Электронная техника. Учебное пособие

Э л е к т р о н н а я т е х н и к а

                   У ч е б н о е п о с о б и е

 

 

                                                      Пермь 2020

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие	4
Лекция 1 Введение	5
Раздел 1 Электронные приборы
Тема 1 Электровакуумные приборы
Лекция 2 Основы электроники	9
Лекция 3 электровакуумные приборы	16
ТЕМА 2 ЭЛЕКТРОННО – ЛУЧЕВЫЕ ТРУБКИ
Лекция 4-5 электроННО – ЛУЧЕВЫЕ ТРУБКИ ТИПА С     ЭЛЕКтростатическим и магнитным управлением	35
Тема 3 физика полупроводников
Лекция 6 собственная электропроводимость	66
полупроводников. ток дрейфа
Лекция 7 примесная электропроводимость	70
полупроводников. ток диффузии
Лекция 8-9 электронно-дырочный переход	76
Тема 4 беспереходные полупроводниковые приборы
Лекция 9 полупроводниковые резисторы	85
Тема 5  полупроводниковые диоды
Лекция 11 -12 выпрямительные диоды	92
Лекция 13-14 типы полупроводниковых диодов	101
Лекция 15 типы полупроводниковых диодов	113
Тема 6  биполярные транзисторы
Лекция 16-17 принцип работы биполярного
транзистора	120
Лекция 18 схемы включения биполярного
транзистора	129
Лекция 19-20 характеристики биполярного
транзистора	135
Тема 7  полевые транзисторы
Лекция 21 принцип работы полевого транзистора
с  управляющим переходом	147
Лекция 22 принцип работы полевого транзистора
с  изолированным затвором	154
Тема 8  фототранзисторы
Лекция 23 принцип работы фототранзисторов	159
Тема 9  тиристоры
Лекция 24-25 принцип работы тиристоров	163
Тема 10  интегральные микросхемы
Лекция 26-28 ВИДЫ имс	170
Тема 11  оптоэлектронные приборы
Лекция 29 электровакуумные фотоэлементы	185
Лекция 30-31 дисплеи, оптроны	193
тема 12 приборы свч
лекция 32 клистроны	202
лекции 33-34 магнетроны, лбв и лов	217
Раздел 2 усилители и генераторы
Тема 13  усилители напряжения
Лекция 35-36 типы усилителей	252
Лекция 37-38 типы усилителей и их особенности	271
Тема 14  генераторы гармонических колебаний
Лекция 39-40 типы генераторов и их особенности	286
Раздел 3 импульсная техника
Тема 15  электронные ключи и формирование
импульсов
Лекция 41 характеристики импульсных
сигналов	301
Лекция 42 электронные ключи	306
Тема 16  релаксационные генераторы
Лекция 43 генераторы линейно изменяющегося
напряжения	311
Лекция 44 мультивибратор и блокинг-генератор	315
Лекция 45 триггер и логические элементы	320
заключение	328
литература	329

 

                   

 

            ПРЕДИСЛОВИЕ

Содержание настоящего учебного пособия соответствует программе курса «Электронная техника». В основу пособия положен многолетний опыт преподавания курса в Пермском радиотехническом колледже имени Попова А.С. (ПРК).

В пособии  освещаются устройство, физические процессы, характерис-тики, параметры и простейшие схемы применения основных электронных приборов, используемых в различных электронных устрой-ствах. Здесь рассматриваются также электронные приборы для сверх-высоких частот (СВЧ), различные виды усилителей и генераторов, а также некоторые устройства импульсной техники.

Автор выражает глубокую благодарность преподавателям: кандидату технических наук Ширяеву Ю. Н., а также Богданову А.Н. за ценные замечания и полезные советы. Кроме того, автор выражает благодарность товарищам по работе за их критические высказывания, помощь и под-держку.

 

                                                                                Автор

 

  Лекция 1 ВВЕДЕНИЕ

Радиоэлектроника как отрасль науки и техники сформировалась в середине ХХ столетия в результате слияния радиотехники и электроники.

