Tiratrons

Tiratrons (grieķu: thyra - durvis + (elektr)ons) ir ar gāzi pildīta elektronu lampa, kas darbojas kā bezkontakta slēdzis vai strāvas taisngriezis. Atšķirībā no vakuuma lampām, tiratronā strāva plūst, pateicoties lokizlādei vai mirdzizlādei retinātā gāzē. Mūsdienās izmanto reti, jo tiratronu funkcijas sekmīgi veic pusvadītāju ierīces (sk. tiristors).

Uzbūve

Tiratronam, tāpat kā triodei, ir trīs elektrodi - anods, katods un stūrējošais tīkliņš. Ir arī tiratroni ar četriem elektrodiem, tāpat kā tetrodēm, vai vēl lielāku elektrodu skaitu. Elektrodi ievietoti stikla balonā ar izvadiem. Balonā ir iepildīta retināta gāze - dzīvsudraba tvaiki vai arī argons, neons vai cita inerta gāze.

Tiratronu tipi

Dzīvsudraba tiratroni jeb tiratroni ar karstu katodu

Ūdeņraža karstā katoda tiratrons ТГИ1-700/25 (paredzēts 700 A strāvai un 25 000 V spriegumam)

Dzīvsudraba tiratrons pēc būtības ir uzlabots gazotrons, kam starp anodu un katodu ir stūrējošais elektrods (parasti diska ar atveri formā). Atveres diametrs nosaka elektroda stūrēšanas spēju. Katods šādam tiratronam mēdz būt netiešās kvēles, ar atsevišķu kvēldiegu, kam, atšķirībā no gazotrona, ir tikai siltuma avota funkcija. Dažreiz šāda tiratrona balonā iepilda dzīvsudraba tvaiku maisījumu ar argonu. Mazjaudas karstā katoda tiratroni ir pildīti ar inertu gāzi (argonu, ksenonu, kriptonu). Lielam spriegumam ir paredzēti tiratroni ar ūdeņraža pildījumu; šādas ierīces ir arī ātrdarbīgākas.

Darbības princips

Ja uz stūrējošā elektroda ir pietiekami liels negatīvs potenciāls, strāva starp anodu un katodu nevar plūst, jo katoda emitētos termoelektronus stūrējošais elektrods atgrūž. Dzīvsudraba tvaiki netiek jonizēti, tādēļ lampas iekšienē nav arī pozitīvo jonu.

Pirkstlampas tipa tiratrons ar karsto katodu ТГ1-0,02/0,5. Balons ir pildīts ar ksenonu.

Pietiekami samazinot potenciālu uz stūrējošā elektroda, neliela daļa elektronu nonāk līdz anodam, radot nelielu sākuma anodstrāvu, kas jonizē dzīvsudraba tvaikus. Tā rezultātā starp katodu un anodu sākas lokizlāde, kas noved pie lēcienveidīga anodstrāvas pieauguma. Atšķirībā no vakuuma triodes, no jauna palielinot negatīvo potenciālu uz stūrējošā elektroda, tiratronu "nodzēst" nevar, jo šo potenciālu neitralizē jonizācijas procesā radušies pozitīvie joni. Tiratrons nodziest tikai tad, kad anoda potenciāls kļūst zemāks par dzīvsudraba jonizācijas potenciālu (18 V), turklāt tam vajadzīgs zināms laiks (no 10 līdz 500 mikrosekundēm atkarībā no tiratrona jaudas). Tādēļ tiratroni nespēj darboties augstās frekvencēs.

Tiratronu ar karstu katodu priekšrocības

Šīm ierīcēm ir liels lietderības koeficients un strāvas "pastiprinājums", kā arī samērā mazi gabarīti uz jaudas vienību.

Tiratronu ar karstu katodu trūkumi

Kvēldiegs patērē ļoti daudz strāvas
Katods ir jāiesilda pirms katras lietošanas
Samērā liela strāva stūrējoša elektroda ķēdē

Tiratroni ar aukstu katodu jeb mirdzizlādes tiratroni

Šo tiratronu balonos ir iepildīta inerta gāze - parasti argons vai neons. Atkarībā no vadīšanas veida tiem ir viens vai divi stūrējošie elektrodi jeb stūrējošie tīkliņi. Ir tiratroni, kas vadāmi elektrostatiski (tiem vienmēr ir divi tīkliņi) un ar strāvas palīdzību.

Darbības princips

Elektrostatiski vadāmajiem tiratroniem katodam tuvākais tīkliņš paredzēts tā saucamās sagatavošanas izlādes nodrošināšanai (tam ir pozitīvs potenciāls un starp to un katodu plūst neliela strāva, kas rada mirdzizlādi starp šiem elektrodiem). Tas atvieglina galvenās izlādes rašanos starp katodu un anodu, kad otrajam (stūrējošajam) tīkliņam tiek pievadīts pietiekami liels pozitīvs potenciāls (atverošais impulss). Ar strāvu vadāmiem tiratroniem atverošais impulss tiek pievadīts tam pašam tīkliņam, kas nodrošina sagatavošanas izlādi - tīkliņstrāva lēcienveidīgi izmainās un "atver" tiratronu. Tiratronu var "aizvērt" jeb "nodzēst" tikai, atslēdzot anodspriegumu vai samazinot tā vērtību zem mirdzizlādes sliekšņa.

Tiratronu ar aukstu katodu trūkumi

Elektrodus vēlams pieslēgt noteiktā secībā - vispirms padod spriegumu uz vadības elektrodu, tad uz sagatavošanas izlādes elektrodu, visbeidzot uz anodu
Stūrējošo elektrodu nedrīkst pat īslaicīgi atslēgt no sprieguma - tas izsauc tiratrona patvaļīgu atvēršanos
Shēmas, kurās izmantoti tiratroni, ir jutīgas pret traucējumiem

Izmantošana

Tiratronus ar karsto katodu lieto kā vadāmus taisngriežus, kam var mainīt taisngrieztās strāvas vidējo vērtību, mainot stūrējošajam elektrodam pievadīto potenciālu. Tos izmanto arī jaudas komutācijai kā releja tipa līdzstrāvas pastiprinātājus ar pastiprināšanas koeficientu virs 1 000 000. Mūsdienās dzīvsudraba tiratronu izmantošana ir aizliegta. Tiratronus ar aukstu katodu agrāk plaši pielietoja dažādās loģikas shēmās, kur nebija nepieciešama liela ātrdarbība. Daži tiratroni paredzēti gaismas indikācijai un to balons no iekšpuses var būt pārklāts ar luminofora kārtiņu.