékenység elvesztése nélkül. A fényerő-erősítő egy mikrocsatorna lemez, amely a CRT belsejében, a fluoreszkáló képernyő előtt található. A lemez speciális félvezető üvegből készül, magas másodlagos emissziós tényezővel. A csatornákba belépő nyaláb elektronok (amelyek átmérője jóval kisebb, mint a hosszuk) kiütik a másodlagos elektronokat a falaiból. A lemez végein lévő fémbevonat által létrehozott mező felgyorsítja őket, és a csatorna falainak ütközve új elektronokat üt ki. A mikrocsatornás erősítő összerősítése 10 5 ... 10 6 lehet. A csatornafalakon felhalmozódó töltések miatt azonban a mikrocsatorna-erősítő csak nanoszekundumos impulzusokra hatásos, egyszeri vagy követő, alacsony ismétlési gyakorisággal.

  Skála

  A CRT képernyőn reprodukált jel paramétereinek méréséhez a leolvasást osztásos skálán kell elvégezni. Ha a CRT képernyő külső felületére léptéket rajzolunk, a mérési pontosság csökken a képernyő vastagsága okozta parallaxis miatt. Ezért a modern CRT-kben a skála közvetlenül a képernyő belső felületére készül, vagyis gyakorlatilag a jelképhez igazodik.

  Csövek fényképes regisztrációhoz

  A jel kontaktfotózásának minőségének javítása érdekében a képernyőt üvegszálas lemez formájában készítik. Ez a megoldás lehetővé teszi a kép átvitelét a belső felületről a külsőre, miközben megőrzi annak tisztaságát. A kép elmosódását az üvegszál szálak átmérője korlátozza, amely általában nem haladja meg a 20 µm-t. A fényképezésre szánt katódsugárcsövekben fényporokat használnak, amelyek emissziós spektruma összhangban van a film spektrális érzékenységével.

  Irodalom

  • Vukolov N. I., Gerbin A. I., Kotovschikov G. S. Katódsugárcsövek vétele: kézikönyv .. - M .: Rádió és kommunikáció, 1993. - 576 p. - ISBN 5-256-00694-0.
  • Zhigarev A. A., Shamaeva G. T. Elektronsugaras és fotoelektronikai eszközök: Tankönyv középiskolák számára. - M. : Felsőiskola, 1982. - 463 p., ill.

  A közelmúltban a katódsugárcső elterjedt számos eszközben, például analóg oszcilloszkópokban, valamint a rádiótechnikai iparban - televízióban és radarban. A fejlődés azonban nem áll meg, és a katódsugárcsöveket fokozatosan felváltották a modernebb megoldások. Érdemes megjegyezni, hogy egyes készülékekben még mindig használják őket, ezért nézzük meg, mi is az.

  A katódsugárcsövekben töltött részecskék forrásaként fűtött katódot használnak, amely a termikus emisszió eredményeként elektronokat bocsát ki. A vezérlőelektróda belsejében egy katód van elhelyezve, amely hengeres alakú. Ha megváltoztatja a vezérlőelektróda negatív potenciálját, megváltoztathatja a képernyő fényfoltjának fényerejét. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az elektróda negatív potenciáljának változása befolyásolja az elektronfluxus nagyságát. A vezérlőelektróda mögött két hengeres anód található, amelyek belsejében membránok (kis lyukú válaszfalak) vannak felszerelve. Az anódok által keltett gyorsítótér biztosítja az elektronok irányított mozgását a képernyő felé, és egyben "összegyűjti" az elektronáramot egy keskeny folyamba (nyalábba). A katódsugárcsőben az elektrosztatikus mező segítségével megvalósított fókuszálás mellett mágneses sugárfókuszálást is alkalmaznak. Ennek megvalósításához egy fókuszáló tekercset helyeznek a cső nyakára. , amely a tekercs által létrehozott mágneses térben az elektronokra hat, a cső tengelyéhez nyomja őket, ezáltal vékony nyalábot képez. Az elektronsugár mozgatásához vagy eltérítéséhez a képernyőn, akárcsak a fókuszáláshoz, elektromos és mágneses mezőket használnak.

  Az elektrosztatikus sugárterelő rendszer két pár lemezből áll: vízszintes és függőleges. A lemezek között repülve az elektronok eltérnek a pozitív töltésű lemez felé (a) ábra):

  Két egymásra merőleges lemezpár lehetővé teszi az elektronsugár függőleges és vízszintes eltérítését. A mágneses eltérítési rendszer két pár tekercsből áll (1 - 1 / és 2 - 2 /), amelyek a csőballonon egymásra merőlegesen helyezkednek el (b) ábra). A tekercsek által létrehozott mágneses térben a repülő elektronokra a Lorentz-erő hatni fog.

