Elektronky VII – Tetroda

By | 5.1.2004

Již začátkem 20. let minulého století hledali konstruktéři elektronek způsob, jak vlastnosti triody dále zlepšit. Nároky posluchačů rozhlasu na citlivost, selektivitu a nf výkon neustále stoupaly, díky nepřímožhaveným elektronkám mohlo být kolem r. 1926 zavedeno síťové napájení a tak bylo běžné, že přijímač střední třídy obsahoval 5-6 triod, větší a luxusnější přijímače pro movité zákazníky obsahovaly až 12 triod různých provedení. Monstra s 10 až 12 triodami byla velká, těžká a vyznačovala se nepředstavitelnou spotřebou /až 150W /. Je jasné, že při takovém počtu zesilovacích stupňů, řazených za sebou, nebylo jednoduché zajistit stabilitu a reprodukovatelnost takových zapojení.

Uvedené hlavní nevýhody triody /Millerův jev, zpětné působení anody, malý vnitřní odpor/ kolem roku 1926 z větší části odstranili vývojáři firmy Philips. Mezi řídící mřížku g1 a anodu vložili další mřížku, kterou připojili na vyšší kladné napětí. Pro rozhlasovou techniku to byl téměř stejný převrat, jako objev triody. První, řídící mřížka g1 má stejnou funkci jako u triody, přidaná mřížka se nazývá podle své hlavní funkce stínící mřížka g2. Ve schématickém znaku se kreslí stejně, jako g1, umístěna je /ve schém. znaku i fyzicky/ mezi g1 a anodou, provedení prakticky totožné s g1, tedy soustředná drátěná šroubovice, pouze s použitím tlustšího drátu. Od tohoto okamžiku také spatřila světlo světa neměnná tradice označování, kreslení a počítání mřížek – ve vzestupném pořadí od katody k anodě, tedy po směru toku elektronů. Čtyři aktivní elektrody, tedy tetroda.
Druhá, stínící mřížka g2 je tedy připojena na vyšší kladné napětí, umístěna těsně za g1 /tedy dále od anody/ a proto má na tok elektronů podstatně větší vliv, než anoda. Mřížka g2 má tedy jakýsi další pomyslný zesilovací činitel, přestože nemění tok elektronů tak, jako mřížka řídící. Na tok elektronů, letících z katody totiž působí díky mřížce g2 daleko vyšší pole, než tomu bylo u triody. Tok elektronů je takto velmi urychlen a jak poznáme dále, nemusí to být vždy výhodné.
Hlavním účinkem stínící mřížky je oddělení zpětného působení anody na mřížku – anodové napětí při činnosti sice kolísá, ale napětí na stínící mřížce g2 je konstantní. Výsledkem je přibližně desetinásobné zesílení oproti triodě. Jak už bylo uvedeno, trioda má jako napěťový zesilovač poměrně nevýhodný malý vnitřní odpor. U tetrody se dosáhlo značného zvýšení vnitřního odporu tím, že mřížka g2 je blíže ke katodě než k anodě a má tak na tok elektronů podstatně vyšší vliv, než anoda. Změna napětí na anodě plus stálé kladné napětí g2, děleno vyvolanou změnou anodového proudu dává podstatně vyšší vnitřní odpor, proti triodě rovněž přibližně desetinásobný. Třetí, hlavní nevýhodu triody, Millerův jev, téměř bezezbytku odstranila stínící mřížka g2 tak, že svým stínícím účinkem ruší škodlivou kapacitní vazbu mezi g1 a anodou.

Při funkci tetrody ovšem vznikl také jeden nežádoucí jev, který nakonec způsobil, že tetroda ve své základní funkční podobě víceméně zanikla. Elektrony letící z katody, urychleny polem stínicí mřížky, získaly takovou rychlost a energii, že při dopadu na anodu způsobily vyražení dalších elektronů z anody. Pokud bylo z nějakého důvodu okamžitá hodnota napětí na anodě nižší, než na stínicí mřížce / např. velké střídavé napětí na anodě /, vyražené – sekundární – elektrony byly přitaženy stínicí mřížkou, případně / při ještě vyšším anodovém napětí / vyraženy mimo prostor elektrodového systému. Tento jev, nazývaný sekundární emise, způsoboval velké nepravidelnosti na anodové charakteristice, přetěžování stínicí mřížky a elektronka se při určitých úrovních signálu chovala nevyzpytatelně.

Tetrody jsou vyráběny dodnes, výhradně ve výkonových verzích a provedení, které se nazývá svazková tetroda. U svazkové tetrody se nevýhody běžné tetrody odstraňují takto: Funkci jakési brzdy a záchytné sítě pro zbloudilé elektrony zde tvoří potenciálové minimum, vytvořené prostorovým nábojem a u některých konstrukcí je ještě doplněn bezpečnostní plechový rámeček mezi g2 a anodu, spojený s katodou vnitřním spojem. Aby toto vše bylo možné, nejsou proto / na rozdíl od ostatních elektronek / dráhy elektronů, letících od katody k anodě , do jisté míry náhodné, nýbrž jsou soustředěny a dopadají na anodu v přesně vymezených svazcích. Svazková tetroda je tím poměrně náročná na výrobu, protože závity řídící a stínicí mřížky musí být přesně v zákrytu. Používá se proto pouze ve výkonovém provedení a kvůli stabilitě systému jsou použity i robustnější elektrody, než např. u běžných výkonových pentod. Nejtypičtějším zástupcem svazkové tetrody je populární americká elektronka 6L6, případně její skleněná varianta 6L6G a mírně upravená poslední varianta 6L6GC. V bývalém Československu se svazkové tetrody vyráběly také, rovněž pouze jako výkonové. Byly zastoupeny např. dosti nevydařenými typy 6L31, 6L41, zdařilou, avšak atypickou 6L50, dále pak televizními PL/EL/36, PL/EL/81. Svazkové tetrody běžného komerčního provedení jsou výhodné tím, že s nimi lze dosáhnout značného anodového proudu při poměrně nízkém anodovém napětí. Jsou proto konstruovány do anodového napětí max. 500V, spíše s vyšším dovoleným katodovým proudem a anodovou ztrátou. Anodové napětí vyšší než 600V by již mohlo způsobit narušení funkce potenciálového minima a tím spouštění sekundární emise. Výkonové tetrody mají rovněž robustněji konstruovanou řídící mřížku / kvůli mech. pevnosti a stabilitě zákrytu s g2 / a tak mohou pracovat i ve třídě B1, tedy s průtokem mřížkového proudu. Jak již bylo uvedeno v odst. 5., buzení do této třídy ovšem vyžaduje velmi nízký vnitřní odpor budiče a jeho schopnost dodávat určitý výkon. Budič /invertor/ tedy musí být osazen výkonovými elektronkami. Takto byly např. řešeny a zapojeny koncové zesilovače 750W s výkonovými triodami Tesla RD200B pro drátový rozhlas, případně modulátory vysílačů s výkonovými tetrodami RE125 a RE400.

Napsat komentář