Радиотехника занимается изучением электромагнитных  колебаний и волн, а также их использованием для передачи и приёма сигналов информации. Самостоятельными направлениями радиотехники, основанными на единых методах и технических средствах, являются радиосвязь и телевидение, радиолокация и радионавигация, автоматика и вычислительная техника, радиоуправление и радиотелеметрия.

Электроника  изучает взаимодействие электронов и электромагнитных полей, являющееся физической основой работы электровакуумных, газоразрядных (ионных) и полупроводниковых приборов, интегральных микросхем (ИМС) и операционных усилителей (ОУ).

Развитие радиоэлектроники в ХХ веке было подготовлено трудами нескольких поколений великих учёных – физиков и математиков, работавших во второй половине ХVIII века. Основоположниками радиоэлектроники с полным правом можно считать Кулона (1736 – 1806), Фарадея (1791 – 1867), Максвелла (1831 – 1879), Герца (1857 – 1894), Попова (1859 – 1906), Маркони (1874 – 1937).

Так, первые радиотехнические эксперименты, выполненные Герцем в 1886 году, полностью согласовывались с теоретическими выводами Максвелла о том, что распространение электромагнитной энергии происходит со скоростью света в виде электромагнитных волн. В 1897 году Попов, осуществив радиосвязь между двумя кораблями, практически подтвердил теорию. При этом используемая Поповым радиоаппаратура имела антенны, элементы настройки приёмника на частоту передатчика и выходные приборы.

В 1904 году для детектирования электрических сигналов был применён, незадолго до этого изобретённый, электровакуумный диод, а в 1906 году в результате введения в диод сетки был создан триод – электронная лампа, способная усиливать электрический сигнал.

В 1924 году был разработан и изготовлен тетрод – электронная лампа с двумя сетками, обладающая более широким частотным диапазоном и лучшими параметрами, чем триод. В 1931 году был создан пентод, прибор, имеющий три сетки.

По современной классификации радиоэлектронную аппаратуру (РЭА), выполненную на электронных лампах относят к первому поколению.

Большую роль в развитии ламповой техники сыграли русские и советские учёные первой половины ХХ века. Так в 1914 году под руко-водством Папалекси были созданы электронные лампы для усиления и генерирования электрических колебаний, а в 1921 году Бонч – Бруевич впервые в мире разработал мощные генераторные лампы с медным анодом, охлаждаемым водой. Одновременно разрабатывалась теория мощных электронных генераторов и радиопередатчиков, не утратившая своего значения и сегодня. Особые заслуги в этих работах принадлежат Шулейкину и Бергу.

В 1907 году Розинг высказал идеи, лежащие в основе современных систем электронного телевидения, которые были реализованы после разработки и изготовления Рожанским в 1911 году одной из первых электронно-лучевых трубок (ЭЛТ).

В 1931 году под руководством Рожанского был разработан и изготовлен первый клистрон, а в 1935 году Алексеевым и Маляровым был изготовлен магнетрон. До настоящего времени клистроны и маг-нетроны являются основными приборами, используемыми в радиолока-ции для генерирования мощных колебаний в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн.

Новые открытия в радиоэлектронике были сделаны вскоре после второй Мировой войны.

Так в 1948 году американские учёные Бардин и Браттейн открыли транзисторный эффект  и получили первый точечный транзистор, в 1949 – 1950 годах американский физик Шокли разработал и изготовил плоскостной биполярный транзистор, а в 1952 году – полевой (униполярный) транзистор.

Несколько позже были разработаны  и стали широко использоваться тиристоры – полупроводниковые приборы, коммутирующие мощные электрические цепи под действием маломощного сигнала управления, туннельные диоды – приборы предназначенные для усиления и генерирования электрических колебаний, полупроводниковые стабилитроны, превосходящие по многим параметрам газоразрядные стабилитроны, варикапы – полупроводниковые конденсаторы, управляемые электрическим сигналом, варисторы – нелинейные полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от приложенного напряжения, оптроны, объединяющие источник и приёмник света, светоизлучающие диоды, преобразующие электрические сигналы в видимое или инфракрасное излучение, а также электровакуумные, газоразрядные и полупроводниковые приборы, служащие для отображения сигналов информации.

