電子三極管

福龍云天 2015-06-24

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收信放大管

在二極管的陽極和陰極之間加裝幾個電極（柵極）就成了多極管。若加裝一個電極就成為三極管，加裝二個電極成為四極管（通常為束射管）。加裝三個電極成為五極管。這些多極管的主要用途是收信放大、檢波、振蕩、變頻、調(diào)頻、調(diào)制、解調(diào)等。

一、三極管

1.三極管的放大作用
圖1是收信放大管的結(jié)構(gòu)及符號圖，柵極用符號g表示，柵極具有控制陽極電流ia的作用。由于柵極與陰極之間的距離較陽極與陰極間的距離近得多，所以柵極對陰極發(fā)射電子的影響也較陽極的影響大得多，即是說柵極控制電子的能力要比陽極大得多，柵壓ug有多少量的變化，就能引起陽極電流ia發(fā)生較大的變化，這就是三極管具有放大作用的原因。

圖1三極管結(jié)構(gòu)及符號

2.三極管的靜態(tài)特性曲線
（1）陽極特性曲線，指柵壓ug為常數(shù)時，陽極是電流ia與陽極電壓ua的變化關(guān)系曲線，采用圖2的線路可測出在極管陽極特性曲線，圖3表示6N8P的陽極特性曲線簇。

圖2、測量三極管靜態(tài)特性曲線的電路

從陽極特性的曲線簇可以看出：
1）它的每條曲線形狀和二極管的行性曲線相似，柵壓愈負(fù)，曲線愈向右移。這是因為柵壓為負(fù)進(jìn)，只有當(dāng)陽極電壓增加到能夠抵消在陰極附近產(chǎn)生的排斥電場以后，才會產(chǎn)生陽極電流。
2）特性曲線的大部分是彼此平行的直線，間隔也比較均勻，但在陽極電流較低的部分，曲線顯得彎曲。
3）從圖中還可以看出，柵壓電流可變化4毫安，若柵壓保持---8伏不變，要使陽極電流變化4毫安，則陽極電壓應(yīng)變化40伏才行，這說明書柵壓對陽極電流的控制作用是陽極電壓控制作用的20倍。
（2）陽柵特性曲線，指陽極電壓為常數(shù)時，陽極電流ia與柵壓ug的變化關(guān)系曲線。
仍用圖2測量陽柵特性曲線。只要把陽極電壓ua固定在某一數(shù)值上，然后一條陽柵特性曲線，在不同的陽極電壓下作出很多條曲線就組成特性曲線簇。圖4為6N8P陽柵特性曲線簇。

