Оптоэлектронные средства передачи и обработки информации.
Электроника-1
Злобина А.Ф.
Кафедра ЭП
Томск-2001

Эмиссионная электроника.

№ 1
Термокатод имеет температуру Т = 1000К и эффективную работу выхода θ_эф=1 эВ. Определить плотность тока термоэмиссии, если D = 1?
• 1.1*10⁷ A/м².

№ 2
Атом в метастабильном состоянии имеет энергию 4.4 эВ. Определить λ фотона, необходимую для перехода атома в другое метастабильное состояние с энергией 4.2 эВ?
• 6.2*10^-6 м.

№ 3
Найти максимальную энергию электронов, выходящих с поверхности фотокатода под действием монохроматического пучка света с λ=3,0*10^-6 м при эффективной работе выхода катода θ_эф=1 эВ?
• 0 эВ.

№ 4
На фотокатод с эффективной работой выхода θ_эф=1,0 эВ падает пучок света (монохроматический), под действием которого из фотокатода вылетают электроны со скоростью 700 км/с. Определить длину волны падающего света?
• 5.2*10^-7 м.

№ 5
Оценить плотность тока термоэмиссии с фотокатода при температуре 27°С (θ_эф=1 эВ)?
• 1.7*10^-6 A/м².

№ 6
Катод имеет эффективную работу выхода θ_эф=2,5 эВ, температуру 2000 К. При приложении электрического поля эффективная работа выхода уменьшилась на 0.5 эВ. Определить плотность тока эмиссии при наличии поля, если D = 1?
• 4.36*10⁷ A/м².

№ 7
При какой напряженности электрического поля будет наблюдаться автоэлектронная эмиссия из катода, если эффективная работа выхода его 1,2 эВ? (ε₀=8,85*10^-12 Ф/м).
• 1*10⁹ В/м.

№ 8
Как изменится эффективная работа выхода катода, если между катодом и анодом приложено напряжение 100 кВ, а расстояние между катодом и анодом 0.2 см? (ε₀=8,85*10^-12 Ф/м).
• уменьшится на 0.26 эВ.

№ 9
Термокатод, работающий при температуре Т = 2500 К, обеспечивает плотность тока. Во сколько раз изменится эта плотность, если приложить поле Е=10⁷ В/м?
• увеличится в 1.73 раза.

№ 10
Ток эмиссии катода Iк = 25 мА, все электроны достигают анода. Оценить ток во внешней цепи анода, если σ=3?
• 25 мА.

Движение заряженных частиц в полях.

№ 1
За какое время электрон, прошедший разность потенциалов 1 В, сможет преодолеть 10 км, если после ускорения он движется с постоянной скоростью?
• 1.7*10^-2 с.

№ 2
Определите:
1) скорость электрона с энергией 8 эВ;
2) скорость протона с энергией 10⁴ эВ?
• V_э = 1.68*10⁶ м/с; V_пр = 1.68*10⁶ м/c.

№ 3
При прохождении какой разности потенциалов электрон разовьет скорость 200 км/с, если начальная скорость V₀= 0?
• 0.1 В.

№ 4
Электрон имеет скорость V=4,2*10⁶ м/c. Определите потенциал анода, при котором электрон не сможет попасть на анод?
• U = -50 В.

№ 5
Ион проходит ускоряющую разность потенциалов 50 В, а потом движется в пространстве, где поле отсутствует, пролетая d=5 м за t=5*10^-6 c. Найти массу иона?
• 1.6*10^-29 кг.

№ 6
При каком ускоряющем напряжении масса электрона увеличится в конце пути на 15%?
• U = 7.38*10⁴ В.

№ 7
Электрон, пройдя через сетку, потенциал которой U_с=+30 В, попадает в поле анода U_а=+300 В. Какую энергию будет иметь электрон в плоскости анода?
• 300 эВ.

№ 8
Электрон с начальной скоростью V₀=0 движется в диодном промежутке (U_а=200 В, dак=5 см). Какое расстояние должен пройти электрон в электрическом поле, чтобы ионизировать атом, если потенциал ионизации газа U_i=20 В?
• 0.5 см.

№ 9
Электрон с начальной скоростью V₀=5*10⁷ м/с в электрическом поле проходит разность потенциалов 1 кВ. Будет ли электрон ускоряться?
• нет.

№ 10
Ион имеет начальную скорость V₀=0, массу m=5*10^-25 кг. Какую скорость будет иметь ион в плоскости анода, если U_а=+200 В?
• 0 км/с.

Диодный промежуток.