Радиоэлектронную аппаратуру, выполненную на транзисторах, относят к аппаратуре второго поколения.

В пятидесятые годы были разработаны ИМС, представляющие собой функционально законченные изделия – усилители, генераторы, логические элементы и другие. Использование ИМС позволило резко сократить габариты и массу РЭА, повысить её надёжность и экономичность по сравнению с РЭА первого и второго поколений.

РЭА, выполненная на ИМС, относится к аппаратуре третьего поколения.

Разработка и производство больших (БИС) и сверхбольших (СБИС) интегральных микросхем   в значительной степени изменили подход к созданию РЭА различного назначения. БИС и СБИС, многократно увеличивающие плотность монтажа РЭА, не могут рассматриваться как совокупность множества полупроводниковых приборов и других элементов, а являются едиными функционально законченными устройствами, возможности которых не ограничены.

РЭА, выполненная на БИС и СБИС, относится к аппаратуре четвёртого поколения.

Дальнейшее развитие радиоэлектроники  обусловлено совершенствованием элементной базы и разработкой на её основе персональных компьютеров (ПК) пятого поколения, быстродействие которых будет достигать сотен миллиардов операций в секунду. Ввод информации в такие ПК на естественном языке значительно упростит общение человека с машиной.

Проектируются сверхвысокопроизводительные ПК и их сети, что в значительной степени расширит возможности коллективного и между-народного пользования базами данных, хранящихся в национальных системах памяти, обмена этими данными и вычислительными мощностями.

Дальнейшим развитием электронных приборов станет применение приборов созданных на основе нанотехнологий. Приборы и аппаратура, созданные на основе нанотехнологий, будут относиться к аппаратуре пятого поколения. Интерес к этой области связан как с принципиально новыми фундаментальными научными проблемами и физическими явлениями, так и с перспективами создания на основе открытых уже явлений новых квантовых устройств и систем с широкими функциональными возможностями для оптоэлектроники, измерительной техники и информационных технологий нового поколения, средства связи, и прочее.

Назначение и типы ЭЛТ.

Электронно – лучевыми приборами (ЭЛП) называют такие электро-вакуумные приборы, принцип действия которых основан на использовании узкого  пучка летящих с большой скоростью электронов (так называемого «электронного луча»).

Наиболее распространённым электронно – лучевым прибором является приёмная ЭЛТ. В приёмных ЭЛТ электронный луч, падая на люминес-цирующий экран, вызывает свечение экрана в точке падения. Приёмные трубки предназначены для преобразования электрических сигналов в видимое изображение.

Электронный луч под воздействием электрического или магнитного поля  может почти мгновенно изменять направление своего движения, так как масса электронов ничтожна. Поэтому приёмная ЭЛТ является безынерционным прибором. Это позволяет использовать её для наблю-дения процессов весьма малой длительности (до десятых и сотых долей мксек).

Приёмные ЭЛТ классифицируют по способу фокусировки и отклоне-ния электронного луча, по длительности послесвечения экрана, а также по некоторым электрическим и конструктивным параметрам.

По способу фокусировки и отклонения электронного луча ЭЛТ делятся на три основных типа:

- трубки с электростатическим управлением, в которых для фокусировки и отклонения луча используется электрическое поле.

- трубки с магнитным управлением, в  которых для фокусировки и отклонения луча используется магнитное поле.

- трубки с комбинированным управлением, в которых для фокусировки луча используется электрическое поле, а для отклонения луча исполь-зуется магнитное поле.

   Под длительностью послесвечения экрана обычно понимают время, в течении которого яркость экрана после удаления луча уменьшается до 1% первоначального.

По длительности послесвечения различают:

- ЭЛТ с очень коротким послесвечением – менее  сек;

- ЭЛТ с коротким послесвечением – от до  сек;

- ЭЛТ со средним послесвечением – от до  сек;

- ЭЛТ с длительным послесвечением – от до 15 сек;

- ЭЛТ с очень длительным  послесвечением – свыше 15 сек.

