Тиратрон

Тиратро́н — ионный (газоразрядный) прибор для управления электрическим током с помощью напряжений, поданных на его электроды.

Представляет собой герметичный баллон, наполненный газом, в котором помещены как минимум три электрода. Для наполнения используются инертные газы, водород или пары ртути. Электроды тиратрона называются анодом, катодом и сеткой. Электрод сетки расположен в баллоне между анодом и катодом, он используется для зажигания газового разряда в пространстве между анодом и катодом. Пространство между анодом и катодом служит для удержания ионизированного газа, проводящего электрический ток. Для выполнения более сложных функций, чем включение и выключение электрического тока, тиратроны могут иметь две и больше сеток. В зависимости от количества сеток тиратроны называются: одной — триод, двух — тетрод, трёх и более — пентод, гексод. В простейшем тиратроне — триоде — разряд зажигается при подаче на сетку положительного по отношению к катоду напряжения определенной величины. Если при этом на аноде есть положительное по отношению к катоду напряжение, то газ между анодом и катодом ионизируется и начинает проводить ток. В отличие от вакуумных триодов, при снятии управляющего напряжения на сетке ток между анодом и катодом не разрывается, пока напряжение на аноде не уменьшится ниже напряжения поддержания разряда (не станет, грубо говоря, отрицательным). Условно принято разделять тиратроны по назначению на маломощные и мощные. Маломощные тиратроны предназначены для индикации и выполнения логических функций в автоматических устройствах. Мощные тиратроны предназначены для управления токами большой величины в устройствах электропитания и электропривода. В современной электронике маломощные тиратроны используются редко, они практически полностью вытеснены полупроводниковыми приборами. Современные мощные тиратроны применяются при коммутации импульсов тока до 10 кА и напряжения до 50 кВ.

Разновидности тиратронов

Тиратроны тлеющего разряда (ТТР)

В тиратронах тлеющего разряда ток проходит через газ, ионизированный тлеющим разрядом. Баллон тиратрона наполнен смесью инертных газов (такое же наполнение имеет стабилитрон тлеющего разряда). Анод выполнен в виде металлического цилиндра, внутри которого расположен катод в виде петли тонкой проволоки со специальным покрытием, облегчающим зажигание газового разряда. На катод надет металлический цилиндр меньшего диаметра, выполняющий роль сетки (конструкцию тиратрона МТХ-90 см на иллюстрации). Такие тиратроны не требуют нагревания катода, поэтому они имеют еще одно название — тиратроны с холодным катодом. Тиратроны тлеющего разряда относятся к маломощным тиратронам. Они применяются в устройствах автоматики для индикации (от одиночных контрольных ламп до матричных аналого-цифровых панелей с динамическим управлением) и выполнения логических функций. Особые комбинации управляющих электродов и газоразрядных трубок позволяют реализовать на тиратроне логические функции И, ИЛИ, ЗАПРЕТ, задержку прохождения импульса. Независимо от конструктивного исполнения, любой тиратрон может работать ячейкой памяти, индикатором, усилителем тока (ключом) и нормализатором сигналов.

Тиратроны различаются способом подачи управляющего сигнала (способом поджига)

тиратроны, управляемые током (трёхэлектродные)
тиратроны, управляемые напряжением (четырёхэлектродные)

а также

управляемые положительными напряжениями
управляемые отрицательными напряжениями

В отечественных телевизорах серии ЛТ-47-III в качестве задающего генератора кадровой развёртки применялись тиратроны тлеющего разряда типа ТХ4Б. К сожалению, конструкция этого узла была выполнена неудачно, что приводило к ненадежной работе кадровой синхронизации при незначительном износе катода тиратрона. Это привело разработчиков к отказу от тиратрона в пользу схем на электронных лампах. Для ремонта телевизоров с тиратронами иногда применялись разработанные радиолюбителями изменения схемы, повышающие стабильность работы кадровой развертки при износе тиратрона.

