Для практических целей режимы работы диода должны быть описаны величинами и характеристиками, задаваемыми и измеряемыми с помощью внешних источников и приборов. Такими величинами являются напряжение $U_{H}$ и ток $I_{H}$ накала, напряжение $U_{a}$ и ток $I_{a}$ анода, а также геометрические параметры электродов.

Основной практической характеристикой работы диода является вольт–амперная характеристика (ВАХ) — зависимость тока анода от напряжения анод–катод $I_{a}=f(U_{a}).$ Поскольку конкретный вид ВАХ зависит от величины тока накала, то работа диода описывается семейством ВАХ $I_{a}=\left.f(U_{a})\right|_{I_{H}=const}.$ На рис. 7 изображено семейство и одиночная ВАХ диода. Режим отрицательного анодного напряжения (I) называется режимом задерживающего потенциала. В первом приближении можно считать, что в этой области зависимость тока от напряжения носит экспоненциальный характер $$ j_{a}=j_{em}\exp(\frac{eU_{a}}{kT}),\ \ \ j_{em}=AT^{2}\exp(-\frac{\varphi}{kT}), $$ и определяется максвелловским распределением электронов по скоростям. Этот режим используется в лабораторной работе 2.3.

Режим «закона трех вторых» (область II) используется в работе 2.2. Можно считать, что в этой области зависимость плотности анодного тока от анодного напряжения описывается формулой $$ j_{a}=\frac{\sqrt{2}}{9\pi}\sqrt{\frac{e}{m}}\frac{U_{a}^{\frac{3}{2}}}{r^2_{a}\beta^{2}}. $$

Области режимов I и II разделены областью переходного режима I', в которой влияние контактной разности потенциалов и потенциального барьера в диодном зазоре, возникающего за счет начальных тепловых скоростей электронов (при нулевом внешнем напряжении катод–анод), приводят к отклонениям от расчетных формул.

Режим эффекта Шоттки (область III) также отделен от режима трех вторых переходной областью II', в которой проявляется неоднородность температуры и работы выхода по поверхности катода. В области III анодный ток равен току эмиссии $I_{a}=I_{em}$ и его зависимость от анодного напряжения (от напряженности поля вблизи катода) описывается формулой $$ j_{\text{кн}}=j_{\text{э}}\exp\frac{\sqrt{e^{3}E_{к}}}{kT}. $$ Этот режим используется в лабораторной работе 2.1.

Назад к теме Режимы работы диода или далее Общие практические рекомендации по обработке ВАХ при выполнении работ