< link link link >

		Ändras en diods anodlikspänning ua0 från negativa värden till stora positiva värden vid konstant katodtemperatur finner man, att anodlikströmmen ia0 varierar på sätt, som framgår av fig. C1.5. Man brukar med hänsyn till den mekanism, som bestämmer anodströmmens storlek, särskilja tre olika områden hos ia0 -ua0 -karaktäristiken, nämligen
Fig. C1.4

begynnelse-, rymdladdnings- och mättnadsområde med däremellan liggande övergångsområden. (se fig. C1.5)

        a) Begynnelseområdet (u_a0 << 0).

    Elektronhastigheten v vid emissionen har alla möjliga värden, som grupperar sig kring ett mest sannolikt. Hastighetsfördelningen (s.k. Maxwell-fördelning) är nu en annan än inuti metallen och framgår av fig. C1.6. Eftersom en del elektroner startar från katoden med en viss utgångshastighet

		kan de gå till anoden även om denna är svagt negativ (en fotboll, som sparkas uppåt i tyngdkraftfältet kan hamna på ett hustak). De snabbaste elektronerna, som enligt fig. C1.6 är få till antalet, går sålunda till anoden även om denna är 1 á 2 volt negativ. Vi får därför en liten begynnelseström, vars storlek bestämmes av sambandet C1.2
Fig. C1.5
		Begynnelseströmmen uppgår för normala småelektronrör maximalt till några tiotal mikroampere. Vore samtliga elektroners starthastighet noll skulle vi givetvis ej få någon anodström för negativa anodspänningar.
Fig. C1.6

         a) Rymdladdningsområdet (u_a0 > 0 eller svagt negativ och i_a0 < i_a0max).

    Rymdladdningsområdet är det utan jämförelse viktigaste området, inom vilket dioden (och elektronrören i övrigt) normalt arbetar och vi skall därför ägna detta område speciell uppmärksamhet. Nedan sammanfattas några viktiga egenskaper hos rymdladdningsområdet. Den teoretiskt intresserade hänvisas till följande avsnitt 1.03.

    Man kan vara benägen att tro, att positiv anodspänning innebär, att alla elektroner, som emitteras, går till anoden d.v.s. man skulle få mättningsström vid positiv anodspänning. Så är ingalunda fallet. Vid upphettning av katoden emitteras elektroner och ett elektronmoln (negativ rymdladdning) utbildas kring katoden. Om inga elektroner bortföres från detta laddningsmoln, utbildas snabbt ett jämviktstillstånd. På grund av repulsion från den negativa rymdladdningen pressas samma elektronantal tillbaka till katoden som emitteras från den. Existerar däremot ett elektriskt fält mellan anod (högre potential än katoden) och katod, drar detta fält över en del av rymdladdningselektornerna till anodenoch nya matas på från katoden. Närvaron av elektroner i katodanodrummet sänker potentialkurvan under den för tomt rör gällande kurvan (se fig. C1.7)

		och i själva verket utbildas ett potentialminimum (potentialbarriär) eller s.k. katodtröskel framför katoden. Katodtröskelns läge och höjd bestämmes av anodspänningen. Vid hög katodtröskel (liten anodspänning) kan blott relativt snabba elektroner passera över tröskeln och strömmen genom röret blir liten. Vid låg katodtröskel (hög anodspänning)
Fig. C1.7

kan även relativt långsamma elektroner komma över tröskeln och strömmen blir större. Vid tillräckligt hög anodspänning försvinner tröskeln helt, alla elektroner nå anoden och vi får mättningström.

    Bestämmer man experimentellt sambandet mellan ia0 och ua0 i rymdladdningsområdet finner man, att anodströmmen kan skrivas

C1.3

     där β, Δu_a0 och m är konstanter. Man finner, att m < 3/2. Teoretiskt kan man visa att m = 3/2, detta förutsätter, att man beaktar, att korrektionsspänningen Δu_a0 och faktorn β i någon mån beror av anodspänningen u_a0. Båda korrektionerna spelar stor roll vid relativt låg anodspänning. dau0 är av storleksordningen 1 volt. Vid relativt höga (normala) anodspänningar kan därför Δu_a0 försummas i jämförelse med u_a0 och man skriver ofta

C1.4

     C1.4 brukar kallas för Childs lag eller "3/2-lagen".

    c) Mättningsområdet (u_a0 >> 0 och i_a0 ≈ i_a0max).

    Som ovan nämnts eliminerar hög anodspänning katodtröskeln, alla elektroner kan taga sig över till anoden och röret ger maximal ström, mättningsströmmen, bestämd av ekvation C1.1.

    Mättningsströmmen är speciellt för oxidkatoder vid normal katodtemperatur så stor, att den ej direkt kan uppmätas, eftersom värmeutvecklingen i anodplåten då blir onormalt hög. Enligt fign. C1.5 och enligt ekvation C1.1 skulle för ökande anodspänning anodströmmen ej ändra sig, sedan mättningsströmmen i_a0max uppnåtts. Så är dock speciellt vid torierade katoder och oxidkatoder ej fallet. Vid allt högre anodspänning blir elektriska fältstyrkan vid katoden  allt större och hjälper till att draga elektornerna ut ur katoden, vilket är liktydigt med att det effektiva utträdesarbetet minskar. Under sådana omständigheter bör vi alltså få en med anodspänningen något ökande ström (φ i C1.1 tänkes minska med ökande anodspänning). Egenskapen i fråga brukar benämnas Schottkyeffekten. För oxidkatoder lägger man dessutom ofta märke till att anodströmmen ändrar sig på ett mer eller mindre oregelbundet sätt efter påläggandet av hög anodspänning och emissionens storlek beror ofta i hög grad på på oxidkatodens tidigare behandling och driftsätt.


link >