1 Расчет вольфрамового торированного карбидированного катода
Минобрнауки РФ
Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет «ЛЭТИ»
Кафедра электронного приборостроения
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
«Мощные электронные приборы
с электростатическим управлением»
ТЕМА: «Расчет мощного генераторного триода цилиндрической конструкции с ВТК решётчатым катодом и водяным охлаждением для усиления мощности высокочастотных колебаний в промышленных генераторах»
Выполнил студент группы 1002: Новиков И.Н
Преподаватель: Шануренко А.К
Санкт-Петербург
2015
Содержание
Задание. 3
Введение. 4
1 Расчет вольфрамового торированного карбидированного катода. 5
2 Расчет геометрических размеров системы электродов.. 8
2.1 Расчет межэлектродных расстояний.. 8
2.2 Расчет сеточной структуры... 9
3 Водяная система охлаждения.. 10
4 Учет влияния охлажденных концов.. 13
Список литературы... 16
Введение
Электронными приборами называют устройства, принцип действия которых основан на явлениях, связанных при движении электронов в вакууме, в газовой среде и в твердом теле. В зависимости от среды, в которой протекают основные процессы, электронные приборы подразделяются на вакуумные, плазменные (ионные) и полупроводниковые.Технологические потребности определяют появление вакуумных и плазменных приборов и устройств новых типов и модификаций.
В настоящее время в науке и технике широко используется большое количество разнообразных по конструкции и назначению приборов и устройств, объединяемых лишь по одному признаку – наличию потока заряженных частиц: электронных ламп, вакуумных приборов СВЧ, электронно-лучевых приборов, вакуумных фотоэлементов, установок просвечивающей и растровой микроскопии, электронной литографии, электронно-лучевой резки и сварки, ускорителей, плазменных источников заряженных частиц, технологических установок ионно-плазменного и ионно-химического удаления, нанесения или модификации поверхностных слоев материалов и других.
При проектировании таких приборов и устройств разработка системы формирования представляет одну из наиболее сложных и важных задач. Трудности обусловлены многообразием физических факторов, влияющих на образование потока заряженных частиц, и сложностью математических моделей, описывающих эти процессы. При этом, проблема сокращения времени проектирования стоит очень остро.
Решение перечисленных вопросов невозможно без широкого внедрения методов автоматизированного проектирования систем формирования с применением электронно-вычислительных машин.
1 Расчет вольфрамового торированного карбидированного катода
В качестве исходных предпосылок берутся напряжение накала Uн, максимальный анодный ток Ia max и определяется с запасом необходимый ток эмиссии Iэ = Ia max/b, где b = (0,3…0,7) – коэффициент использования катода по току эмиссии.
При расчете геометрии ВТКК для наиболее часто применяемой рабочей температуры Т = 2000 К задается удельная мощность накала Рн = 30 Вт/см2, эффективность Н = J э /Рн = (0,04…0,7) А/Вт и удельное сопротивление r для задаваемой степени карбидирования.
Исходные данные:
= 50 кВт; 
; 
= 17 кВ; 
= -250 В
q = 900; q с = 700; 
= 6,3 B;
Определяем 
максимального напряжения на аноде:
Определяем 
ток анода:
Коэффициент использования катода по току эмиссии 
Определяем ток эмиссии:
Удельная мощность накала 
Эффективность принимаем равной
Степень карбидирования К[%] определяется необходимой долговечностью каода tсл и может быть найдена из рис. 1, где 1 – 5%, 2 – 10%, 3 – 15%, 4 – 20%, 5 – 30%, 6 – 40%.
Рис. 1.
Для катода круглого сечения
К = 0,04l / D,
где l = 10…40 мкм – толщина карбидного слоя,
D – диаметр катода [cм].
При меньших значениях l из-за декарбидирования и потери эмиссии снижается долговечность, при больших – растет хрупкость катода.
Определяем:
Удельное сопротивление 
(Ом/см)
Количество пар нитей 
Ток эмиссии одной нити
Находим диаметр и длину цилиндрического ВТКК :
Расчет размеров решётчатой структуры:
, 
11 см
Рис. 2.
Рассчитываем геометрию ячейки:
диагонали 
и 
, сторону 
и высоту ячейки 
, число ячеек M.
2 Расчет геометрических размеров системы электродов
2.1 Расчет межэлектродных расстояний
Расчет расстояния «катод-сетка» для цилиндрической конструкции лампы производится по формуле:
где h – высота активной части катода, см;
Dk – диаметр катода (решетки);
d 
– коэффициент токопрохождения;
k – постоянная объемного заряда.
Постоянная объемного заряда
Для решетчатого катода ВТКК производим проверку:
2 
Рассчитываем диаметр сетки 
и анода 
:
; 
(см)
2.2 Расчет сеточной структуры
Шаг сетки триода определяют по формуле:
Проверка на сводимость системы электродов:
Рис.3. Конструкции сетки – а) стержневая, б) спиральная
Рассчитываем диаметр 
сеточных проводников:
Уточняем значение коэффициента токопрохождения
