Un tetrodo es una lámpara electrónica que tiene cuatro electrodos : un cátodo termoiónico (calentamiento directo o indirecto), dos rejillas ( control y pantalla ) y un ánodo . Inventado por Walter Schottky en 1919 . Los tetrodos amplificadores de recepción se utilizaron en rutas de recepción de radio antes de la distribución masiva de pentodos . Los tetrodos generadores y moduladores se utilizan hasta el día de hoy en las etapas de potencia de los transmisores de radio. Los tetrodos de haz han encontrado aplicación en las etapas de salida de los amplificadores de baja frecuencia (ULF)y todavía se usan ampliamente en amplificadores de guitarra (con menos frecuencia en ULF de alta calidad). Una clase especial de dispositivos son los tetrodos electrométricos , que también tienen dos rejillas, pero difieren fundamentalmente de los tetrodos convencionales tanto en el diseño como en la aplicación práctica.
Uno de los primeros tetrodos de producción nacional SB-154 (o 2E1 según la nueva clasificación) tenía parámetros fantásticos para aquellos tiempos. La capacitancia de paso disminuyó de 5 a 0,005 (!) p F , la resistencia interna aumentó de 30 kΩ a 1,3 MΩ y la ganancia superó los 1000 . La lámpara blindada expulsó de manera inmediata e irrevocable a los triodos del camino de la radiofrecuencia e hizo posible la producción masiva de receptores de radio de amplificación directa para bandas de onda larga y media (EKL, EChS-2, EChS-3, SI-235), que se convirtieron en relativamente masiva en la URSS a mediados de la década de 1930. La letra "E" en los nombres de estos receptores significaba exactamente "blindado", y el nombre se descifró completamente de la siguiente manera: red blindada de cuatro lámparas.
Los nuevos tetrodos también justificaron su nombre de "lámpara blindada" por el hecho de que, para reducir la influencia de los campos externos, se depositaba una película de metal en el interior del cilindro o se cubría con una malla metálica delgada conectada dentro del cilindro al cátodo. . Esta tradición se ha conservado en el futuro, y los tetrodos domésticos más modernos ( 6E5P , 6E6P , 6E15P ) tienen, además de la rejilla de pantalla, una pantalla estática interna conectada dentro de la lámpara al cátodo o que tiene una salida independiente separada ( 6E6P ).
Las desventajas del triodo son la gran capacidad del ánodo-rejilla (unos pocos picofaradios ) , que impide una amplificación estable en ondas cortas , así como una baja ganancia (hasta varias decenas). Inicialmente, los diseñadores planearon colocar un blindaje conectado a tierra entre la rejilla y el ánodo. En este caso, la capacitancia entre el ánodo y la rejilla, por así decirlo, se dividió en dos capacitancias separadas conectadas en serie: la pantalla del ánodo y la rejilla de la pantalla. Debido a un cambio en el voltaje en el ánodo, una corriente fluye a través de la capacitancia de la pantalla del ánodo, pero luego fluye principalmente a tierra y no a la capacitancia de la rejilla de la pantalla, que tiene una impedancia mayor que la de la pantalla a la red. conexión a tierra.
El diseño de la pantalla tenía que ser tal que no interfiriera con el paso libre de electrones del cátodo al ánodo . Por lo tanto, entre la rejilla de control y el ánodo, apareció una segunda: blindaje. Cuando se conecta al cátodo, un potencial negativo bajo ralentiza el flujo de electrones, reduciendo la ya pequeña ganancia de la lámpara. Y cuando se aplicó un voltaje positivo a la rejilla de protección, el flujo de electrones no solo no disminuyó, sino que también recibió una aceleración adicional, lo que aumentó la corriente del ánodo. La conexión a tierra de CA de la red de blindaje eliminó las limitaciones de frecuencia asociadas con la capacitancia de rendimiento.
Efecto Dinatron: eliminación de electrones secundarios de un ánodo de metal cuando se bombardea con electrones e iones; en los tubos electrónicos, para reducir los efectos nocivos del efecto dinatrón , se coloca una rejilla anti-dinatrón ; el efecto dinatron se utiliza en multiplicadores de electrones .
