Тиратрон

В тиратронах тлеющего разряда ток проходит через газ, ионизированный тлеющим разрядом. Баллон тиратрона наполнен смесью инертных газов (такое же наполнение имеет стабилитрон тлеющего разряда). Анод выполнен в виде металлического цилиндра, внутри которого расположен катод в виде петли тонкой проволоки со специальным покрытием, облегчающим зажигание газового разряда. На катод надет металлический цилиндр меньшего диаметра, выполняющий роль сетки (конструкцию тиратрона МТХ-90 см на иллюстрации). Такие тиратроны не требуют нагревания катода, поэтому они имеют ещё одно название — тиратроны с холодным катодом. Тиратроны тлеющего разряда относятся к маломощным тиратронам. Они применяются в устройствах автоматики для индикации (от одиночных контрольных ламп до матричных аналого-цифровых панелей с динамическим управлением) и выполнения логических функций. Особые комбинации управляющих электродов и газоразрядных трубок позволяют реализовать на тиратроне логические функции И, ИЛИ, НЕТ, задержку прохождения импульса. Независимо от конструктивного исполнения, любой тиратрон может работать ячейкой памяти, индикатором, усилителем тока (ключом) и нормализатором сигналов.

Тиратроны различаются способом подачи управляющего сигнала (способом поджига)

• тиратроны, управляемые током (трёхэлектродные)
• тиратроны, управляемые напряжением (четырёхэлектродные)

а также

• управляемые положительными напряжениями
• управляемые отрицательными напряжениями

Для снижения величины управляющего тока внутрь тираторона иногда вводят радиоизотопный источник ионизирующего излучения.

В отечественных телевизорах серии УЛПТ-61-II в качестве задающего генератора кадровой развёртки применялись тиратроны тлеющего разряда типа ТХ4Б. К сожалению, конструкция этого узла была выполнена неудачно, что приводило к ненадежной работе кадровой синхронизации при незначительном износе катода тиратрона. Это привело разработчиков к отказу от тиратрона в пользу схем на электронных лампах. Для ремонта телевизоров с тиратронами иногда применялись разработанные радиолюбителями изменения схемы, повышающие стабильность работы кадровой развертки при износе тиратрона.

Индикаторные тиратроны — особый класс тиратронов тлеющего разряда, предназначенных, как и следует из их названия, не столько для коммутации электрических цепей, сколько для индикации. В отличие от простых неоновых ламп, они способны управляться пониженными напряжениями, а также запоминать своё состояние, разгружая управляющую ими вычислительную систему для выполнения других задач. Некоторые индикаторные тиратроны являются люминофорными, и позволяют получать цвета, отличные от свойственного неону оранжево-красного.

Хотя ничто не мешает применять для индикации практически любой подходящий по параметрам тиратрон тлеющего разряда, выполненный в прозрачном баллоне, использование в этом качестве именно специальных, индикаторных тиратронов позволяет получить значительно лучшие эргономические и эстетические показатели.

Отечественные индикаторные тиратроны представлены моделями: МТХ-90 — трёхэлектродный (данный тиратрон до сих пор используется в устройствах железнодорожной автоматики в блоке выдержки времени БВМШ, в качестве активного элемента релаксационного генератора в устройствах автоматического периодического срабатывания стробоскопов на импульсной лампе, в генераторах высокого напряжения некоторых ионизаторов воздуха, в качестве источника света и одновременно активного элемента релаксационного генератора в приборах для фототерапии, в сенсорных устройствах, где он открывается при воздействии на сетку наводок от прикосновения пальца к сенсору, подключённому к сетке через сопротивления в 1 МОм (наличие этого сопротивления обязательно!) и др.), ТХ5Б — четырёхэлектродный, ТХ16Б — пятиэлектродный, ТХ17Б — пятиэлектродный люминофорный зелёный, ТХ18А — трёхэлектродный, ТХ19А — шестиэлектродный люминофорный, существует в вариантах ТХ19АЖ — жёлтый, ТХ19АЗ — зелёный, ТХ19АК — красный, ТХИ2С — четырёхэлектродный, ИТС1 — семисегментный люминофорный (зелёный) газоразрядный индикатор с функцией запоминания состояния каждого сегмента по принципу тиратрона.

Эти тиратроны имеют ещё одно название — тиратроны дугового разряда. В отличие от тиратронов тлеющего разряда (тиратронов с холодным катодом), тиратроны с накаленным катодом имеют подогревный катод. Баллон тиратрона наполняется парами ртути, инертными газами (используются неон, ксенон, криптон-ксеноновая смесь, аргоно-ртутная смесь) или водородом. Газовый разряд в тиратронах относится к классу несамостоятельных дуговых разрядов, т.е. разряд в этом случае происходит при пониженном давлении и поддерживается термоэлектронной эмиссией с катода. В тиратронах может использоваться как катод косвенного накала (подогреваемый нитью накаливания), так и катод прямого накала ленточной конструкции (выполненный из металлической ленты). Расположение витков ленты подбирается так, чтобы поток ионов газа был направлен параллельно поверхности ленты. Этот прием используется для защиты поверхности катода от разрушения ионами газа. Напряжение питания для подогрева катода выбрано низким (до пяти вольт) потому, что при более высоких напряжениях возможно зажигание газового разряда в баллоне между выводами катода. Это явление называется пробоем катода.

Тиратроны с накаленным катодом относятся к разряду мощных тиратронов и применяются для управления большими токами. Ранее они широко применялись в промышленной электронике и электротранспорте в схемах управляемых выпрямителей и силовых коммутаторов. В настоящее время тиратроны с накаленным катодом почти полностью вытеснены тиристорами, выполняющими те же функции. Кроме того, мощные тиратроны обычно имели наполнение с парами ртути, и в настоящее время использование таких приборов запрещено. Теперь мощные тиратроны выпускаются с водородным наполнением и применяются для управления токами очень большой величины при высоких напряжениях (в таких условиях тиристоры работать не способны). Примером такого тиратрона является мощный тиратрон, показанный на фотографии.

• Применение ртутных тиратронов в наши дни запрещено.
• Импульсные водородные тиратроны широко применяются как коммутирующие ключи в линейных модуляторах