 

 2. Устройство ЭЛТ с электростатическим управлением.

ЭЛТ состоит из трёх основных элементов:

а) электронной пушки, создающей узкий электронный луч, направленный вдоль трубки;

б) отклоняющей системы (устройства для отклонения электронного луча от оси трубки);

в) флуоресцирующего экрана для индикации положения электронного луча.

Устройство ЭЛТ с электростатическим управлением показано на рис.2.1.

Рассмотрим назначение и устройство отдельных элементов трубки.

    Баллон трубки имеет цилиндрическую форму с расширением в виде конуса или в виде цилиндра большого диаметра. На внутреннюю поверхность основания  расширенной части нанесён люминесцентный экран ЛЭ – слой веществ, способных излучать свет под ударами электронов. Внутри трубки расположены электроды, имеющие выводы, как правило, на штырьки цоколя (для упрощения на рисунке выводы проходят непосредственно через стекло баллона).

 

 

 

Рис.2.1. Принцип устройства (а) и условное графическое обозначение (б) электростатической электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

    

Катод К обычно бывает оксидный косвенного накала в виде цилиндра с подогревателем. Вывод катода иногда совмещён с одним выводом подогревателя. Оксидный слой нанесён на донышко катода. Вокруг катода располагается управляющий электрод, называемый модулятором (М), цилиндрической формы с отверстием в донышке. Этот электрод служит для управления плотностью электронного потока и для предварительной фокусировки его. На модулятор подаётся отрицательное напряжение (десятки вольт). С увеличением этого напряжения всё больше электронов возвращается на катод. При некотором отрицательном напряжении на модуляторе трубка запирается.

Следующие электроды, также цилиндрической формы, являются анодами. В простейшем случае их два. На втором аноде напряжение бывает от 500 В до нескольких киловольт (иногда 10 – 20 кВ), а на первом аноде   напряжение в несколько раз меньше. Внутри анодов перегородки с отверстиями (диафрагмы). Под действием ускоряющего поля анодов электроны приобретают значительную скорость. Окончательная фокусировка электронного потока осуществля-ется с помощью неоднородного электрического поля в пространстве между анодами, а также благодаря диафрагмам. Более сложные фокусирующие системы содержат большее число цилиндров.

Система, состоящая из катода, модулятора и анодов, называется электронным прожектором (электронной пушкой) и служит для создания электронного луча, т.е. тонкого потока электронов, летящих с большой скоростью от второго анода к люминесцентному экрану.

На пути электронного луча поставлены под прямым углом друг к другу две пары отклоняющих пластин и . Напряжение, подведённое к ним, создаёт электрическое поле, отклоняющее электронный луч в сторону положительно заряженной пластины. Поле пластин является для электронов поперечным. В таком поле электроны движутся по параболическим траекториям, а, выйдя из него, далее движутся по инерции прямолинейно, т.е. электронный луч получает угловое отклонение. Чем больше напряжение на пластинах, тем сильнее отклоняется луч и тем больше смещается на люминесцентном экране светящееся, так называемое электронное пятно, возникающее от ударов электронов.

Пластины отклоняют луч по вертикали и называются пластинами вертикального отклонения (пластинами «игрек»), а пластины  – пластинами горизонтального отклонения (пластинами «икс»). Одна пластина каждой пары иногда соединяется с корпусом аппаратуры (шасси), т.е. имеет нулевой потенциал. Такое включение пластин называется несимметричным. Для того чтобы между вторым анодом и корпусом не создавалось электрическое поле, влияющее на полёт электронов, второй анод обычно также бывает соединён с корпусом. Тогда при отсутствии напряжения на отклоняющих пластинах между ними и вторым анодом  не будет никакого поля, действующего на электронный луч.

