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電子管
早期的電信號(hào)放大器件
電子管，是一種最早期的電信號(hào)放大器件。被封閉在玻璃容器（一般為玻璃管）中的陰極電子發(fā)射部分、控制柵極、加速柵極、陽(yáng)極（屏極）引線(xiàn)被焊在管基上。利用電場(chǎng)對(duì)真空中的控制柵極注入電子調(diào)制信號(hào)，并在陽(yáng)極獲得對(duì)信號(hào)放大或反饋振蕩后的不同參數(shù)信號(hào)數(shù)據(jù)。早期應(yīng)用于電視機(jī)、收音機(jī)擴(kuò)音機(jī)等電子產(chǎn)品中，近年來(lái)逐漸被半導(dǎo)體材料制作的放大器和集成電路取代，但目前在一些高保真的音響器材中，仍然使用低噪聲、穩(wěn)定系數(shù)高的電子管作為音頻功率放大器件（香港人稱(chēng)使用電子管功率放大器為“膽機(jī)”）。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)
1.電子管的陰極
陰極是用來(lái)放射電子的部件,分為氧化物陰極和碳化釷鎢陰極。一般來(lái)說(shuō)氧化物陰極是旁熱式的,它是利用專(zhuān)門(mén)的燈絲對(duì)涂有氧化鋇等陰極體加熱,進(jìn)行熱電子放射。壽命一般在1000～3000小時(shí)。碳化釷鎢陰極一般都是直熱式的，通過(guò)加熱即可產(chǎn)生熱電子放射,所以它既是燈絲又是陰極。理論上碳化釷鎢陰極比氧化物陰極壽命長(zhǎng)得多,一般在2000～10000小時(shí)以上。大功率發(fā)射管應(yīng)用最為廣泛的是碳化釷鎢陰極,氧化物陰極一般在輸出功率為1kW以下的發(fā)射管中應(yīng)用。
近年來(lái)采用網(wǎng)狀陰極的大功率發(fā)射管較多。網(wǎng)狀陰極是用較細(xì)的釷鎢絲做成圓筒狀,其優(yōu)點(diǎn)是:
2)易于實(shí)現(xiàn)較小的陰柵間距,有利于提高跨導(dǎo)。
3)由于燈絲是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),單根燈絲的電流較小,局部磁
2.電子管的柵極
電子管的柵極根據(jù)它們?cè)诠苤兴鸬淖饔貌煌譃橐粬?、二?有時(shí)也稱(chēng)為控制柵、簾柵。第一柵的主要作用是控制陰極電流,二柵的作用是屏蔽板極對(duì)第一柵的影響。柵極結(jié)構(gòu)關(guān)系到本身的機(jī)械強(qiáng)度和散熱效果,關(guān)系到管子可否穩(wěn)定工作。為了減小電子的渡越時(shí)間,柵陰間距作的很短甚至不到1mm,因此廠商多采用機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)高、輻射系數(shù)好以及熔點(diǎn)高的材料來(lái)做柵極,以閉免在很小的間距下發(fā)生熱碰極。一柵和二柵應(yīng)嚴(yán)格對(duì)柵,這樣簾柵對(duì)電子截獲小,可減小簾柵耗,改善電流分配提高性線(xiàn)。
3.電子管的陽(yáng)極
陽(yáng)極是收集陰極發(fā)射出來(lái)的大部分電子的電極。電子管工作時(shí),由于電子管轟擊板極表面,以及其它電極的熱輻射,在板極產(chǎn)生大量熱能,因其板極的耗散功率密度是每平方厘米幾十瓦到幾百瓦,這樣大的功率密度采用自然輻射或傳導(dǎo)的冷卻已不能勝任。故須采用強(qiáng)制冷卻方式。常用的有風(fēng)冷、水冷和蒸發(fā)冷卻等。
引腳識(shí)別
電子管引腳電子管腳的識(shí)別
基本單位縮寫(xiě)
2.燈絲電流：mA；電子管
3.陽(yáng)極電壓：V；
4.陽(yáng)極電流：mA；
5.柵極電壓：V；
6.柵極電流：mA；
7.陰極接入電阻：Ω；
8.輸出功率：W；
9.跨導(dǎo)：mA/v；
10.內(nèi)阻：kΩ。
發(fā)展沿革
