Thyratron

Tyratron  je iontové (plynové) zařízení , ve kterém je pomocí jedné nebo více řídicích elektrod řízen okamžik výboje.

Je to baňka naplněná plynem, ve které jsou umístěny tři (nebo více) elektrod. Pro plnění se používají inertní plyny, vodík nebo rtuťové páry o tlaku 2000-3000 Pa. Tyratronové elektrody se nazývají anoda, katoda a mřížka, analogicky s vakuovou triodou. Tyratronová katoda je obvykle vyrobena ve formě kovového válce aktivovaného cesiem. Mřížka má tvar disku s otvorem a je umístěna v balónu mezi anodou a katodou; slouží k zapálení výboje plynu v prostoru mezi anodou a katodou. Pro provádění složitějších funkcí, než je zapínání a vypínání elektrického proudu, mohou mít tyratrony dvě nebo více mřížek. Podle počtu mřížek se tyratrony nazývají: s jednou - triodou , se dvěma tetrodami , se třemi a více - pentoda , hexoda . V tříelektrodovém tyratronu - triodě  - dojde k zapálení výboje, když se na mřížku přivede napětí o určité hodnotě kladné vzhledem ke katodě. Pokud je současně kladné napětí na anodě vzhledem ke katodě, pak se plyn mezi anodou a katodou ionizuje a tyratron se zapálí. Současně, na rozdíl od vakuových triod , při změně potenciálu sítě není možné změnit hodnotu anodového proudu nebo vypnout tyratron. To se vysvětluje skutečností, že záporné elektrony vzniklé v důsledku ionizace plynu jsou přitahovány mřížkou a neutralizují její kladný náboj. V řadě obvodů má řídicí mřížka záporný potenciál. V tomto případě mřížka osvětleného tyratronu přitahuje kladné ionty, které neutralizují jeho negativní náboj. V obou případech mřížka ztratí svou kontrolní činnost. Pro zhasnutí tyratronu je nutné anodové napětí vypnout nebo snížit na hodnotu pod udržovací napětí výboje.

Konvenčně je obvyklé dělit tyratrony podle jejich účelu na nízkovýkonové a vysokovýkonové. Nízkovýkonové tyratrony jsou určeny k indikaci a provádění logických funkcí v automatických zařízeních. Výkonné tyratrony jsou určeny pro řízení velkých proudů v napájecích zařízeních a elektrických pohonech. V moderní elektronice se tyratrony s nízkým výkonem používají zřídka, jsou téměř zcela nahrazeny polovodičovými zařízeními. Moderní výkonné tyratrony se používají pro spínání proudových impulsů do 10 kA a napětí do 50 kV.

Typy tyratronů

Tyratrony doutnavého výboje (GDR)

U tyratronů doutnavého výboje proud prochází plynem ionizovaným doutnavým výbojem . Tyratronový balónek je naplněn směsí inertních plynů (stejnou náplň má doutnavá zenerova dioda ). Anoda je vyrobena ve formě kovového válce, uvnitř kterého je katoda ve formě smyčky tenkého drátu se speciálním povlakem, který usnadňuje zapálení výboje plynu. Na katodu je nasazen kovový válec menšího průměru, který funguje jako mřížka (na obrázku provedení tyratronu MTX-90 cm). Takové tyratrony nevyžadují ohřev katody, proto mají jiný název - tyratrony se studenou katodou. Tyratrony s doutnavým výbojem jsou tyratrony s nízkým výkonem. Používaly se v automatizačních zařízeních pro indikaci (od jednoduchých kontrolek až po maticové analogově-digitální panely s dynamickým řízením) a pro provádění logických funkcí. Speciální konstrukce elektrod umožnila realizovat na tyratronech řadu logických funkcí bez použití dalších aktivních složek. Logické tyratrony s doutnavým výbojem byly v 60. letech 20. století považovány za nadějný směr v elektronice v SSSR; modely TX3B a TX4B (obecné použití), TX8G (funkce I), TX7G (funkce BAN), TX9G (dva prvky AND s jedním společným vstupem) byly vyrobeny, TX6G (kombinace prvku AND a paměťové buňky) [1] . Bez ohledu na konstrukci může každý tyratron fungovat jako paměťová buňka, indikátor, proudový zesilovač (klíč) a normalizátor signálu.