圖3、6N8P陽極特性曲線

圖4、6N8P陽柵特性曲線

從曲線簇可以看出：
1）在陽極電壓為定值時，隨著負(fù)柵壓的增加，陽極電流減小。當(dāng)負(fù)柵壓增加到某一個數(shù)值時，陽極電流減小到零，這時稱為陽極電流截止，對應(yīng)的柵壓稱為截止柵壓。
2）陽極電壓越高，特性曲線越往左移，這是因為陽極電壓越高，要使陽極電流截止的負(fù)柵壓也越大。
3）從圖中還可看出柵壓變化對陽極電流的變化影響很大。
3.三極管的參數(shù)
（1）跨導(dǎo)
跨導(dǎo)的定義是：在陽壓保持不變時，柵壓ug在某一工作點上變化一個增量△ug，將引起陽極流ia相應(yīng)地彎化一個增量△ia，比值△ia/△ig稱為跨導(dǎo)，用符號S表示，即：
S=[△ia/△ig|ua（固定）]（毫安/伏）
跨導(dǎo)具有電導(dǎo)的性質(zhì)，其物理意義是：在陽壓固定不變的條件下，當(dāng)柵壓變化1伏時，陽流變化了多少毫安。它表明柵壓控制陽流的能力，跨導(dǎo)越大，柵壓控制陽流的能力就越強(qiáng)。
電子管的跨導(dǎo)可以從已知的陽柵特性曲線簇上求出。特性曲線的不同部分的跨導(dǎo)值是不一樣的。曲線越陡（即斜率越大）跨導(dǎo)就越大，所以在特性曲線的直線部分，跨導(dǎo)最大，而且各點跨導(dǎo)差不多相同，因此，電子管手冊中給出的跨導(dǎo)，都是指直線部分的跨導(dǎo)值，一般三極管的跨導(dǎo)值約為2～10（毫安/伏）
（2）內(nèi)阻
內(nèi)阻的定義是：在柵壓保持不變時，陽壓ua在某一工作點上彎化一個增量△ua，將引起陽流相應(yīng)地變化一個增量△ia，比值△ua/△ia稱為內(nèi)阻，用符號Ri表示，即：
Ri=[△ua/△ia|ig（固定）]（歐姆）
當(dāng)ia為毫安，ua為伏時，則Ri為千歐。
內(nèi)阻的物理意義是：在柵壓保持不公的條件下，陽流變化1毫安，陽壓需要變化多少伏，這表明了陽極對陽流的控制能力，內(nèi)阻越小，陽壓控制陽流的能力就越強(qiáng)。
內(nèi)阻也可以從陽極特性曲線上求出，由于電子管的陽極特性曲線不是直線，所以曲線上各點的內(nèi)阻值也不相同，曲線越陡（即斜率越大）時，內(nèi)阻越小，曲線越平直（即斜率越小）則內(nèi)阻越大，一般三極管內(nèi)阻值為500歐至100千歐之間。
（3）放大系數(shù)
放大系數(shù)的定義是：陽壓變化一個增量△ua為了保持陽流不變，柵壓ug必須相應(yīng)地變化一個△ug，△ua與△ug比值的絕對值，稱為放大系數(shù)，用符號μ表示，即：
μ=△ua/△ug|ia（固定）
放大系數(shù)沒有單位，它表明柵壓對陽流的影響比陽壓對陽流的影響大多少倍，一般三極管的放大系數(shù)在5～100之間。
（4）三個參數(shù)之間的關(guān)系
電子管的三個參數(shù)S、Ri和μ三者之間有一定的關(guān)系，這個關(guān)系可用下式求得：根據(jù)Ri的定義：Ri=△ua/△ia，因為增量△ua與△ia一定是同符號的，所以
Ri=△ua/△ia=|△ua/△ia|
又根據(jù)S的定義：S=△ia/△ua增量△ia與△ug也是同符號的，所以
S=△ia/△ia=|△ia/△ug|
把Ri與S相乘可得
RiS=|△ua/△ia|×|△ia/△ug|=△ua/△ig=μ（倍）
則μ可以寫成
μ=RiS
這個方程稱為電子管的內(nèi)部方程。它表示電子管的三個參數(shù)之間的相互關(guān)系，即放大系數(shù)等于內(nèi)阻與跨導(dǎo)的乘積。
4.三極管的極間電容及其影響
電子管的電極是由金屬制成的，并被介質(zhì)-------真空所隔開，因此，各電極之間存在著電容，這些電容叫做極間電容。
三極管有三個極間電容，如圖5所示，柵極和陰極之間的電容Cgk叫做輸入電容，陽極和陰極之間的電容Cak叫做輸出電容，陽極和柵極之間的電容Cag叫做跨路電容，各個極間電容量大致在1～20皮法范圍內(nèi)。

圖5、三極管的極間電容

電子管的極間電容對電子管電路的工作性能有影響，影響最大的是跨路是電容Cag，特別是在高頻工作時，由于Cag的容抗下降，陽極回路的交流電壓通過它反饋回柵極，使電路工作變得極不穩(wěn)定，甚至產(chǎn)生自激。Cgk和Cak對電路性能的影響不顯著。