№ 1
Диодный промежуток работает в режиме насыщения при U_а=70 В, I_а=10 мА. До какого значения надо поднять напряжение на аноде, чтобы на аноде рассеивалась мощность Р_а=2 Вт?
• 200

№ 2
Нагрузочная прямая на анодной характеристике диода пересекает ось ординат при I_а=15 мА. Определить напряжение источника питания Е_а, если половина его падает на сопротивлении нагрузки, а R₀=10 кОм?
• 150

№ 3
В диодном вакуумном промежутке, работающем в режиме пространственного заряда, при U_а=150 В, Р_а=1,6 Вт. Расстояние между катодом и анодом увеличили в два раза. Какой станет мощность, рассеиваемая на аноде?
• 0.4

№ 4
В диодном промежутке ток эмиссии с катода I_э=10 мА, а при U_а=70 В ток анода равен I_а=5 мА. Определить Р_а, если расстояние между катодом и анодом уменьшили в три раза.
• 0.7

№ 5
В диодном промежутке определить R_i, если при U_а=50 В; R₀=0,5 кОм, а при U_а=60 В Р_а=7,2 Вт.
• 0.5 кОм.

№ 6
Точка пересечения нагрузочной прямой с осью тока I_а=10 мА. Напряжение источника питания Е_а=100 В. Определить мощность, выделяющуюся на аноде, если половина напряжения источника питания падает на R_н.
• 0.25

№ 7
В диодном промежутке на анод подано напряжение U_а=200 В. Каким стал ток анода после включения R_н=4R₀, если нагрузочная прямая пересекает ось токов при I_а=50 мА.
• 40 мА.

№ 8
В диодном промежутке на анод подано напряжение U_а=150 В. Каким стал ток анода после включения R_н=1,5R₀, если нагрузочная прямая пересекает ось токов при I_а=50 мА.
• 30 мА.

№ 9
Диодный промежуток работает в режиме U_н=6 В, I_н=2 А, эффективность катода Н=5 мА/Вт. Определить ток эмиссии катода.
• 60 мА.

№ 10
В диодном промежутке определить R_i, если при U_а=100 В сопротивление постоянному току R₀=10 кОм, а при U_а=150 В, Р_а=3 Вт.
• 5 кОм.

Токопрохождение в триодной системе.

№ 1
Триодный промежуток работает в режиме, при котором S=3 мА/В, R_i=15 кОм, R₀=20 кОм, Р_а=1,62 Вт, U_с=-2 В. Определите действующее напряжение триода при этих параметрах.
• (2)

№ 2
Как изменится анодный ток в триодной системе с параметрами μ=50 и R_i=25 кОм, если напряжение на сетке увеличить на 2 В, а на аноде увеличить на 50 В.
• увеличится на 6 мА.

№ 3
Определите постоянную “к” в законе степени трех вторых (I=кU^3/2), если при U_а=200 В, U_с=-1 В, I_а=3 мА, S=5 мА/В и R_i=20 кОм.
• 3 мА/В.

№ 4
В триодной системе при U_а=200 В; U_с=-4 В; I_а=0. Изменение напряжения на сетке ΔU_с=2 В вызывает ΔР_а=2 Вт. На сколько изменяется ток в цепи анода.
• ΔI_a = 10 мА.

№ 5
В триодном промежутке определите проницаемость сетки, если изменение напряжения на сетке на 2 В вызывает изменение анодного тока на 10 мА, а изменение анодного напряжения на 60 В изменяет анодный ток на 3 мА. (R₀=25)кОм.
• D = 0.01.

№ 6
В триодной электродной системе с параметрами m=50; R₀=25 кОм; U_с=-2 В; U_д=2 В.Определите ток анода.
• 8 мА.

№ 7
В триодном промежутке определить статический коэффициент усиления, если при U_с=-2 В и I_а=5 мА мощность, рассеиваемая анодом Р_а=0,2 Вт, а при U_с=-2,5 В и том же токе R₀=18 кОм.
• m = 100.

№ 8
В триодном промежутке S=4 мА/В; R_i=25 кОм. Определите действующее напряжение на сетке, если при U_с=-1 В; Р_а=2 Вт, а R₀=20 кОм.
• U_д= 1 В.

№ 9
В триодной системе электродов проницаемость сетки D=0,01; S=2 мА/В при U_а=250 В; U_с=-1,5 В; I_а=5 мА. Определить, на сколько надо изменить напряжение на сетке, чтобы увеличить ток анода в два раза.
• ΔU_c= 2.5 В.