Индикаторные тиратроны

Индикаторные тиратроны — особый класс тиратронов тлеющего разряда, предназначенных, как и следует из их названия, не столько для коммутации электрических цепей, сколько для индикации. В отличие от простых неоновых ламп, они способны управляться пониженными напряжениями, а также запоминать своё состояние, разгружая управляющую ими вычислительную систему для выполнения других задач. Некоторые индикаторные тиратроны являются люминофорными, и позволяют получать цвета, отличные от свойственного неону оранжево-красного.

Хотя ничто не мешает применять для индикации практически любой подходящий по параметрам тиратрон тлеющего разряда, выполненный в прозрачном баллоне, использование в этом качестве именно специальных, индикаторных тиратронов позволяет получить значительно лучшие эргономические и эстетические показатели.

Отечественные индикаторные тиратроны представлены моделями: МТХ-90 — трёхэлектродный (данный тиратрон до сих пор используется в устройствах железнодорожной автоматики в блоках выдержки времени БВМШ и БСВШ, в качестве активного элемента релаксационного генератора в устройствах автоматического периодического срабатывания стробоскопов на импульсной лампе, в генераторах высокого напряжения некоторых ионизаторов воздуха, в качестве источника света и одновременно активного элемента релаксационного генератора в приборах для фототерапии, в сенсорных устройствах, где он открывается при воздействии на сетку наводок от прикосновения пальца к сенсору, подключённому к сетке через сопротивления в 1 МОм (наличие этого сопротивления обязательно!) и др.), ТХ5Б — четырёхэлектродный, ТХ16Б — пятиэлектродный, ТХ17Б — пятиэлектродный люминофорный зелёный, ТХ18А — трёхэлектродный, ТХ19А — шестиэлектродный люминофорный, существует в вариантах ТХ19АЖ — жёлтый, ТХ19АЗ — зелёный, ТХ19АК — красный, ТХИ2С — четырёхэлектродный, ИТС1 — семисегментный люминофорный (зелёный) газоразрядный индикатор с функцией запоминания состояния каждого сегмента по принципу тиратрона.

Тиратроны с накалённым катодом

Эти тиратроны имеют еще одно название — тиратроны дугового разряда. В отличие от тиратронов тлеющего разряда (тиратронов с холодным катодом) тиратроны с накаленным катодом имеют катод, подогреваемый электрическим током. Рабочей средой тиратронов является газ, пары ртути, смесь газов, смесь газов и паров ртути. Используются неон, ксенон, криптон-ксеноновая смесь, аргоново-ртутная смесь или пары ртути. Газовый разряд в тиратронах относится к классу дуговых разрядов. Дуговой разряд в этом случае происходит при пониженном давлении и поддерживается термоэлектронной эмиссией с катода. Тиратроны используют катод прямого накала ленточной конструкции (выполненный из металлической ленты). Расположение витков ленты подбирается так, чтобы поток ионов газа был направлен параллельно поверхности ленты. Этот прием используется для защиты поверхности катода от разрушения ионами газа. Напряжение питания для подогрева катода выбрано низким (до пяти вольт) потому, что при более высоких напряжениях возможно зажигание газового разряда в баллоне между выводами катода. Это явление называется пробоем катода.

Тиратроны с накаленным катодом относятся к разряду мощных тиратронов и применяются для управления большими токами. Ранее они широко применялись в промышленной электронике и электротранспорте в схемах управляемых выпрямителей и силовых коммутаторов. В настоящее время тиратроны с накаленным катодом почти полностью вытеснены тиристорами, выполняющими те же функции. Кроме того, мощные тиратроны обычно имели наполнение с парами ртути, и в настоящее время использование таких приборов запрещено. Теперь мощные тиратроны выпускаются с водородным наполнением и применяются для управления токами очень большой величины при высоких напряжениях (в таких условиях тиристоры работать не способны). Примером такого тиратрона является мощный тиратрон, показанный на фотографии.