Поскольку второй анод соединён с корпусом, то катод, имеющий высокий отрицательный потенциал, равный напряжению второго анода, должен быть хорошо изолирован от корпуса. При включённом питании прикосновение к проводам катода, модулятора и цепи накала опасно. Так как на электронный луч могут влиять посторонние электрические и магнитные поля, то трубку часто помещают в экранирующий чехол из мягкой стали.

Свечение люминесцентного экрана объясняется возбуждением атомов вещества экрана. Электроны, ударяя в экран, передают свою энергию атомам экрана, в которых один из электронов переходит на одну из более удалённых от ядра орбиту. При возвращении электрона обратно, на свою орбиту, выделяется квант лучистой энергии (фотон) и наблю-дается свечение. Это явление называется катодолюминесцецией, а вещества, святящиеся под ударами электронов, называются катодолюми-нофорами или просто люминофорами.

Электроны, попадающие на экран, могут зарядить его отрицательно и создать тормозящее поле, уменьшающее их скорость. От этого уменьшится яркость свечения экрана и может вообще прекратиться попадание электронов на экран. Поэтому необходимо снимать отрица-тельный заряд с экрана. Для этого на внутреннюю поверхность баллона наносится проводящий слой. Он обычно бывает графитовым и называ-ется аквадагом. Аквадаг соединяется со вторым анодом. Вторичные электроны, выбиваемые из экрана ударами первичных электронов, летят к проводящему слою. После ухода вторичных электронов потенциал экрана обычно близок к потенциалу проводящего слоя. В некоторых трубках имеется вывод от проводящего слоя (ПС на рис.), который можно использовать в качестве дополнительного анода с более высоким напряжением. При этом электроны дополнительно ускоряются после отклонения в системе отклоняющих пластин (послеускорение).

Проводящий слой исключает образование на стенках баллона отрицательных зарядов от попадающих туда электронов. Эти заряды могут создавать дополнительные поля, нарушающие нормальную работу трубки. Если в трубке проводящего слоя нет, то вторичные электроны уходят с экрана на отклоняющие пластины и второй анод.

Все электроды трубки обычно монтируют с помощью металлических держателей и изоляторов на стеклянной ножке трубки.

 

                       3. Цепи питания ЭЛТ.

Цепи питания электростатической ЭЛТ показаны на рис. 2.2. Постоянные напряжения подаются на электроды от двух выпрямителей и . Первый должен давать высокое напряжение (сотни и тысячи вольт) при токе единицы миллиампер, источник  – напряжение, в несколько раз меньшее. От этого источника питаются также и другие каскады, работающие совместно с трубкой. Поэтому он рассчитан на ток в десятки миллиампер.

Питание электронного прожектора осуществляется через делитель, состоящий из резисторов , , и . Их сопротивление обычно большое (сотни килоом), чтобы делитель потреблял небольшой ток. Сама трубка также потребляет малый ток: в большинстве случаев десятки и сотни микроампер.

Переменный резистор является регулятором яркости. Он регули-рует отрицательное напряжение модулятора, которое снимается с правого участка . Увеличение этого напряжения по абсолютному значению уменьшает число электронов в луче и, следовательно, яркость свечения.

    Для регулирования фокусировки луча служит переменный резистор , с помощью которого изменяют напряжение первого анода. При этом изменяется разность потенциалов, а следовательно, и напряжённость поля между анодами. Если, например, понижать потенциал первого анода, то разность потенциалов между анодами возрастёт, поле станет сильнее и его фокусирующее действие увеличится. Поскольку напряжение первого анода не следует уменьшать до нуля или увеличивать до напряжения второго анода , в делитель введены резисторы и .

         Напряжение второго анода лишь немного меньше, чем напряжение (разница – падение напряжения на резисторе ). Следует помнить, что скорость электронов, вылетающих из прожектора, зависит   только от напряжения второго анода, но не от напряжения модулятора и первого анода. Некоторое число электронов попадает на аноды, особенно если аноды с диафрагмами. Поэтому в цепях анодов протека-ют токи в доли миллиампера и замыкаются через источник . Например, электроны тока первого анода движутся в направлении от катода к аноду, затем через правый участок резистора   и через резистор к плюсу источника , далее внутри него и через резистор к катоду.