№ 10
В триодной системе электродов S=2 мА/В при U_а)=200 В, а напряжение запирания U_з=-2,5 В. На сколько вольт сместится анодносеточная характеристика, если напряжение на аноде изменить на 120 В.
• ΔU_c= 1.5 В.

Сопротивление нагрузки в триодной системе.

№ 1
В триоде усилительного каскада при U_а=240 В; U_c=-3 В; U_д=0; S=4 мА/В. Определить нагрузочный коэффициент усиления К_u, если R_i=R_н.
• (40)

№ 2
В триоде усилительного каскада S=4 мА/В; D=0,0125. Напряжение анодного источника - 360 В, нагрузочная прямая пересекает ось тока при I_а=18 мА. Определить изменение выходного напряжения на аноде при подаче на вход ΔU_с=1 В?
• (40)

№ 3
Определить статический коэффициент усиления триода μ, если при изменении входного напряжения ΔU_c=2 В; R_i=20 кОм ток на нагрузке R_н=5 кОм изменился на 10 мА.
• (125)

№ 4
На вход усилительного каскада на триоде подан сигнал ΔU_с=1,2 В при R_н=20 кОм; S=3 мА/В. Определить сигнал на выходе (ΔU_R), если R_i=2R_н?
• (48)

№ 5
Триод имеет параметры: μ=108, S=3,6 мА/В, R_н=10 кОм. Определить величину выходного сигнала (ΔU_н), если ΔU_c=2 В.
• (54)

№ 6
В усилительном каскаде на триоде при ΔU_c=1,5 В напряжение на сопротивлении нагрузки изменяется на 60 В. Определить статический коэффициент усиления триода μ, если R_i=R_н.
• (80)

№ 7
В усилительном каскаде на триоде определить ΔU_c, необходимое для получения ΔU_Rн=65 В, если D=0,01; S=4 мА/В; R_н=25 кОм.
• (1.3)

№ 8
Определить статический коэффициент усиления триода μ, если R_i=7 кОм. При изменении напряжения на сетке ΔU_c=2 В на нагрузке R_н=2 кОм напряжение изменяется на 80 В.
• (180)

№ 9
Триод имеет статические параметры: S=5 мА/В; R_i=20 кОм. Изменение напряжения на нагрузке составило 80 В при изменении анодного тока 4 мА. Определить изменение входного напряжения на сетке?
• ΔU_с= 1.6 В.

№ 10
В усилительном каскаде на триоде при изменении напряжения на сетке ΔU_c=1,5 В напряжение на R_н=5 кОм изменяется на 90 В, нагрузочная крутизна при этом S_н=2 мА/В, а статическая S=4 мА/В. Определить #math mi.
• (120)

Отклонение луча в ЭЛТ.

№ 1
В ЭЛТ определить энергию электрона в плоскости второго анода, если ε=0,4 мм/В; l=10 мм; L=40 см; d=5 мм.
• 1000 эВ.

№ 2
В ЭЛТ определить предельную частоту сигнала, если ε=0,25 мм/В; l=2 см; L=28 см; d=7 мм.
• f = 300 МГц.

№ 3
В ЭЛТ определить чувствительность к отклонению магнитной катушки, если амплитуда сигнала на экране 5 см, n = 1000, I = 250 мА.
• ε = 0.2 мм/А вит.

№ 4
В кинескопе определить число витков в магнитной отклоняющей катушке, если I_к=50 мА; ε=0,5 мм/Авит, луч отклоняется при этом на 10 см.
• n = 4000 витков.

№ 5
При какой продольной энергии электронов в области отклоняющих пластин в ЭЛТ предельная частота сигнала 300 МГц, если длина отклоняющих пластин 20 мм.
• 1600 эВ.

№ 6
При какой длине отклоняющих пластин в ЭЛТ можно наблюдать без искажения сигнал с предельной частотой 250 МГц, если энергия электронов в луче 2.5 кэВ.
• 3 см.

№ 7
Определить смещение пятна на экране ЭЛТ, если l=10 мм; L=15 см; d=8 мм; U_пл=32 В, а U_а2 изменяется от 1 кВ до 2 кВ.
• 1.5 мм.

№ 8
В кинескопе U_а2=8 кВ. Во сколько раз надо изменить ток отклоняющей катушки, чтобы чувствительность к отклонению сохранилась прежней при U_а2=2 кВ.
• в 2 раза.

№ 9
ЭЛТ имеет чувствительность к отклонению 0.2 мм/Авит, диаметр экрана 40 см, число витков в катушке 2000. Какой ток надо пропустить через катушку, чтобы луч переместился на расстояние, равное радиусу экрана.
• 0.5 А.