Применение ртутных тиратронов в наши дни запрещено.
Импульсные водородные тиратроны широко применяются как коммутирующие ключи в линейных модуляторах

Маркировка

ТГ («тиратрон с газовым наполнением») — тиратроны с накалённым катодом, наполненные инертным газом
ТГИ («тиратрон с газовым наполнением, импульсный») — импульсные тиратроны, наполненные газом (как правило, водородом)
ТР («тиратрон ртутный») — ртутные тиратроны с накалённым катодом
ТГР («тиратрон газово-ртутный») — тиратроны с накалённым катодом со смешанным наполнением
ТХ, МТХ («тиратрон холодный») — тиратроны тлеющего разряда
ТПИ — тиратроны с полым катодом
ТДИ — тиратроны с дуговой формой разряда

См. также

Напишите отзыв о статье "Тиратрон"

Литература

Кацнельсон Б. В., Калугин А. М., Ларионов А. С. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы. — М.: Радио и связь, 1985.
Справочная книга радиолюбителя-конструктора. Книга 2. / Под ред. Н. И. Чистякова. — М.: Радио и связь, 1993. — С. 157.
Генис А. А., Горнштейн И. Л., Пугач А. Б. Приборы тлеющего разряда. — Киев, Технiка, 1970.
Бочков В. Д., Королев Ю. Д. Импульсные газоразрядные коммутирующие приборы // Энциклопедия низкотемпературной плазмы, под ред. В. Е. Фортова. Вводный том, книга 4, раздел № XI.6 — М.: Наука, 2000. — С. 446—459.
Гурлев Д. С. Справочник по электронным приборам. — Киев, 1974.
Згурский В. С., Лисицын Б. Л. Элементы индикации. — М.: Энергия, 1980. — 304 с., ил.

Примечания

Ссылки

[www.155la3.ru/tiratrons_h_1.htm Музей электронных раритетов — Тиратроны с холодным катодом]
[www.155la3.ru/tiratrons_g.htm Музей электронных раритетов — Тиратроны с накаливаемым катодом]