二、束射四極管

束射四極管主要用作功率放大，它和三極管所不同的是多了一個叫做簾柵極g2和束射屏
1.束射四極管的結(jié)構(gòu)特點：
束射管是利用簾柵極和陽極之間的空間電荷來克服二次電子轉(zhuǎn)移的影響。為了做到這一點，就要求簾柵極和陽極之間有均勻而密集的電子流，因此束射管在結(jié)構(gòu)上必須采取措施。
束射管的結(jié)構(gòu)如圖6所示：
（1）陰極做成矩形，有相當(dāng)大的發(fā)射面積，陰極與柵極之間的間距也相當(dāng)均勻，由陰極發(fā)射出來的電子流很大，而且也很均勻。
（2）柵極和簾柵極在單位長度上繞的圈數(shù)相等，層數(shù)對得很準(zhǔn)，排列的位置很整齊而形成對柵，這樣一方面可以減少簾柵極電流，從而減少簾柵極上的功率損耗和溫度，增加流向陽極的電子數(shù)目，使輸出功率增大，另一方面實現(xiàn)電子流在柵絲間成束形射出，使簾柵極間獲得密集而均勻空間電荷，形成最仰慕民位。
（3）簾柵極和陽極間的距離相當(dāng)寬闊，使這個區(qū)域內(nèi)的空間電荷增多。
（4）簾柵極和陽極之間的兩側(cè)裝置了一對由金屬片做成的束射屏，它和陰極連在一起，它的作用是防止陽極上的二次電子從各個柵極支柱的兩側(cè)繞道轉(zhuǎn)移向簾柵極，使電子流更加集中地向中間密集發(fā)射。從而消除了二次電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生負(fù)阻效應(yīng)的影響。

圖6、束射管結(jié)構(gòu)及符號

2、特性曲線及用途

束射四極管的陽極特性曲線與五極管很相似,所以在使用時通常把它作為低頻五極管來用,特性曲線如圖7所示

圖7、束射管陽極特性曲線

束射四極管的特點是當(dāng)柵極上輸入一個較小的電壓，可以在陽極上得到較大的輸出功率Po,而且工作在特性曲線較寬的小水平部分上，失真小，耗電少，用于甲類或乙類音頻功率較大，能保證有足夠的音量所以常常作為功率放大級，以推動揚(yáng)聲器。

三、混頻管與變頻管

超外差式收音機(jī)在中放前要把不同電臺的載波頻率變換成一定的中頻，為了達(dá)到這個目的，一種辦法是用一個三極管作本地振蕩，把本振信號和電臺信號送入混頻管混頻，混頻后得出它們之間的差額；另一種辦法是用一只變頻管，它完成本振和混頻的雙重任務(wù)。
1.七極變頻管
電路符號如圖8，管內(nèi)有五個柵極，g3為信號柵，從天線輸入回路送入電臺的信號，g1為本振信號輸入柵。g2,4為簾柵極，g5為抑制柵，與陰極連接在一起。
2.七極變頻管
圖9為七極變頻管電路圖，管內(nèi)也有五個柵極，它和混頻管不同之處是在第二柵的邊桿上連有兩片小金屬片，這樣，陰極K、第一柵g1、第二柵的小金屬片三者可以看成是一個三極管，用以產(chǎn)生本地振蕩，通過g2的電子流已經(jīng)學(xué)到等到幅本振頻率電壓的調(diào)制，再和輸入信號作用，使陽極電流產(chǎn)生這兩個頻率的和頻以及差頻等電流分量，由中頻變壓器B選出它們的差頻而完成變頻，有些七極變頻管為了減少g2吸收的電子數(shù)，第二柵g2只有邊桿而沒有柵絲，因為本振信號不需要太強(qiáng)。
七級變頻管基本振電壓受信號的影響，頻率和電壓的穩(wěn)定度都受到牽連，特別在頻率高于20兆赫時更甚。