№ 10
На отклоняющие пластины ЭЛТ подано синусоидальное напряжение. В центре экрана видна вертикальная линия длиной 10 см. Определить напряжение на отклоняющих пластинах и по Х, и по Y, если чувствительность к отклонению обеих пар пластин 0.5 мм/В.
• по X 0 В, по Y 200 В.

Токопрохождение в ЭЛТ.

№ 1
В ЭЛТ напряжение на модуляторе U_м=-10 В, проницаемость его D=0,01, напряжение ускоряющего электрода U_уэ=1,5 кВ. Найти энергию электрона в плоскости модулятора.
• 5 эВ.

№ 2
В ЭЛТ при U_уэ=2,5 кВ; U_м=-20 В ток луча 600 мкА, а напряжение запирания U_мз=-50 В. Как изменится ток луча, если повысить Uуэ до 5 кВ, а Uм понизить до минус 70 В?
• Не изменится.

№ 3
Какова будет энергия электрона в плоскости модулятора ЭЛТ, если U_уэ=1,5 кВ; D=0,02; U_м=-10 В?
• 20 эВ.

№ 4
В кинескопе при #math U_уэ=2 кВ; D=0,02; U_м=-20 В ток луча 100 мкА. Каков будет ток луча, если напряжение на модуляторе снизить до минус 40 В?
• 0 мкА.

№ 5
В кинескопе при D=0,01; U_уэ=2 кВ действующее напряжение U_д=5 В. Определить потенциал модулятора?
• U_м = -15 В.

№ 6
В ЭЛТ между модулятором и ускоряющим электродом поставлены две короткофокусные магнитные фокусирующие катушки. Определить ток луча, если U_м=-10 В; U_уэ=1,5 кВ?
• 0 мкА.

№ 7
В ЭЛТ на отклоняющие пластины сигналы не поданы, ток луча 100 мкА, коэффициент вторичной эмиссии люминофора экрана σ < 1
.Чему равен ток на поверхности люминофора?
• 0 мкА.

№ 8
В кинескопе катод, модулятор и ускоряющий электрод работают в режиме пространственного заряда. В этом режиме ток луча и напряжение связаны законом степени трех вторых. Какое напряжение используется в этом законе?
• Действующее напряжение.

№ 9
В кинескопе ток луча в плоскости модулятора составляет 600 мкА, в плоскости экрана 100 мкА. В цепи какого электрода протекает ток 500 мкА?
• Маски.

№ 10
В кинескопе поданы рабочие напряжения на все электроды: U_м=-10 В; U_уэ=1,5 кВ; U_а1=10 кВ. Ток луча 500 мкА. Определить ток в цепи модулятора?
• 0 мкА.

Передающие трубки, сигнал на экране ЭЛТ.

№ 1
Как изменится амплитуда видеосигнала с видикона, если ток считывающего луча увеличить в три раза?
• Не изменится.

№ 2
В суперортиконе есть ФЭУ с параметрами: n=9; α=0,8; σ=4. Определить амплитуду видеосигнала, если коэффициент вторичной эмиссии мишени σ=1?
• 0.

№ 3
В цветном кинескопе изображение формируется за счет изменения яркости свечения экрана от точки к точке. Как изменяется при этом коэффициент вторичной эмиссии люминофора?
• Не изменяется.

№ 4
В цветном кинескопе все электроды запитаны в рабочем режиме. Изменяя напряжение на каких электродах можно изменить яркость свечения экрана?
• Uа2;
• Uм.

№ 5
В цветном кинескопе видеосигнал не подан. На катушку, отклоняющую по Х, подано пилообразное, а по Y - синусоидальное напряжение с тем же периодом. Что видим на экране?
• Период синусоидального напряжения.

№ 6
В ЭЛТ на пластины, отклоняющие по осям Х и Y,поданы пилообразные напряжения с одинаковым периодом. На экране виден один зубец пилы. Напряжение на модуляторе изменили от -10 В до -7 В. Как изменилась амплитуда сигнала?
• Не изменилась.

№ 7
В ЭЛТ поданы рабочие напряжения на все электроды. Какова должна быть длительность пилообразного напряжения развертки, чтобы на экране наблюдалось четыре периода синусоидального напряжения U_sin(2πt/T)?
• 4Т.

№ 8
Как изменится видеосигнал, снимаемый с супер-ортикона, если ток считывающего луча увеличить?
• Не изменится.