1883年，發(fā)明大王托馬斯·愛(ài)迪生正在為尋找電燈泡最佳燈絲材料，曾做過(guò)一個(gè)小小的實(shí)驗(yàn)。他在真空電燈泡內(nèi)部碳絲附近安裝了一小截銅絲，希望銅絲能阻止碳絲蒸發(fā)。但是他失敗了，他無(wú)意中發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有連接在電路里的銅絲，卻因接收到碳絲發(fā)射的熱電子產(chǎn)生了微弱的電流。當(dāng)時(shí)愛(ài)迪生正潛心研究城市電力系統(tǒng)，沒(méi)重視這個(gè)現(xiàn)象。但他為這一發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)了專(zhuān)利，并命名為“愛(ài)迪生效應(yīng)”。
1904年，世界上第一只電子二極管在英國(guó)物理學(xué)家弗萊明的手下誕生了，這使愛(ài)迪生效應(yīng)具有了實(shí)用價(jià)值。弗萊明也為此獲得了這項(xiàng)發(fā)明的專(zhuān)利權(quán)。
1904年，電子管世界上第一只電子管在英國(guó)物理學(xué)家弗萊明的手下誕生了。弗萊明為此獲得了這項(xiàng)發(fā)明的專(zhuān)利權(quán)。人類(lèi)第一只電子管的誕生，標(biāo)志著世界從此進(jìn)入了電子時(shí)代。世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)用1.8萬(wàn)只電子管，占地170m*2，重30t，耗電150kW。
說(shuō)起電子管的發(fā)明，我們首先得從“愛(ài)迪生效應(yīng)”談起。愛(ài)迪生這位舉世聞名的大發(fā)明家，在研究白熾燈的壽命時(shí)，在燈泡的碳絲附近焊上一小塊金屬片。結(jié)果，他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：金屬片雖然沒(méi)有與燈絲接觸，但如果在它們之間加上電壓，燈絲就會(huì)產(chǎn)生一股電流，趨向附近的金屬片。這股神秘的電流是從哪里來(lái)的？愛(ài)迪生也無(wú)法解釋?zhuān)皇r(shí)機(jī)地將這一發(fā)明注冊(cè)了專(zhuān)利，并稱(chēng)之為“愛(ài)迪生效應(yīng)”。后來(lái)，有人證明電流的產(chǎn)生是因?yàn)闊霟岬慕饘倌芟蛑車(chē)l(fā)射電子造成的。但最先預(yù)見(jiàn)到這一效應(yīng)具有實(shí)用價(jià)值的，則是英國(guó)物理學(xué)家和電氣工程師弗萊明。
弗萊明電子管的二極管是一項(xiàng)嶄新的發(fā)明．它在實(shí)驗(yàn)室中工作得非常好．可是，不知為什么，它在實(shí)際用于檢波器上卻很不成功，還不如同時(shí)發(fā)明的礦石檢波器可靠．因此，對(duì)當(dāng)時(shí)無(wú)線(xiàn)電的發(fā)展沒(méi)有產(chǎn)生什么沖擊．
此后不久，貧困潦倒的美國(guó)發(fā)明家德福雷斯特，在二極管的燈絲和板極之間巧妙地加了一個(gè)柵板，從而發(fā)明了第一只真空三極管．這一小小的改動(dòng)，竟帶來(lái)了意想不到的結(jié)果．它不僅反應(yīng)更為靈敏、能夠發(fā)出音樂(lè)或聲音的振動(dòng)，而且，集檢波、放大和振蕩三種功能于一體．因此，許多人都將三極管的發(fā)明看作電子工業(yè)真正的誕生起點(diǎn)．德福雷斯特自己也非常驚喜，認(rèn)為“我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)看不見(jiàn)的空中帝國(guó)”．電子管的問(wèn)世，推動(dòng)了無(wú)線(xiàn)電電子學(xué)的蓬勃發(fā)展．到1960年前后，西方國(guó)家的無(wú)線(xiàn)電工業(yè)年產(chǎn)10億只無(wú)線(xiàn)電電子管．電子管除應(yīng)用于電話(huà)放大器、海上和空中通訊外，也廣泛滲透到家庭娛樂(lè)領(lǐng)域，將新聞、教育節(jié)目、文藝和音樂(lè)播送到千家萬(wàn)戶(hù)．就連飛機(jī)、雷達(dá)、火箭的發(fā)明和進(jìn)一步發(fā)展，也有電子管的一臂之力．