Отрывок, характеризующий Тиратрон

На площади куда поехал государь, стояли лицом к лицу справа батальон преображенцев, слева батальон французской гвардии в медвежьих шапках.
В то время как государь подъезжал к одному флангу баталионов, сделавших на караул, к противоположному флангу подскакивала другая толпа всадников и впереди их Ростов узнал Наполеона. Это не мог быть никто другой. Он ехал галопом в маленькой шляпе, с Андреевской лентой через плечо, в раскрытом над белым камзолом синем мундире, на необыкновенно породистой арабской серой лошади, на малиновом, золотом шитом, чепраке. Подъехав к Александру, он приподнял шляпу и при этом движении кавалерийский глаз Ростова не мог не заметить, что Наполеон дурно и не твердо сидел на лошади. Батальоны закричали: Ура и Vive l'Empereur! [Да здравствует Император!] Наполеон что то сказал Александру. Оба императора слезли с лошадей и взяли друг друга за руки. На лице Наполеона была неприятно притворная улыбка. Александр с ласковым выражением что то говорил ему.
Ростов не спуская глаз, несмотря на топтание лошадьми французских жандармов, осаживавших толпу, следил за каждым движением императора Александра и Бонапарте. Его, как неожиданность, поразило то, что Александр держал себя как равный с Бонапарте, и что Бонапарте совершенно свободно, как будто эта близость с государем естественна и привычна ему, как равный, обращался с русским царем.
Александр и Наполеон с длинным хвостом свиты подошли к правому флангу Преображенского батальона, прямо на толпу, которая стояла тут. Толпа очутилась неожиданно так близко к императорам, что Ростову, стоявшему в передних рядах ее, стало страшно, как бы его не узнали.
– Sire, je vous demande la permission de donner la legion d'honneur au plus brave de vos soldats, [Государь, я прошу у вас позволенья дать орден Почетного легиона храбрейшему из ваших солдат,] – сказал резкий, точный голос, договаривающий каждую букву. Это говорил малый ростом Бонапарте, снизу прямо глядя в глаза Александру. Александр внимательно слушал то, что ему говорили, и наклонив голову, приятно улыбнулся.
– A celui qui s'est le plus vaillament conduit dans cette derieniere guerre, [Тому, кто храбрее всех показал себя во время войны,] – прибавил Наполеон, отчеканивая каждый слог, с возмутительным для Ростова спокойствием и уверенностью оглядывая ряды русских, вытянувшихся перед ним солдат, всё держащих на караул и неподвижно глядящих в лицо своего императора.
– Votre majeste me permettra t elle de demander l'avis du colonel? [Ваше Величество позволит ли мне спросить мнение полковника?] – сказал Александр и сделал несколько поспешных шагов к князю Козловскому, командиру батальона. Бонапарте стал между тем снимать перчатку с белой, маленькой руки и разорвав ее, бросил. Адъютант, сзади торопливо бросившись вперед, поднял ее.
– Кому дать? – не громко, по русски спросил император Александр у Козловского.
– Кому прикажете, ваше величество? – Государь недовольно поморщился и, оглянувшись, сказал:
– Да ведь надобно же отвечать ему.
Козловский с решительным видом оглянулся на ряды и в этом взгляде захватил и Ростова.
«Уж не меня ли?» подумал Ростов.
– Лазарев! – нахмурившись прокомандовал полковник; и первый по ранжиру солдат, Лазарев, бойко вышел вперед.
– Куда же ты? Тут стой! – зашептали голоса на Лазарева, не знавшего куда ему итти. Лазарев остановился, испуганно покосившись на полковника, и лицо его дрогнуло, как это бывает с солдатами, вызываемыми перед фронт.
Наполеон чуть поворотил голову назад и отвел назад свою маленькую пухлую ручку, как будто желая взять что то. Лица его свиты, догадавшись в ту же секунду в чем дело, засуетились, зашептались, передавая что то один другому, и паж, тот самый, которого вчера видел Ростов у Бориса, выбежал вперед и почтительно наклонившись над протянутой рукой и не заставив ее дожидаться ни одной секунды, вложил в нее орден на красной ленте. Наполеон, не глядя, сжал два пальца. Орден очутился между ними. Наполеон подошел к Лазареву, который, выкатывая глаза, упорно продолжал смотреть только на своего государя, и оглянулся на императора Александра, показывая этим, что то, что он делал теперь, он делал для своего союзника. Маленькая белая рука с орденом дотронулась до пуговицы солдата Лазарева. Как будто Наполеон знал, что для того, чтобы навсегда этот солдат был счастлив, награжден и отличен от всех в мире, нужно было только, чтобы его, Наполеонова рука, удостоила дотронуться до груди солдата. Наполеон только прило жил крест к груди Лазарева и, пустив руку, обратился к Александру, как будто он знал, что крест должен прилипнуть к груди Лазарева. Крест действительно прилип.
Русские и французские услужливые руки, мгновенно подхватив крест, прицепили его к мундиру. Лазарев мрачно взглянул на маленького человечка, с белыми руками, который что то сделал над ним, и продолжая неподвижно держать на караул, опять прямо стал глядеть в глаза Александру, как будто он спрашивал Александра: всё ли еще ему стоять, или не прикажут ли ему пройтись теперь, или может быть еще что нибудь сделать? Но ему ничего не приказывали, и он довольно долго оставался в этом неподвижном состоянии.
