Gazotron

Gazotron to rodzaj gazowanej lampy elektronowej. Jest to prostownicza dioda lampowa znajdująca zastosowania głównie w zasilaczach większej mocy.

Budowa gazotronu jest zbliżona do norma,nej diody próżniowej - lampa również posiada gorącą katodę i anodę, jednak szczegóły konstrukcyjne są odnienne.

Elektrony emitowane z katody są przyśpieszane przez dodatnio naładowaną anodę i zostają przez to pole rozpędzone. Ponieważ jednak w lampie nie ma próżni, a znajdują się cząsteczki gazu to średnia droga swobodna elektonu jest niewielka - uderza on w molekułę gazu wybijając z niego elektrony - jonizując go. W lampie powstaje zjonizowany gaz złozony z różnych ładunków - ujemnych elektronów i dodatnich jonów. Elektrony podążają do anody, jony do katody. Ze względu na różnicę mas głównym nośnikiem prądu są elektrony, jony poruszają się bardzo powoli.

W ustalonych warunkach pracy jony znajdują się głównie przy katodzie, ekranując katodę od anody. Rozkład potenjału w przestrzeni anoda-katoda jest nierównomierny - bardzo silnie rośnie przy powierzchni katody, w pozostałej częsci pozostaje praktycznie stały. W efekcie natężenie pola elektrycznego jest bardzo wysokie przy powierzchni katody, potem jest zbliżone do zera. Daje to bardzo znaczące w prakty efekty:

• Katoda ma bardzo silną emisję, gdyż wartość emisji zależy od natężenia pola elektrycznego na powierzchni katody, które w tym przypadku jest bardzo duże.
• Odległość anoda-katoda nie ma wpływu na wartośc prądu emisyjnego. Ponieważ praktycznie cały spadek napięcia na lampie zachodzi w obrzarze przy powierzchni katody, w reszcie obszaru anoda-katoda prawie nie ma pola elektrycznego to anoda może być dowolnie daleko od katody, co umożliwia zbudowanie odpowiednio dużej anody, dobrze chłodzonej i pewnie mechanicznie zamonotwanej, oraz katody o dużej powierzhni, bez problemów z wzajemnym rozmieszczeniem tych elementów.
• Spadek napięcia na gazotronie jest stały, niezależny od wartości płynącego prądu i równy energii potrzebnej do jonizacji cząstki gazu wyrażonej w eV (elektronowoltach). Wynika to z tego, że elektrony rozpędzają się tylo do prędkości potrzebnej do zjonizowania gazu, wartość tego napięcia wynosi typowo 10 do 15 V (woltów) i zależy od rodzaju gazu i jego ciśnienia.

Z tego powodu konstrukcja mechanicza gazotronów jest odmienna od diod próżniowych. Katoda to z reguły spirala z drutu grzejnego pokryta tlenkami metali alkalicznych (katoda tlenkowa), otocznona cylindrem metalowym ograniczajcym utratę ciepła przez katodę, z anodą pod postacią krążka metalowego umieszczoną nad katodą.

Gazotrony mają też kilka wad, do głównych należą niewielka szybkość pracy (ograniczona czasem dejonizacji gazu, rzędu ms (milisekund), dość krótki czas pracy (kilkaset do kilku tysięcy godzin) i konieczność odpowiedniego włączania i utrzymywania bańki lampy w odpowiedniej temperaturze.

W porównaniu z diodami próżniowymi gazotron ma sporo zalet:

• stałe i niskie napięcie przwodzenia (dla diod próżniowych rośnie wraz z prądem osiŋa wartości nawet ponad 100V)
• niska moc tracona w anodzie ze względu na niskie napięcie pracy
• możliwość pełnego wykorzystania możliwości emisyjnych katody (ze względu na duże natężenie pola elektrycznego przy powierzchni katody)
• możliwośc prostego prostowania wysokich napięć. Wynika to z faktu, że katoda może być daleko od anody bez powiększnia napięcia przewodzącego gazotronu. W lampach próżniowych oddalenie anody powodowało zmiększnie napięcia przewodzenia przy tym samym prądzie.