Dinatroneffekten i vakuumrör är "övergången av sekundära emissionselektroner till en annan elektrod." [1] Att bombardera lampans anod med högenergielektroner slår ut sekundära emissionselektroner från den. Om samtidigt en potential som överstiger anodpotentialen applicerades på en annan elektrod (till exempel ett skärmnät av en tetrod ), så återgår inte sekundärelektronerna till anoden utan attraheras till en annan elektrod. Strömmen för anodbelastningen sjunker, strömmen för den andra elektroden ökar. I tetroder genererar dinatroneffekten ett oönskat tillstånd av negativ intern resistans , där en ökning av anodspänningen åtföljs av en minskning av anodströmmen (i extrema fall kan anodströmmen till och med ändra riktning helt). I pentoder undertrycks dinatroneffekten genom införandet av ett tredje (antidynatron) rutnät, vilket förhindrar sekundära elektroner från att fly från anodfältet.
1918 föreslog General Electric - forskaren Albert Hull en ny typ av vakuumrör , dynatronen . [2] Innan han började på radioteknik studerade Hull grekisk filologi och kallade därefter sina uppfinningar av grekiska namn: dynatron etc.,magnetron,tyratron,pliotron, Dynatronens första anod såg ut som rutnätet för en vanlig triod ("audion" de Forest ), men till skillnad från trioden måste en positiv förspänning appliceras på den. Vid ett visst spänningsförhållande vid anoderna ledde en ökning av spänningen vid den andra anoden till en minskning av strömmen genom den. Hull föreslog att man skulle använda enkla dynatroner som generatorer av högfrekventa svängningar och par av direktkopplade dynatroner som icke-inverterande förstärkare.
1926 korsade samma skrov en triod och en dynatron och placerade ett skärmnät mellan gallret och anoden - en analog till den "första anoden" från hans dynatron från 1918. Samma år, Henry Roundförde idén, som först lades fram av Walter Schottky (1916), till serieproduktion - de första seriella radiofrekvenstetroderna kom in på marknaden . [4] Det nya röret överträffade trioden vid höga frekvenser, men vid låga anodspänningar uppvisade det samma "dynatroneffekt" som Hull-dynatronen. Därav den alternativa definitionen av substantivet "dynatron" - "tetrod, vars spänning vid anoden hålls lägre än spänningen på skärmnätet." [5]
Arbetsfunktionen för en elektron från en metallanod är, beroende på anodens material, enheter av elektronvolt (eV). Nästan varje elektron som infaller på anoden utifrån med en energi på mer än 10...15 eV [6] kan slå ut en långsam sekundär elektron från anoden. I normala driftslägen för en vakuumlampa är energin hos elektroner som bombarderar anoden uppenbarligen större än denna tröskel - hundratals eV i mottagnings-förstärkande lampor, tusentals eV i generatorlampor, tiotusentals eV i högspännings- kenotroner .
I en vakuumdiod eller -triod , på vars rutnät en negativ styrspänning appliceras, attraheras de sekundära elektronerna av anodfältet. En smal zon av rymdladdning visas nära anoden , men elektronerna kan inte lämna den. Om å andra sidan en positiv spänning som överstiger anodspänningen appliceras på triodnätet , kommer några av de sekundära elektronerna att kunna lämna anodfältet och rusa till nätet. En milliammeter i anodkretsen kommer att registrera en minskning av anodströmmen, en milliammeter i nätnätverket kommer att upptäcka förekomsten av en nätström. En vanlig mottagnings-förstärkande triod kommer oundvikligen att dö under ett sådant experiment, men de tidiga trioderna på 1920-talet tillät ganska en sådan regim. [7]
Dinatroneffekten är mest uttalad i tetroder . Beroende på förhållandet mellan spänningarna på anoden och skärmnätet, såväl som på de åtgärder som vidtagits för att undertrycka dynatroneffekten, manifesterar den sig i varierande grad:
| Icke -linjäritet (kinks) för det monotont ökande beroendet av anodströmmen på anodspänningen . Vid låga anodspänningar kan tillväxten av anodströmmen släpa efter beroendets beräknade "triod" ( Child-Langmuir lag ), men i alla lägen förblir det interna motståndet positivt. Detta beteende är karakteristiskt för högeffekts lågfrekventa pentoder och stråltetroder . De normala driftsförhållandena för dessa lampor ligger som regel långt bortom "dynatron"-sektionerna av deras I–V-egenskaper. | |
| Negativt internt motstånd observeras i tetroder när, med en ökning av anodspänningen, utflödet av sekundära elektroner från anoden till skärmnätet växer snabbare än strömmen av primära elektroner som infaller på anoden. En fallande sektion observeras på anodens ström-spänningskarakteristik . Med en ytterligare ökning av anodspänningen försvagas dynatroneffekten, och strömmen börjar öka igen. Som regel är negativ intern resistans högst oönskad, eftersom det kan generera självexcitering av förstärkaren. I pentoder är dinatroneffekten kraftigt undertryckt och ingen negativ inre resistans observeras. I stråltetroder kan det observeras vid stora negativa förspänningar på styrnätet och låga anodströmmar, se till exempel CVC för KT88 stråltetroden . |
|
| Anodströminversion . I de tidiga tetroderna på 1920-talet gick dinatroneffekten så långt att anodströmmen ändrade riktning: antalet sekundära elektroner som slogs ut ur anoden och attraherade av skärmningsnätet översteg antalet elektroner som emitterades av katoden och nådde anoden . Ur synvinkeln av en extern observatör beväpnad med en milliammeter förvandlades anoden till en andra katod. Enheten i anodkretsen registrerade strömmen av elektroner som flödade in i anoden, enheten i skärmkretsen registrerade strömmen som översteg katodens emissionsström. [8] Att belägga anoderna med arbetsfunktionsförbättrande oxider eliminerade anodströminversionen, men kunde inte eliminera området med negativt motstånd. |