Thyratrony se liší způsobem dodávání řídicího signálu (způsobem zapalování)

• proudem řízené tyratrony (tříelektrodové)
• napětím řízené tyratrony (čtyřelektrodové)

stejně jako

• ovládané kladným napětím
• ovládané záporným napětím

Pro snížení velikosti řídicího proudu se někdy do tyratoronu zavádí radioizotopový zdroj ionizujícího záření.

V domácích televizorech řady ULPT-61-II byly jako vertikální sweep master generátor použity doutnavé tyratrony typu TX4B. Bohužel konstrukce této jednotky byla neúspěšná, což vedlo k nespolehlivému chodu synchronizace rámu s nepatrným opotřebením tyratronové katody. To vedlo vývojáře k opuštění tyratronu ve prospěch elektronkových obvodů. K opravě televizorů s tyratrony se někdy používaly změny obvodů vyvinuté radioamatéry, aby se zvýšila stabilita skenování snímku, když byl tyratron opotřebovaný.

Indikátorové tyratrony

Indikační tyratrony jsou speciální třídou doutnavých tyratronů určených, jak už jejich název napovídá, ani ne tak pro spínání elektrických obvodů jako pro indikaci. Na rozdíl od jednoduchých neonových lamp je lze ovládat nízkým napětím, stejně jako si pamatovat jejich stav, čímž vytíží počítačový systém, který je ovládá, aby vykonával jiné úkoly. Některé indikační tyratrony jsou fosforové a umožňují vám získat barvy, které se liší od oranžovo-červené charakteristiky neonu .

Přestože nic nebrání použití téměř jakéhokoli vhodného doutnavého tyratronu v průhledné nádobce pro indikaci, použití speciálních indikačních tyratronů v této kapacitě umožňuje získat výrazně lepší ergonomické a estetické indikátory.

Tuzemské indikátorové tyratrony jsou zastoupeny následujícími modely: MTX-90 - tříelektrodový (tento tyratron se stále používá v zařízeních železniční automatizace v zpožďovací jednotce BVMSH, jako aktivní prvek generátoru relaxace v zařízeních pro automatický periodický provoz stroboskopu světla na zábleskové lampě, ve vysokonapěťových generátorech některých ionizátorů vzduchu, jako zdroj světla a zároveň aktivní prvek generátoru relaxace v přístrojích pro fototerapii , v senzorových přístrojích, kde se otevře při vystavení mřížce snímačů z prstu dotyku senzoru připojeného k síti přes odpor 1 MΩ (přítomnost tohoto odporu je povinná!) atd.), TX5B - čtyřelektrodový, TX16B - pětielektrodový, TX17B - pětielektrodový fosforově zelený, TX18A - tříelektrodový, TX19A - šestielektrodový fosfor, existuje ve verzích TX19AZH - žlutý, TX19AZ - zelený, TX19AK - červený, THI2S - čtyřelektrodový nativní, ITS1 - sedmisegmentový fosforový (zelený) indikátor výboje plynu s funkcí ukládání stavu každého segmentu na principu tyratronu.

Tyratrony s horkou katodou

Tyto tyratrony mají jiný název - tyratrony s obloukovým výbojem. Na rozdíl od tyratronů s doutnavým výbojem (tyratrony se studenou katodou) mají tyratrony s vyhřívanou katodou vyhřívanou katodu. Tyratronový válec je naplněn parami rtuti, inertními plyny ( používá se neon , xenon , směs krypton -xenon, argon -rtuť) nebo vodíkem. Plynový výboj v tyratronech patří do třídy nesamostatných obloukových výbojů , tzn. výboj v tomto případě nastává při sníženém tlaku a je podporován termionickou emisí z katody. V tyratronech lze použít jak nepřímo žhavenou katodu (ohřívanou žhavícím vláknem), tak přímo žhavenou katodu páskového provedení (vyrobenou z kovové pásky). Uspořádání závitů pásu je zvoleno tak, aby proud iontů plynu směřoval rovnoběžně s povrchem pásu. Tato technika se používá k ochraně povrchu katody před destrukcí plynovými ionty. Napájecí napětí pro ohřev katody bylo zvoleno nízké (do pěti voltů), protože při vyšších napětích je možné zapálit výboj plynu ve válci mezi katodovými vývody. Tento jev se nazývá rozpad katody.