№ 9
В ЭЛТ на все электроды поданы рабочие напряжения: U_м=-5 В; U_уэ=1,5 кВ; U_а1=5 кВ; U_а2=10 кВ. Под электронным лучом коэффициент вторичной эмиссии люминофора σ < 1. До потенциала какого электрода заряжается люминофор под лучом?
• Катода.

№ 10
В суперортиконе электроны с фотокатода ускоряются на мишень. Во сколько раз усиливается видеосигнал на мишени, если коэффициент вторичной эмиссии σ=5.
• 4.

Фотоэлектронные приборы.

№ 1
В ионном фотоэлементе при Ф=0,5 лм; к=80 мкА/лм, на R_н=1 МОм выделяется мощность Р=0,16 Вт в рабочей точке. Определить коэффициент газового усиления в этой точке?
• 10.

№ 2
Какая мощность будет выделяться на аноде ФЭУ, если I_д2=20 мкА; I_ф=5 мкА; n=6; U_а=100 В.
• 32 мВт.

№ 3
Как изменится световой поток, падающий на фотокатод ФЭУ, если n=7; ΔI_а=4 мА; к=40 мкА/лм; σ=5; α=0,8?
• ΔФ = 6.1 млм.

№ 4
Определить ток во внешней цепи динода однокаскадного ФЭУ, если I_ф=50 мкА; σ=4; U_д=250 В; U_а=10 В. Прибор работает в режиме насыщения.
• 50 мкА.

№ 5
Как изменится ток в цепи первого динода ФЭУ, если σ=4,7; α=0,8; ΔФ=0,4 лм; к=50 мкА/лм?
• ΔI = 75.2 мкА.

№ 6
Определить число каскадов ФЭУ, если выходной ток 15 мА, σ=5,21; α=0,89; I_ф=1,5 мкА?
• (6)

№ 7
Чувствительность катода 6-каскадного ФЭУ 100 мкА/лм, анода - 72.9 мА/лм, при этом α=0,6. Определить коэффициент вторичной эмиссии каскада.
• σ = 5.

№ 8
В вакуумном фотоэлементе I_ф=15 мкА. При U_а=60 В ток анода равен 12 мкА. Каким станет ток анода при U_а=100 В?
• 15 мкА.

№ 9
В ФЭУ чувствительность по катодному току 10 мкА/лм, по анодному - 10 мА/лм, I_ф=5 мкА. Сопротивление в цепи анода R_н=10 кОм. Какое необходимо усиление по напряжению, чтобы сигналом с нагрузки зажечь разряд при U_з=250 В?
• 5.

№ 10
Что увидим на экране рентгеновского электронно-оптического преобразователя, если фотокатод прибора направим на человека (на все электроды поданы рабочие напряжения).
• Ничего.

Ионные и индикаторные приборы.

№ 1
Определить первый коэффициент Таунсенда при формировании самостоятельного разряда, если γ=1; d=10 см.
• 6.93

№ 2
Определить третий коэффициент Таунсенда γ при формировании самостоятельного разряда, если α=5; d=20 см.
• 0.58

№ 3
На каком расстоянии между электродами зажжется самостоятельный разряд, если α=5; γ=0,4?
• 25 см.

№ 4
Потенциал ионизации газа U_i=21 В, средняя длина свободного пробега электрона λ=0,3 м. Определить напряженность электрического поля, при которой электрон сможет ионизировать газ?
• 70 В/м.

№ 5
Какое расстояние должен пройти электрон в электрическом поле чтобы ионизировать газ, если U_а=100 В; dак=0,04 м; U_i=20 В?
• 0.8 см.

№ 6
Потенциал ионизации газа 16 В, средняя длина свободного пробега 0.2 см, dак = 3 см. Определить при каком напряжении на аноде будет наблюдаться ионизация газа?
• 240 В.

№ 7
Определить среднюю длину свободного пробега электрона, при которой он сможет ионизировать атом, если dак=4 см; U_а=240 В; U_i=18 В.
• 0.3 см.

№ 8
В тиратроне между анодом и катодом горит самостоятельный тлеющий разряд. Определить как изменится ток в цепи анода, если ток в цепи сетки первой уменьшить в четыре раза?
• Не изменится.

№ 9
В ячейке индикаторной панели переменного тока горит тлеющий разряд (U_г=95 В; I_р=3 мА). Как изменится U_г, если I_р=6 мА?
• Увеличится.

№ 10
В ячейке индикаторной панели постоянного тока светится половина катода. Какой параметр разряда и как надо изменить, чтобы светился весь катод?
• Увеличить ток разряда.