三條腿的魔術(shù)師電子管在電子學(xué)研究中曾是得心應(yīng)手的工具．電子管器件歷時(shí)40余年一直在電子技術(shù)領(lǐng)域里占據(jù)統(tǒng)治地位．但是，不可否認(rèn)，電子管十分笨重，能耗大、壽命短、噪聲大，制造工藝也十分復(fù)雜．因此，電子管問(wèn)世不久，人們就在努力尋找新的電子器件．第二次世界大戰(zhàn)中，電子管的缺點(diǎn)更加暴露無(wú)遺．在雷達(dá)工作頻段上使用的普通的電子管，效果極不穩(wěn)定．移動(dòng)式的軍用器械和設(shè)備上使用的電子管更加笨拙，易出故障．因此，電子管本身固有的弱點(diǎn)和迫切的戰(zhàn)時(shí)需要，都促使許多科研單位和廣大科學(xué)家，集中精力，迅速研制成功能取代電子管的固體元器件．
電子管的替代產(chǎn)品叫晶體管。
隨著電子管科技的發(fā)展，人們對(duì)生產(chǎn)的機(jī)械在體積上向體積越來(lái)越小的方向發(fā)展，由于電子管的體積大，而且在移動(dòng)過(guò)程中容易損壞，越來(lái)越多的表現(xiàn)出其的弊端，于是人們開(kāi)始尋找和開(kāi)發(fā)電子管的可替代產(chǎn)品．隨著后來(lái)的晶體管的出現(xiàn)，已越來(lái)越多的機(jī)械不再使用電子管．晶體管的出現(xiàn)是人類(lèi)在電子方面一個(gè)大的飛躍．
早在30年代，人們已經(jīng)嘗試著制造固體電子元件．但是，當(dāng)時(shí)人們多數(shù)是直接用模仿制造真空三極管的方法來(lái)制造固體三極管．因此這些嘗試毫無(wú)例外都失敗了．
優(yōu)缺點(diǎn)
由于電子管電子管體積大、功耗大、發(fā)熱厲害、壽命短、電源利用效率低、結(jié)構(gòu)脆弱而且需要高壓電源的缺點(diǎn)，它的絕大部分用途已經(jīng)被固體器件晶體管所取代。優(yōu)點(diǎn):1、電子管負(fù)載能力強(qiáng)2、線(xiàn)性性能優(yōu)于晶體管3、工作頻率高4、高頻大功率領(lǐng)域的工作特性要比晶體管更好
所以仍然在一些地方（如大功率無(wú)線(xiàn)電發(fā)射設(shè)備，高頻介質(zhì)加熱設(shè)備）繼續(xù)發(fā)揮著不可替代的作用。
種類(lèi)
（一）按用途分類(lèi)
（二）按電極數(shù)分類(lèi)
（三）按外形分類(lèi)
電子管按其外形及外殼材料可分為瓶形玻璃管（ST管）、“橡實(shí)”管、筒形玻璃管（GT管）、大型玻璃管（G式管）、金屬瓷管、小型管（也稱(chēng)花生管或指形管、MT管）、塔形管（燈塔管）、超小型管（鉛筆形管）等多種。
（四）按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分類(lèi)
電子管按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為單二極管、二極管、雙二極三極管、雙二極管極管、單三極管、功率五極管、束射四極管、束射五極管、雙一極管、二極——五極復(fù)合管、又束射四極管、三極-五極復(fù)合管、三極-六極復(fù)合管、三極-七極復(fù)合管、束射功率各處室等多種類(lèi)型。
（五）按陰極的加熱方式分類(lèi)
電子管按陰極的加熱方式可分為直熱式陰極電子管（電流直接通過(guò)陰極使其達(dá)到熱電子發(fā)射狀態(tài)）和旁熱式陰極電子管（通過(guò)陰極旁的燈絲加熱陰極）。
（六）按屏蔽方式分類(lèi)
電子管按屏蔽方式可分為銳截止屏蔽電子管和遙截止屏蔽電子管。
（七）按冷卻方式分類(lèi)
電子管按冷卻方式可分為水冷式電子管、風(fēng)冷式電子管和自然冷卻式電子管。
選用
1．按用途合理選擇電子管的類(lèi)型
電子管的種類(lèi)繁多，功能各異。選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用的電路的具體要求（例如，是電壓放大管還是功率放大管）來(lái)選擇合適的類(lèi)型及型號(hào)。在功率放大器中，電壓放大管可選用*、6N8P、6N11.12AX7.6922、6DJ8等型號(hào)；電壓驅(qū)動(dòng)管可選用12AU7.12AT7、6SN7.6DJ6.6CG7.6NP8.ECC82.6N6等型號(hào)；功率輸出管可選用KT88.EL34、300B、6650C等型號(hào)。
