Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 [8] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

гл 1]

Общие расчетные данные


Рис. 1-12. Формы колебаний на выходе дифференцирующих и интегрирующих цепей а - дифференцирующие цепи б - интегрирующие цепи в - кривые на входе цепи г - кривые на выходе дифференцирующей цепи, d - кривые на выходе интегрирующей цепи.



ГЛАВА ВТОРАЯ

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ И ТРАНЗИСТОРЫ

2-1. ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ

Движение электрона в вакууме определяется силами, действующими на электрон и его массу. Эти силы являются результатом взаимодействия электростатического заряда электрона с внешним электрическим или магнитным полем или с обоими полями одновременно Физическими характеристиками электрона являются.

масса электрона т = 9,11 • 10 "31 кг;

заряд электрона е = - 1,60 • 10 "10 к;

вероятный диаметр D = 3,8 • 10~15 м.

2-1а. Движение электронов в однородном электрическом поле При движении в однородном электрическом поле электрон получает ускорение согласно выражению

F = та, (2-1)

где F - сила, действующая на электрон, н (ныотон) (1 н = 10б дин), т - масса электрона, кг, а - ускорение электрона, м/сек2. Сила, действующая на электрон в электрическом поле, равна

F = еЕ, (2-2)

сила, н;

заряд электрона, к; напряженность электрического поля, равная отрицательному электриче-AU

скому градиенту

где F

в/м:

разность потенциалов между начальной и конечной точками пути As. За направление силовых линий электрического поля принято направление от положительного потенциала к отрицательному. Ускорение электрона в электрическом поле определяется из уравнения

а =- [мсек%]. (2-3)

В однородном поле, т. е. в пространстве, где напряженность электрического поля Е постоянна, скорость электрона v в любой момент времени t после начала движения от состояния покоя при t = 0 равна:

adt -

eEt т

Расстояние, проходимое электроном за время t начиная от состояния покоя при t = 0, равно

vdt

еЕ 2т

= - 0,88 • 1011 ЕР [м].

(2 5

Когда электрон имеет начальную скороси v0, направленную параллельно электрическому полю, уравнения (2-4) и (2-5) могут быть пред ставлены в виде.

, eEt v=v0 + --= т

= v0 - 1,76 10"£Y [м1 сек],

2Ue

s= v0t + jJ - 0,88

f vl [мсек],

eEt-2m

10u ЕР[м],

(2-6 (2-7

(2-8 раз

где U = - Es - полная ускоряющая ность потенциалов.

Полная кинетическая энергия электрон. КЭ, которую он будет иметь, пройдя разносп потенциалов U, независимо от однородност] поля определяется уравнением

КЭ = mv* = - Ue А~ у mv\ = = - Ue + (КЭ)„ [дж],

(2-9 (2-9а

где v0 - начальная скорость электрона, (КЭ)0 - начальная кинетическая энергия Энергия электрона обычно выражаете; в электроновольтах. Энергию в 1 электроно вольт (эв) приобретает электрон, прошедшш в ускоряющем поле разность потенциале] 1 е. 1 эв равен 1,60 • 10-19 дж. Таким образом для одного электрона уравнение (2-9) може быть написано в виде-

КЭ = U + (КЭ)0 [эв].

(2-96

= - 1,76 • WlEt [miсек].

(2-4)

Если начальная скорость электрона v0 н параллельна электрическому полю Е, то эт скорость можно разложить на составляющи упар, параллельную полю, и vmp, перпенди кулярную (нормальную) полю. Параллельна составляющая скорости ипар изменяется по воздействием поля Е и ее начальное значени соответствует v0 в уравнениях (2-6) - (2-8)



$ 2-1]

Движение электронов

Перпендикулярная составляющая скорости унор полем Е не изменяется. Движение электрона в поле этого типа будет рассмотрено далее в § 2-7, г.