  Az elektronáramlás függőlegesek mentén történő mozgása vízszintesen elhelyezkedő tekercsek mágneses mezőjét okozza. A függőlegesen elrendezett tekercsek mezője vízszintes. A katódsugárcső képernyőjét egy speciális anyag áttetsző rétege fedi, amely elektronokkal bombázva világíthat. Az ilyen anyagok közé tartozik néhány félvezető - kalcium-volfrám, willemit és mások.

  

  A katódsugárcsövek fő csoportja az oszcilloszkópcsövek, amelyek fő célja az áram és a feszültség gyors változásainak vizsgálata. Ebben az esetben a vizsgált áramot a terelőrendszerre vezetik, ami ennek az áramerősségnek (feszültségnek) arányában a nyaláb eltérülését eredményezi a képernyőn.

  .
  A katódsugárcsöveket, amelyek működése egy vagy több elektronsugár intenzitásának és helyzetének kialakításán, szabályozásán alapul, az elektronsugár szabályozásának célja és módja szerint osztályozzák. A céltól függően a CRT-ket vevőre, átvitelre, tárolóra stb. osztják fel. A vevőcsöveket indikátorként használják. Az elektronsugár szabályozási módszere szerint a CRT-ket elektrosztatikus és mágneses vezérlésű csövekre osztják. Az elsőben elektromos mezőt használnak az elektronsugár szabályozására, a másodikban pedig mágneses mezőt.

  Elektrosztatikusan vezérelt katódsugárcsövek magasabb frekvenciájú tulajdonságokat biztosítanak, ezért széles körben használják elektronikus oszcilloszkópok indikátoraiként. Tekintsük egy elektrosztatikusan vezérelt katódsugárcső működését, melynek felépítését vázlatosan az alábbi ábra mutatja.

  Ez egy üveglombik, melynek keskeny részében elektronikus keresőlámpa (EP) és terelőrendszer (OS) található. A lombik végén egy képernyő (E) található, amely speciális összetétellel - foszforral - van bevonva, amely elektronsugárral bombázva izzik. Az elektronikus projektor egy fűtött izzószálból (H), egy katódból (K), egy modulátorból (M) és két anódból (A és A2) áll.

  A katódot elhagyó elektronok elektronfelhőt alkotnak, amely az anódmező hatására a képernyő felé haladva elektronnyalábot képez. Ez a gerenda áthalad egy modulátoron, amely üreges henger formájában van kialakítva, lyukkal és alsó résszel. A modulátorra több tíz voltos, a katódhoz képest negatív feszültség kerül. Ez a feszültség késleltető mezőt hoz létre, amely előre fókuszálja az elektronsugarat, és megváltoztatja a képernyő fényerejét. Az elektronnyaláb szükséges energiájának (sebességének) eléréséhez a katódhoz képest pozitív feszültséget kapcsolunk az anódokra: körülbelül több száz voltot az A1 anódra, és több ezer voltot az A2 anódra. Az A2 anód feszültségértékét abból a feltételből választjuk ki, hogy a második elektrosztatikus lencse fókuszát a képernyő síkjában állítjuk be.

  A katódsugárcsöves eltérítési rendszer két pár egymásra merőleges lemezből áll, amelyek szimmetrikusan vannak elhelyezve a bura tengelyéhez képest. A lemezekre adott feszültség elhajlítja az elektronsugár útját, ezáltal a képernyő fényfoltja eltérül. Ennek az eltérésnek az értéke egyenesen arányos az OS lemezeken lévő feszültséggel, és fordítottan arányos a második anód Ua feszültségével.

  (Az alábbi ábra), az elektrosztatikusan vezérelt CRT-hez hasonlóan egy EP-t és egy operációs rendszert is tartalmaz. Mindkét cső EA kialakítása hasonló.

  

  Az elektronsugár előzetes fókuszálását a mágnesesen vezérelt csőben szintén két elektrosztatikus lencse végzi, amelyeket a modulátor és az első anód, illetve az első és a második anód közötti elektromos mezők alkotnak. Az első anód funkciója, amelyet néha gyorsítóelektródának is neveznek, emellett magában foglalja a modulátor árnyékolását a második anódtól, ami szinte teljesen kiküszöböli a képernyő fényerejének függőségét a második anód feszültségétől.