Рис. 2.2. Питание электростатической трубки от двух источников.

 

Для начальной установки светящегося пятна на экране служат переменные резисторы    и , подключённые к источнику . Движки этих резисторов через резисторы   с большим сопро-тивлением подключены к отклоняющим пластинам. Кроме того, с помощью резисторов   и , имеющих одинаковое сопротивление, устанавливается точка нулевого потенциала, соединённая с корпусом. У резисторов   и   на концах получаются потенциалы +0,5  и −0,5 , а их средние точки имеют нулевой потенциал. Когда движки резисто-ров   и   находятся в среднем положении, то на отклоняющих пластинах напряжение равно нулю. Смещая движки от среднего положе-ния, можно подавать на пластины различные напряжения, отклоняющие электронный луч по вертикали или горизонтали  и устанавливающие светящееся пятно в любой точке экрана.

На отклоняющие пластины через разделительные конденсаторы    и  подаётся также переменное напряжение. Без конденсаторов отклоня-ющие пластины шунтировались бы по постоянному напряжению внут-ренним сопротивлением источника переменного напряжения. При малом внутреннем сопротивлении постоянное напряжение на отклоняющих пластинах резко уменьшилось бы. С другой стороны, источник перемен-ного напряжения иногда даёт и постоянное напряжение, которое нежела-тельно подавать на отклоняющие пластины. Во многих случаях недопустимо, чтобы в источник переменного напряжения попадало постоянное напряжение, имеющееся в цепях отклоняющих пластин.

Резисторы   включают для того, чтобы увеличить входное сопротивление отклоняющей системы для источников переменного напряжения. Без таких резисторов эти источники были бы нагружены на значительно меньшее сопротивление, создаваемое только резисторами   и резисторами . При этом резисторы   не понижают постоянное напряжение, подаваемое на отклоняющие пластины, так как через них не протекают постоянные токи.

Полезным током является ток электронного луча. Электроны этого тока движутся от катода к люминесцентному экрану и выбивают из последнего вторичные электроны, которые летят на проводящий слой и далее движутся в направлении к плюсу источника , затем через его внутреннее сопротивление и резистор   к катоду.

Питание электродов трубки может быть выполнено и по другим вариантам, например от одного источника высокого напряжения.

 

                4. Электронные прожекторы.

     Электронный прожектор представляет собой электронно-оптическую систему, состоящую из нескольких электростатических электронных линз. Каждая линза образована неоднородным электрическим полем, которое вызывает искривление траекторий электронов, а также ускоряет или тормозит электроны.

Простейший прожектор содержит две электронные линзы. Первая линза – линза предварительной фокусировки, образованная катодом, модулятором и первым анодом. На рис. 2.3 изображено поле в этой части прожектора. Эквипотенциальные поверхности показаны сплошными

           

            Рис. 2.3. Первая линза электронного прожектора      

 

линиями, а силовые линии – штрихами. Как видно, часть силовых линий от первого анода  идёт к объёмному заряду около катода, а остальные к модулятору, который имеет более низкий отрицательный потенциал, нежели катод. Линия ББ' условно делит поле на две части. Левая часть поля фокусирует электронный поток и придаёт скорость электронам. Правая часть поля дополнительно ускоряет электроны и несколько рассеивает их. Но рассеивающее действие слабее фокусирующего, так как в правой части поля электроны движутся с большей скоростью.

Рассматриваемое поле аналогично системе  двух линз – собирающей и рассеивающей. Собирающая линза сильнее рассеивающей, и в целом система является фокусирующей. Однако движение электронных потоков происходит по иным законам, нежели преломление световых лучей в линзах.

  На рис. 2.4 показаны траектории электронов для крайних электронных пучков, выходящих из катода. Электроны движутся по криволинейным траекториям. Их потоки фокусируются и пересекаются в небольшой области, которая называется первым пересечением или скрещением и в большинстве случаев находится между модулятором и первым анодом.

