Каталог
Тиратрон
Тиратрон — газоразрядный прибор с холодным катодом, обладающий двумя устойчивыми состояниями проводимости: запертым (высокое сопротивление ~10⁶–10⁸ Ом) и проводящим (низкое сопротивление 10–100 Ом). Открывается лавинным пробоем газовой среды при достижении напряжения включения без внешнего сигнала управления.
Устройство
Тиратрон представляет собой герметичный баллон из стекла или керамики, заполненный инертным газом (неон, аргон, криптон, гелий) при давлении 1–10 кПа или водородом/дейтерием (импульсные типы). Электроды:
-
Катод: холодный, с эмиссионным покрытием (оксид бария, цирконий, тантал) для вторичной эмиссии
-
Анод: цилиндрический или плоскоконкавный из молибдена/вольфрама
-
Сетка (управляющая): металлическая перегородка с отверстиями для электростатического контроля
Размеры от 5×20 мм (микротиратроны) до 100×300 мм (мощные). Маркировка: РСВ (тиратроны тлеющего разряда), РВ (водородные импульсные), РВГ (гелиевые).
Принцип действия
В запертой области напряжение между анодом и катодом растёт до Uвкл (20–1000 В). При E≈5–15 кВ/см происходит лавинная ионизация: первичные электроны с катода ускоряются, ионизируют газ, образуя положительные ионы и УФ-фотоны. Ионы "выбивают" новые электроны с катода (коэффициент вторичной эмиссии >1), лавина самоподдерживается.
Проводящий режим: столб положительного столбца, Uп=15–100 В, плотность тока 10–10⁴ А/см². Ток удержания Iутр 1–100 мА. Выключение — снижением тока ниже Iутр или обнулением напряжения (tгаш 10–500 мкс).
Вольт-амперная характеристика: S-образная с отрицательным сопротивлением в переходной области.
Управление сеткой: отрицательное смещение запирает (экранирует электроны), положительный импульс (Ig 10–100 мА) ускоряет лавину.
Режимы работы
-
Запирание (Uак < Uвкл): Iак <10 мкА
-
Переходный (Uвкл): лавина, tвкл 0,01–5 мкс
-
Разряд (Iак > Iутр): Uп=стабильно
-
Гашение: tгаш зависит от газа (He — быстрое)
Основные параметры
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица |
|---|---|---|---|
| Напряжение включения | Uвкл | 20–1000 | В |
| Напряжение разряда | Uп | 15–150 | В |
| Ток удержания | Iутр | 1–200 | мА |
| Постоянный ток | Iпост | 5–500 | мА |
| Импульсный ток | Iимп | 1–10000 | А |
| Время включения | tвкл | 0,01–5 | мкс |
| Время гашения | tгаш | 5–1000 | мкс |
| Рабочая температура | Tраб | –60…+150 | °C |
Газы: Ne (Uп=20 В, красный свет), Ar (Uп=30 В), H₂ (импульсы 10⁴ А).
Классификация
По типу разряда:
-
Тлеющий (РСВ): постоянный ток 10–500 мА
-
Дуговой (РД): >1 А
-
Импульсный (РВ, РВГ): 100–10⁴ А, 1–100 Дж
По числу электродов:
-
Двухэлектродные (тиратроны пробоя)
-
Трёхэлектродные (с сеткой)
-
Четырёхэлектродные (двойная сетка)
По газу:
-
Инертные (Ne, Ar, Xe): стабильный разряд
-
Водородные/дейтериевые: сверхбыстрое включение
-
Парортутьевые (устаревшие)
Популярные типы:
| Тип | Uвкл, В | Iпост, мА | Газ | Применение |
|---|---|---|---|---|
| РСВ-20 | 20±3 | 20 | Ne | Генераторы |
| РСВ-60 | 60±8 | 100 | Ar | Таймеры |
| РВ-50 | 50 | 1000А имп. | H₂ | Импульсники |
Сферы применения
Импульсная техника:
-
Формирователи наносекундных импульсов (РВГ)
-
Генераторы высоковольтных импульсов (ускорители)
-
Коммутация линий передачи
Автоматика:
-
Реле времени, счетчики импульсов (РСВ)
-
Генераторы пилообразных сигналов
-
Мультивибраторы
Защита:
-
Ограничители перенапряжений
-
Предохранители импульсных цепей
Специальное:
-
Газоанализаторы (ионизация)
-
Лазерные системы (накачка)
-
Ядерная физика (коммутация конденсаторов)
Особенности: высокое быстродействие (tвкл<10 нс), коммутация 10⁴–10⁶ А, но чувствительность к загрязнению газа и ограниченный ресурс 10⁵–10⁸ циклов.
Тиратроны применяются в высоковольтной импульсной технике, где превосходят полупроводники по пиковым токам и простоте, несмотря на меньшую частоту повторения и больший объем.
