Токи утечки в цепях электродов

Токи утечки, связанные с загрязнением изоляторов, не стабильны по величине и по времени; они создают дополнительное неуправляемое падение напряжений в цепях электродов, перераспределение потенциалов между электродами и искажают параметры приборов. Во всех случаях токи утечки увеличиваются при повышении температуры изоляторов и соответственно уменьшении их электрического сопротивления.

Появление токов утечки в цепи катод — подогреватель обычно вызывается: низким электрическим сопротивлением на участках контакта алундового покрытия подогревателя с керном катода (например, при нарушении целостности алундового покрытия, наличии в покрытии примесей типа магния, щелочных и других металлов, пылинок щелочных стекол); наличием трещин, пор, оголенных участков в алундовом покрытии, через которые перемещаются электроны, испускаемые нагретым керном подогревателя или катода; процессами электролиза, происходящими в алундовом покрытии.

Токи утечки между катодом и подогревателем зависят от полярности напряжения между катодом и подогревателем и схемы питания прибора.

При эксплуатации приборов на подогреватель рекомендуется подавать отрицательный потенциал относительно катода. В этом случае между подогревателем и катодом допускается разность потенциалов до 125 В (и допускается ток утечки до 30 мкА при рабочем напряжении накала).

При положительном потенциале на подогревателе относительно катода возникает термоэлектронная эмиссия с катода на подогреватель, что вызывает электролиз алундового покрытия. Электроны, испускаемые с внутренней поверхности керна катода, бомбардируют алундовое покрытие, т. е. происходит диссоциация и ионизация алунда с образованием положительных и отрицательных ионов, движущихся к противоположным электродам. При этом происходит разложение и изменение состава алундового покрытия и проникновение в него вольфрама из керна подогревателя, что вызывает резкое уменьшение электрического сопротивления изолирующего покрытия и увеличение тока утечки. В этом случае токи утечки имеют большие значения, поэтому разность потенциалов между катодом и подогревателем не должна превышать 10 В. Интенсивность процесса электролиза алунда усиливается при нагреве подогревателя постоянным током накала.

В ЭЛТ при подаче управляющего сигнала на модулятор один из выводов подогревателя обычно закорачивается с выводом катода, в этом случае сопротивление изоляции и ток утечки между катодом и подогревателем практически не влияют на параметры прибора.

При подаче управляющего сигнала на катод наличие тока утечки приводит к нарушению работоспособности прибора:

в случае, когда вывод подогревателя заземляется и не контактирует с катодом, ток утечки приводит к паразитной модуляции луча переменным напряжением накала;

в случае, когда вторичная обмотка накального трансформатора не заземляется, а соединяется с катодом через большое 100 кОм) сопротивление, ток утечки может привести к появлению на катоде переменного напряжения сети.

Однако во всех случаях большая утечка между катодом и подогревателем недопустима, она может привести к постепенному разрушению алундовой изоляции и возникновению пробоя.

Различают три формы пробоя изоляции подогревателей: электрический, тепловой и электролитический.

Электрический пробой связан с уменьшением электрического сопротивления изоляционного слоя; он наступает при определенной критической напряженности поля в толще изолятора между керном и подогревателем и обусловлен загрязнением и процессами ионизации алунда под действием тока утечки.

Тепловой пробой связан с уменьшением электрического сопротивления алундовой изоляции при повышении ее температуры сверх критического значения.

Тепловой пробой изоляции наблюдается при повышенном напряжении накала и при большой плотности тока через катод.

Электролитический пробой обусловлен снижением электрического сопротивления за счет диффузии в слой алунда ионов вольфрама из керна подогревателя, при этом образуется вольфрамат алюминия, который по своим изоляционным свойствам гораздо хуже, чем алунд.

На рис. 28.6 показана вольт-амперная характеристика алундовой изоляции, характеризующая изменение тока утечки в зависимости от напряжения накала и различной полярности напряжения между катодом и подогревателем.

Назначение прожига — удалить все дефекты, способствующие возникновению пробоев и утечек в приборе (заусенцы, острые края, микронеровности, следы напылений, микрочастицы и др.).

При прожиге между электродами прикладывается напряжение, которое в 2—2,5 раза больше рабочего напряжения при эксплуатации прибора.

Методы прожига подразделяются по принципу действия (физико-химические процессы) и по виду прикладываемого напряжения.