Tyratrony s horkou katodou patří do kategorie výkonných tyratronů a používají se k řízení vysokých proudů. Dříve byly široce používány v průmyslové elektronice a elektrické dopravě v obvodech řízených usměrňovačů a výkonových spínačů. V současnosti byly tyratrony s horkou katodou téměř zcela nahrazeny tyristory , které plní stejné funkce. Kromě toho byly tyratrony s vysokým výkonem obvykle plněny rtuťovými parami a použití takových zařízení je v současné době zakázáno. Nyní se vyrábějí výkonné tyratrony s vodíkovou náplní a používají se k řízení velmi velkých proudů při vysokých napětích (tyristory nejsou za takových podmínek schopny provozu). Příkladem takového tyratronu je silný tyratron zobrazený na fotografii.

• Používání rtuťových tyratronů je dnes zakázáno.
• Pulzní vodíkové tyratrony jsou široce používány jako spínací spínače v lineárních modulátorech.

Označení

V SSSR byl přijat následující systém značení tyratronem.

• TG („plynem plněný tyratron“) – tyratrony s horkou katodou naplněné inertním plynem
• TGI („plynem plněný tyratron, pulzní“) – pulzní tyratrony naplněné plynem (obvykle vodíkem)
• TR ("mercury thyratron") - rtuťové tyratrony s vyhřívanou katodou
• TGR („gas-mercury thyratron“) – tyratrony s horkou katodou se smíšenou náplní
• ТХ, МТХ („studený tyratron“) – tyratrony s doutnavým výbojem
• TPI - tyratrony s dutou katodou
• TDI - tyratrony obloukového výboje

Viz také

• Ignitron
• Krytron
• Trigatron
• Tyristor
• IGBT
• Tasitron
• gastron

Literatura

• Katsnelson BV, Kalugin AM, Larionov AS Elektrovakuová elektronická a plynová zařízení. - M .: Rádio a komunikace, 1985.
• Referenční kniha pro radioamatérského konstruktéra. Kniha 2. / Ed. N. I. Chistyakova. - M .: Rádio a komunikace, 1993. - S. 157.
• Genis A. A., Gorshtein I. L., Pugach A. B. Zařízení s doutnavým výbojem. - Kyjev, Tekhnika, 1970.
• Bochkov VD, Korolev Yu. D. Pulzní spínací zařízení s plynovým výbojem // Encyclopedia of low-temperature plasma, ed. V. E. Fortová. Úvodní svazek, kniha 4, oddíl č. XI.6 - M .: Nauka, 2000. - S. 446-459.
• Gurlev D.S. Příručka elektronických zařízení. - Kyjev, 1974.
• Zgursky V. S., Lisitsyn B. L. Zobrazovací prvky. - M .: Energie, 1980. - 304 s., ill.
• Zhášedla Thyratron v automobilovém průmyslu / Inzh. S. I. Rusakov ; Gorkij. automobilový závod. Molotov. Vědecká rada eng.-tech. ostrovy. - [Moskva]: Škola trustu FZU "Polygraphkniga", 1938. - 72 s. : nemocný.; 21 cm

Poznámky

1. ↑ Cherevychnik Yu.K. Zařízení s doutnavým výbojem ve výpočetní technice. Knihovna automatizace. Číslo 99. ML.: Nakladatelství "Energie", 1961

Odkazy

• Muzeum elektronických rarit – tyratrony se studenou katodou
• Muzeum elektronických rarit — Thyratrony se žhavící katodou

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4185393-3 NDL : 00570019