  A CRT belsejében van egy másik elektróda, az aquadag (AK). Az Aquadag elektromosan csatlakozik a második anódhoz. Az elektronsugár fő fókuszálását egy fókuszáló tekercs (FC) nem egyenletes mágneses tere végzi, amely szerkezetileg a CRT izzó nyakán helyezkedik el. Ez a mező, amely akkor keletkezik, amikor egyenáram folyik át a PC-n, forgó mozgást ad az elektronoknak a nyaláb tengelye körül, fókuszálva azt a képernyő síkjába.

  A mágneses operációs rendszer két pár egymásra merőleges tekercset tartalmaz sorba kapcsolva, szerkezetileg egyetlen blokk formájában. A tekercsek által létrehozott tér hatására az elektronok körben mozognak, amelynek sugara fordítottan arányos a mágneses tér erősségével. A mezőt elhagyva a nyaláb elektronjai érintőlegesen mozognak a kezdeti pályára, eltérve az izzó geometriai tengelyétől.

  Ebben az esetben a mágneses vezérlésű katódsugárcső elektronnyaláb eltérítése kevésbé függ az A2 anód gyorsítófeszültségének értékétől, mint az elektrosztatikus vezérlésű katódsugárcsöves sugárnyaláb eltérítésétől. Ezért a második anód feszültségének adott értékénél a mágnesesen vezérelt CRT nagyobb eltérítési szöget biztosít az elektronsugárnak, mint az elektrosztatikusan vezérelt CRT, ami lehetővé teszi a méretének jelentős csökkentését. A maximális elhajlási szög jellemző értéke a mágneses vezérlésű CRT-ben 110°, az elektrosztatikus vezérlésű katódsugárcsőben pedig nem haladja meg a 30°-ot.

  Ennek megfelelően az elektronsugár eltérítésének adott értékeinél a mágnesesen vezérelt CRT magasabb második anódfeszültséggel működik, mint az elektrosztatikusan vezérelt CRT, ami lehetővé teszi a kapott kép fényerejének növelését. A fentiekhez hozzá kell tenni, hogy a mágnesesen vezérelt katódsugárcső az elektronsugár jobb fókuszálását, következésképpen a legjobb képminőséget biztosítja, ami előre meghatározta számítógépes megjelenítő eszközként való széleskörű alkalmazásukat. A szóban forgó CRT-k monokromatikus módot biztosítanak az információk megjelenítésére. Jelenleg egyre elterjedtebbek a színes képpel ellátott CRT-k.

  (az alábbi ábra) megvalósítja azt az elvet, hogy a színes képeket a vörös, zöld és kék színű képek összegeként kapjuk meg.

  

  Mindegyikük relatív fényerejének megváltoztatásával megváltoztathatja az észlelt kép színét. Ezért szerkezetileg a CRT három független EA-t tartalmaz, amelyek nyalábjai a képernyőtől bizonyos távolságra fókuszálnak. A gerendák metszéspontjának síkjában egy színelválasztó maszk található - egy vékony fémlemez, nagyszámú lyukkal, amelynek átmérője nem haladja meg a 0,25 mm-t. A színes CRT képernyő heterogén és sok lumineszcens cellából áll, amelyek száma megegyezik a maszk lyukainak számával. A cella három kerek foszfor elemből áll, amelyek pirosan, zölden vagy kéken világítanak.

  Például egy 59 cm-es képátlójú színes kineszkóp maszkja több mint félmillió lyukkal rendelkezik, a lumineszcens képernyőelemek száma pedig meghaladja a 1,5 milliót.A maszklyukakon való áthaladás után az elektronsugarak szétváltak. A maszk és a képernyő közötti távolságot úgy választják meg, hogy miután áthaladtak a maszk lyukon, az egyes nyaláb elektronjai eltalálják a képernyőelemeket, amelyek bizonyos színben lumineszkálnak. A képernyő világító elemeinek kis mérete miatt az emberi szem még kis távolságból sem képes megkülönböztetni őket, és érzékeli az összes sejt teljes fényét, amelyek integrált színei az elektronsugár intenzitásától függenek. minden EF.

  Ha mindhárom EP modulátorára egyenlő feszültséget kapcsolunk, akkor a képernyő fényelemei ugyanúgy világítanak, és a kapott színt fehérnek érzékeljük. A modulátorok feszültségének szinkron változásával a fehér szín fényereje megváltozik. Ezért a modulátorok egyenlő feszültségének alkalmazásával elérheti a képernyő fényének minden fokozatát - az élénk fehértől a feketéig. Így a színes kineszkópok fekete-fehér képet is képesek torzítás nélkül reprodukálni.

  Yu.F.Opadchy, Analóg és digitális elektronika, 2000