Газотрон являє собою двоелектродний іонний або газорозрядний прилад, призначений для випрямлення змінного струму. Скляний (або металевий) балон газотрона після створення в ньому вакууму заповнюється ртутною парою або інертним газом за низького тиску.
Малюнок 2.35- Вольт-амперна характеристика газотрона
Всередині балона розміщені два електроди (мал. 2.35). Анод 2 газотрона виконують із нікелю або графіту і вивід анода 1 розміщують у верхній частині колби; катод 3 вольфрамовий з нанесеним шаром оксиду. У потужних Іазоіронах для зниження теплових втрат катод розміщують всередині циліндричного екрану. Для розігрівання катод вмикають на низьку напругу розжарення: 2,5 В — у разі ртутного наповнення; 5 В — для інертного газу. Вища напруга розжарення не допускається, бо між катодними кінцями можливе виникнення дуги. Газ чи ртутна пара може іонізуватися під дією послідовного ступінчастого збудження атомів, якщо напруга буде значно меншою від потенціалу запалювання Отже, сила струму розжарення значно більша (ампери й десятки амперів) від сили анодного струму. Тривалість розігрівання катода знаходиться в межах від кількох до двадцяти-тридцяти хвилин.
З підвищенням анодної напруги від нуля в газотроні виникає невеликої сили електронний струм, як і в вакуумному діоді, оскільки електрони в слабкому електричному полі переміщуються від катода до анода з малою швидкістю, недостатньою для іонізації газу. Цьому режимові роботи відповідає початкова ділянка вольт-амперної характеристики (мал. 2.36). Якщо анодну напругу підвищити до значення, яке дорівнює потенціалові запалювання Uз, то електрони під дією електричного поля розвинуть швидкість, достатню для збудження й іонізації атомів газу або ртутної пари, тобто у приладі почнеться процес Іонізації газу, внаслідок чого утвориться плазма й виникне дуговий розряд. Під час запалювання газотрона анодна напруга зменшується до робочої напруги, після чого залишається майже незмінною зі зміною сили струму в газотроні. Спад напруги на відкритому
Малюнок 2.36- Газотрон та його позначення
газотроні складається зі спадів поблизу анода, у плазмі та поблизу катода, де він завжди значно більший від перших двох і становить 10...20 В. Не допускається збільшення сили анодного струму вище максимальної, оскільки при цьому збільшується спад напруги поблизу катода і важкі позитивні іони з великою силою ударяють катод, внаслідок чого руйнується активний шар і газотрон виходить з ладу.
Недоліком газотронів е їх висока чутливість до зміни напруги розжарення, яка допускається в межах +10 і —5 % номінальної. Збільшення напруги розжарення вище номінальної призводить до розпорошення катода і зменшення терміну роботи газотрона. Якщо напруга розжарення менша від номінальної, то знижується температура катода й зменшується швидкість електронів, що вилітають із катода. Внаслідок цього збільшується спад напруги поблизу катода й зменшується допустима максимальна сила струму, тобто руйнування катода починається при меншій силі анодного струму. Катод руйнуватиметься також, якщо приєднати навантаження, коли він буде недостатньо нагрітий. Тому перед приєднанням навантаження катод слід прогріти протягом часу, зазначеного в паспорті газотрона. Нові газотрони перед ввімкненням прогрівають з малою силою анодного струму для видалення нальотів і плям, які можуть з’явитися на електродах під час виготовлення газотронів.
Наповнені ртутною парою газотрони працюють довший строк, ніж наповнені інертним газом, але у разі ртутного наповнення газотрони чутливіші до зміни температури навколишнього середовища.