           Рис. 2.4. Траектория электронов в первой линзе электронного прожектора.

 

Первая линза короткофокусная, так как скорость электронов в ней сравнительно невелика, и их траектории искривляются достаточно сильно.

С увеличением отрицательного напряжения модулятора  по абсолютному значению повышается потенциальный барьер около катода и всё меньшее число электронов способно его преодолеть. Уменьшается катодный ток, а следовательно, ток электронного луча и яркость свечения экрана. Потенциальный барьер повышается в меньшей степени у центральной части катода, так как здесь сильнее влияет ускоряющее поле, проникающее от первого анода через отверстие модулятора. При некотором отрицательном напряжении модулятора потенциальный барьер у краёв катода повышается настолько, что электроны уже не могут его преодолеть. Рабочей остаётся только центральная часть  катода. Даль-нейшее увеличение отрицательного напряжения уменьшает площадь рабочей части катода и, в конце концов, сводит её к нулю, т.е. трубка запирается. Таким образом, регулирование яркости связано с изменением площади рабочей поверхности катода.

Рассмотрим фокусировку электронного луча во второй линзе, т.е. в системе двух анодов (рис.2.5, а). Линия ББ' делит поле между анодами     

                

Рис.2.5. Вторая фокусирующая линза электронного прожектора.

 

на две части. В левую часть поля поступает расходящийся электронный поток, который фокусируется, а в правой части поля происходит рас-сеивание электронного потока. Рассеивающее действие слабее фокуси-рующего, так как скорость электронов в правой части выше, чем в левой части. Всё поле подобно оптической системе, состоящей из собирающей и рассеивающей линзы (рис. 2.5, б). Поскольку скорости электронов в поле между анодами высокие, то система оказывается длиннофокусной. Это и требуется, так как необходимо сфокусировать электронный пучок на экран, находящийся довольно далеко.

При повышении разности потенциалов между анодами (уменьшении напряжения первого анода) напряжённость поля увеличивается и фокусирующее действие усиливается. Можно регулировать фокусировку изменением напряжения на втором аноде, но это неудобно, так как будет изменяться скорость электронов, вылетающих из прожектора, что приведёт к изменению яркости свечения на экране и повлияет на отклонение луча отклоняющими пластинами.

Недостаток описанного прожектора – взаимное влияние регулирования яркости и фокусировки. Изменение потенциала первого анода влияет на яркость, так как этот анод своим полем воздействует на потенциальный барьер около катода. А изменение напряжения модулятора сдвигает вдоль оси трубки область первого пересечения электронных траекторий, что нарушает фокусировку. Кроме того, регулирование яркости изменяет ток первого анода, а так как в его цепь включены резисторы с боль-шими сопротивлениями, то изменяется напряжение на нём, что приводит к его расфокусировке. Изменение тока второго анода не влияет на фокусировку, так как в цепь этого анода не включены резисторы и, следовательно, напряжение на нём не может изменяться.

В настоящее время применяют прожекторы, в которых между модулятором и первым анодом поставлен  дополнительный, ускоряющий (экранирующий) электрод (рис.2.6). Он соединён со вторым анодом, и напряжение на нём постоянно. Благодаря экранирующему действию этого электрода изменение потенциала первого анода при регулировании фокусировки практически не изменяет поле у катода.

Фокусирующая система, состоящая из ускоряющего электрода и двух анодов, работает следующим образом. Поле между первым и вторым анодом такое, как показано на рис.2.5,а. Оно осуществляет фокусировку так, как было объяснено ранее. Между ускоряющим электродом и первым анодом имеется неоднородное поле, подобно полю между анодами, но не ускоряющее, а тормозящее. Электроны, влетающие в это поле расходящимся потоком, в левой половине поля рассеиваются, а в правой – фокусируются. При этом фокусирующее действие сильнее рассеивающего, так как в правой половине поля скорость электронов меньше. Таким образом, на участке между ускоряющим электродом и первым анодом также происходит фокусировка. Чем ниже напряжение первого анода, тем выше напряжённость поля и сильнее фокусировка.