Otra innovación fue el llamado principio de rayo de formación del flujo de electrones: las rejillas de control y pantalla del tetrodo se hicieron idénticas, es decir, del mismo cable, con el mismo paso y número de vueltas, difiriendo solo en los diámetros de los elipse. En este caso, las rejillas se instalaron en los travesaños de fijación de tal manera que las vueltas de la rejilla de la pantalla se ubicaron exactamente contra las vueltas de la rejilla de control y, por así decirlo, "ocultas" detrás de sus vueltas. Como resultado, los electrones en su camino hacia el ánodo "daron la vuelta" a las vueltas de la rejilla de la pantalla, sin asentarse sobre ella y sin crear una corriente de pantalla directa. Al mismo tiempo, los electrones “comprimidos” en haces estrechos aumentaron tanto la densidad del flujo de electrones que se formó una región virtual en el espacio entre la rejilla de la pantalla y el ánodo , que tenía un potencial menor que el del ánodo e impidió la aparición de un flujo de electrones contrario ("dinatrón").
En los lugares donde se unen las rejillas, los travesaños, por así decirlo, bloquean el camino del flujo de electrones, distorsionando así la naturaleza "radial" general de la corriente del ánodo. Para eliminar este efecto en la característica general del ánodo, en los lugares donde se instalan los travesaños, se instalan placas especiales de metal sólido entre ellos y el ánodo, separando los travesaños del ánodo , y el ánodo mismo en estos lugares está hecho con un Curva en forma de U para aumentar la distancia entre ésta y la rejilla de la pantalla transversal. Esta forma peculiar del ánodo es un signo seguro de lámparas de rayos. Estas placas de pantalla adicionales siempre están conectadas dentro de la lámpara al cátodo con potencial cero, lo que contribuye aún más a la creación de un área virtual entre el ánodo y la rejilla de la pantalla.
Los tetrodos de haz se crearon específicamente para etapas de amplificación de potencia y se utilizaron en etapas terminales ULF, barridos de televisión y transmisores. En la práctica industrial y amateur moderna, los tetrodos de haz de salida más comunes están diseñados específicamente para ULF - 6P6S (analógico 6V6 ) y 6P3S (analógico 6L6 ). 6P27S , el análogo funcional soviético del famoso pentodo EL34 , es un tetrodo de haz. Se han optimizado tipos especiales de tetrodos de haz ( 6P7S , 6P13S ) para potentes etapas de exploración horizontal y también pueden funcionar en etapas de salida VLF. Se diseñaron tetrodos de haz de baja potencia separados para amplificar altas frecuencias y pueden funcionar de manera efectiva en una conexión de triodo ( 6Zh4P ).
Un tipo especial de lámpara de cuatro electrodos, en el que el cuarto electrodo (cátodo o rejilla protectora) está diseñado para aumentar la inclinación de la característica del ánodo a voltajes de ánodo extremadamente bajos.
Las lámparas electrométricas están diseñadas para registrar y amplificar corrientes extremadamente pequeñas ( 10 −15 ... 10 −10 A ), por ejemplo, las corrientes de salida de espectrómetros de masas , fotómetros de estrellas , etc. de equipos de medición ultrasensibles. Los mejores galvanómetros registran corrientes de 10 −12 A. Las lámparas ordinarias también son inútiles en el rango de corrientes tan bajas, ya que la corriente de red propia de las lámparas receptoras-amplificadoras en las mejores condiciones es del orden de 10 −9 A. Para reducir las corrientes de la red, se han desarrollado una serie de métodos tecnológicos:
Con voltajes de ánodo tan bajos, especialmente a una temperatura de cátodo baja, la pendiente de la lámpara resulta ser inaceptablemente baja. Para aumentar la inclinación, se introduce una rejilla de cátodo adicional entre la rejilla de control y el cátodo, a la que se aplica un potencial positivo de varios voltios. Como resultado, la nube de electrones alrededor del cátodo se expande, el diámetro efectivo de la superficie radiante aumenta y, con ello, la pendiente. En tetrodos electrométricos está entre 20 y 300 microamperios / voltios . En este caso, la corriente del ánodo de trabajo de la lámpara es de decenas a cientos de microamperios. En los diagramas esquemáticos, un tetrodo electrométrico se representa de la misma manera que un tetrodo convencional, pero la cuadrícula de control es la segunda (contando desde el cátodo).
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