Государи сели верхами и уехали. Преображенцы, расстроивая ряды, перемешались с французскими гвардейцами и сели за столы, приготовленные для них.
Лазарев сидел на почетном месте; его обнимали, поздравляли и жали ему руки русские и французские офицеры. Толпы офицеров и народа подходили, чтобы только посмотреть на Лазарева. Гул говора русского французского и хохота стоял на площади вокруг столов. Два офицера с раскрасневшимися лицами, веселые и счастливые прошли мимо Ростова.
– Каково, брат, угощенье? Всё на серебре, – сказал один. – Лазарева видел?
– Видел.
– Завтра, говорят, преображенцы их угащивать будут.
– Нет, Лазареву то какое счастье! 10 франков пожизненного пенсиона.
– Вот так шапка, ребята! – кричал преображенец, надевая мохнатую шапку француза.
– Чудо как хорошо, прелесть!
– Ты слышал отзыв? – сказал гвардейский офицер другому. Третьего дня было Napoleon, France, bravoure; [Наполеон, Франция, храбрость;] вчера Alexandre, Russie, grandeur; [Александр, Россия, величие;] один день наш государь дает отзыв, а другой день Наполеон. Завтра государь пошлет Георгия самому храброму из французских гвардейцев. Нельзя же! Должен ответить тем же.
Борис с своим товарищем Жилинским тоже пришел посмотреть на банкет преображенцев. Возвращаясь назад, Борис заметил Ростова, который стоял у угла дома.
– Ростов! здравствуй; мы и не видались, – сказал он ему, и не мог удержаться, чтобы не спросить у него, что с ним сделалось: так странно мрачно и расстроено было лицо Ростова.
– Ничего, ничего, – отвечал Ростов.
– Ты зайдешь?
– Да, зайду.
Ростов долго стоял у угла, издалека глядя на пирующих. В уме его происходила мучительная работа, которую он никак не мог довести до конца. В душе поднимались страшные сомнения. То ему вспоминался Денисов с своим изменившимся выражением, с своей покорностью и весь госпиталь с этими оторванными руками и ногами, с этой грязью и болезнями. Ему так живо казалось, что он теперь чувствует этот больничный запах мертвого тела, что он оглядывался, чтобы понять, откуда мог происходить этот запах. То ему вспоминался этот самодовольный Бонапарте с своей белой ручкой, который был теперь император, которого любит и уважает император Александр. Для чего же оторванные руки, ноги, убитые люди? То вспоминался ему награжденный Лазарев и Денисов, наказанный и непрощенный. Он заставал себя на таких странных мыслях, что пугался их.
Запах еды преображенцев и голод вызвали его из этого состояния: надо было поесть что нибудь, прежде чем уехать. Он пошел к гостинице, которую видел утром. В гостинице он застал так много народу, офицеров, так же как и он приехавших в статских платьях, что он насилу добился обеда. Два офицера одной с ним дивизии присоединились к нему. Разговор естественно зашел о мире. Офицеры, товарищи Ростова, как и большая часть армии, были недовольны миром, заключенным после Фридланда. Говорили, что еще бы подержаться, Наполеон бы пропал, что у него в войсках ни сухарей, ни зарядов уж не было. Николай молча ел и преимущественно пил. Он выпил один две бутылки вина. Внутренняя поднявшаяся в нем работа, не разрешаясь, всё также томила его. Он боялся предаваться своим мыслям и не мог отстать от них. Вдруг на слова одного из офицеров, что обидно смотреть на французов, Ростов начал кричать с горячностью, ничем не оправданною, и потому очень удивившею офицеров.
– И как вы можете судить, что было бы лучше! – закричал он с лицом, вдруг налившимся кровью. – Как вы можете судить о поступках государя, какое мы имеем право рассуждать?! Мы не можем понять ни цели, ни поступков государя!
– Да я ни слова не говорил о государе, – оправдывался офицер, не могший иначе как тем, что Ростов пьян, объяснить себе его вспыльчивости.
Но Ростов не слушал.
– Мы не чиновники дипломатические, а мы солдаты и больше ничего, – продолжал он. – Умирать велят нам – так умирать. А коли наказывают, так значит – виноват; не нам судить. Угодно государю императору признать Бонапарте императором и заключить с ним союз – значит так надо. А то, коли бы мы стали обо всем судить да рассуждать, так этак ничего святого не останется. Этак мы скажем, что ни Бога нет, ничего нет, – ударяя по столу кричал Николай, весьма некстати, по понятиям своих собеседников, но весьма последовательно по ходу своих мыслей.
– Наше дело исполнять свой долг, рубиться и не думать, вот и всё, – заключил он.
– И пить, – сказал один из офицеров, не желавший ссориться.
– Да, и пить, – подхватил Николай. – Эй ты! Еще бутылку! – крикнул он.

В 1808 году император Александр ездил в Эрфурт для нового свидания с императором Наполеоном, и в высшем Петербургском обществе много говорили о величии этого торжественного свидания.
В 1809 году близость двух властелинов мира, как называли Наполеона и Александра, дошла до того, что, когда Наполеон объявил в этом году войну Австрии, то русский корпус выступил за границу для содействия своему прежнему врагу Бонапарте против прежнего союзника, австрийского императора; до того, что в высшем свете говорили о возможности брака между Наполеоном и одной из сестер императора Александра. Но, кроме внешних политических соображений, в это время внимание русского общества с особенной живостью обращено было на внутренние преобразования, которые были производимы в это время во всех частях государственного управления.