Приведенные уравнения движения электрона в электрическом поле справедливы для скоростей электрона, значительно меньших скорости света, когда эффектом увеличения массы электрона согласно теории относительности можно пренебречь. Этот эффект необходимо учитывать для электронов, ускоряемых напряжением свыше 30 ООО в *.

Применение основных законов движения электрона в однородном электрическом поле поясняется следующим примером.

Пример 2-1

Энергия электрона, вылетающего с поверхности катода, равна 10 эв. Скорость его направлена перпендикулярно к поверхности катода. Другой электрод, параллельный катоду и находящийся от него на расстоянии 10 см, имеет по отношению к катоду потенциал + 1 ООО в. Найти кинетическую энергию электрона в момент, когда он достигает анода. Определить время пролета электрона, если считать, что поле между катодом и анодом однородно.

Решение

1. Определяем кинетическую энергию электрона в момент, когда он достигает анода.

Из уравнения (2-96) находим:

КЭ = U + (КЭ)0 = 1 ООО + 10 = 1 010 эв = = 1,616 • 10~1в дж.

2. Определяем начальную скорость электрона v0.

Из уравнения (2-9) находим

= ЛГ 2 (КЭ)„ ЛГ 2-10-У т У 9,11

1,87 • 10е ml сек.

,6 • 10~9

ю-"

3. Определяем конечную скорость электрона V.

Из уравнения (2-9) находим

j Г2-1010- 1,6- 10~19 "~ V 9,11 • 10 31 "~ = 1,88 • Ю7 м/сек.

4. Определяем время пролета электрона от катода к аноду.

Из уравнения (2-6) находим:

t

m(v - уа) еЕ

9,11- 1Q-31 (1,88-107 - 1,87- 10е)

~ (- 1,6-Ю-10) (- 104) ~" = 9,64 10~9 сек.

2-16. Движение электронов в однородном магнитном поле. Сила, действующая на электрон при его движении в однородном магнитном поле, определяется выражением

F = \ Bev sin 6, (2-10)

1 Более подробно о скорости электрона и влиянии теории относительности см. Spangenberg Karl А , Vacuum tubes, p. 103 - 107, McGraw-Hill Book Company, inc., New York, 1948.

где F - сила, н;

В - магнитная индукция, вб/м" (1 зб/Л12 = = 104 гс);

е - заряд электрона, к;

v - скорость электрона, м/сек;

6 - угол между направлением движения электрона и направлением магнитных силовых линий.

Магнитное поле воздействует на движущийся электрон с какой-то силой только в том случае, если электрон также имеет составляющую скорости, перпендикулярную к направлению магнитных силовых линий. Сила F, воздействующая на электрон, перпендикулярна одновременно к направлению магнитного поля и к направлению скорости электрона.

Сказанное иллюстрируется рис. 2-1. Так как сила, действующая на электрон в магнитном поле, перпендикулярна к направлению скорости электрона, то на величину скорости магнитное поле влияния не оказывает. Однако сила F вызывает изменение направления скорости электрона, оставаясь при этом всегда перпендикулярной к магнитному полю и скорости электрона.


/о cose

Рис. 2-1. Сила, действующая на электрон при его движении в однородном магнитном поле со скоростью v.



Рис 2-2. Траектории движения электронов и однородном магнитном поле. а - траектория движения электрона, начальная скорость которого v перпендикулярна направлению магнитного поля, 6 - траектория движения электрона, начальная скорость которого имеет составляющую, параллельную направлению магнитного поля.

Если начальная скорость электрона перпендикулярна к направлению однородного магнитного поля, то сила магнитного поля, действующая на электрон, заставит его двигаться по окружности, как показано на рис. 2-2, а. Радиус R окружности будет равен:

mv \ев\

[м],

(2-11)

где 7? - радиус, м;

т - масса электрона, кг; v - скорость электрона, перпендикулярная магнитному полю, м/сек; е - заряд электрона, к; В - магнитная индукция, вб/м3. При этом радиусе окружности центростремительная сила Bev равна центробежной

mvi силе ---. R



0 1 2 3 4 5 6 7 [8] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0075