2．根據(jù)電路要求選用電子管的主要參數(shù)
電子管在使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵照產(chǎn)品手冊(cè)中規(guī)定的各極電壓值（包括燈絲電壓、屏極電壓和簾柵極電壓等）。選用哪種型號(hào)的電子管，還應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的工作電壓值、電流值等參數(shù)而定。所選電子管的各極電壓值應(yīng)與應(yīng)用電路的工作電壓值相同或相近，否則會(huì)縮短電子管的使用壽命。
使用中應(yīng)注意的問(wèn)題
1.電子管各極的電壓應(yīng)嚴(yán)格按順序進(jìn)行接入
即：燈絲-偏壓-陽(yáng)壓-簾柵壓-激勵(lì)信號(hào),關(guān)機(jī)時(shí)按相反的順序進(jìn)行。電子管的燈絲特別是碳化釷鎢燈絲是很脆弱的,頻繁的開(kāi)關(guān)機(jī)對(duì)燈絲的影響是致命的,燈絲的冷態(tài)、熱態(tài)電阻值差異較大,會(huì)產(chǎn)生一定的電磁引力,大多數(shù)電子管都是在頻繁開(kāi)、關(guān)機(jī)時(shí)碰極。因此在給燈絲加電壓最好是逐漸和分檔加,對(duì)延長(zhǎng)管子的使用壽命是很有好處的。
2.燈絲電壓應(yīng)在額定值的允許誤差范圍內(nèi)使用
通常允許范圍為5%,若能保持在±1%內(nèi)對(duì)延長(zhǎng)壽命是有利的。氧化物陰極電子管燈絲電壓偏高時(shí),會(huì)加速氧化鋇的分解而縮短陰極壽命；燈絲電壓偏低時(shí),鋇原子不能迅速地?cái)U(kuò)散到陰極表面,會(huì)使陰極“中毒”也就是電子管的發(fā)射能力不能再恢復(fù)。碳化釷鎢燈絲陰極的電子管燈絲電壓偏高時(shí)燈絲中的釷原子會(huì)很快蒸發(fā)掉,縮短陰極壽命,燈絲電壓偏低時(shí),也會(huì)使陰極受正離子轟擊而失效。實(shí)踐證明使用直流燈絲電源的發(fā)射管,在工作一段時(shí)間后把燈絲正負(fù)極性變換一次,以使整個(gè)陰極能夠均勻損耗,同時(shí)把燈絲輸入端對(duì)地接的電解電容極性也隨之改變,有助于延長(zhǎng)管子壽命。對(duì)于使用壽命已知的管子,因陰極發(fā)射量不足而功率下降，可適當(dāng)提高燈絲電壓,加大其燈絲電流來(lái)延長(zhǎng)使用壽命。
3.貯存電子管的庫(kù)房要求干燥無(wú)塵、防潮、防震、通風(fēng)良好
不得放有易揮發(fā)性腐蝕物品。室溫在+5℃～+35℃之間,相對(duì)濕度不大于80%。電子管應(yīng)垂直放置,陽(yáng)極向下，管上不得承受重量。貯存期一般不超過(guò)3年,以防真空度下降。長(zhǎng)期存放的電子管,內(nèi)部會(huì)放出一些氣體,使管內(nèi)真空度下降,因此在使用時(shí)應(yīng)老煉。將電子管加50%燈絲電壓保持10min～15min,然后加額定燈絲電壓保持30min,然后加偏壓,再加50%額定陽(yáng)極電壓保持20min～30min,再將陽(yáng)極電壓加到額定值。此老煉過(guò)程可延長(zhǎng)管子的使用壽命。一般老煉可將電子管加上燈絲額定工作電壓保持2h以上，但此法不如上面燈絲、陽(yáng)壓分檔加壓老煉效果好。
4.電子管安裝前應(yīng)檢查外觀不應(yīng)有汽泡、油污、裂縫和任
何機(jī)械性損傷,金屬件不得有銹蝕陶瓷上的污跡可用酒精擦除；金屬件上的銹蝕先用沙紙擦除,再用酒精擦凈。檢查絕緣電阻時(shí)應(yīng)用萬(wàn)用表R×10K檔檢查即可,用于1KW以上的管子可用500VMΩ表檢查，用于10KW的大功率管子用1000VMΩ表檢查。安裝時(shí)要小心緩慢地進(jìn)行,避免受力振動(dòng)而損壞,要軸向垂直放置,保持陽(yáng)極的垂直同心度。各極與腔體簧片要接觸良好,否則易出現(xiàn)高壓打火或管子工作不穩(wěn)定。
5.工作當(dāng)中發(fā)射管各極都要保持良好的通風(fēng)和其他冷卻
溫度過(guò)高會(huì)降低電子管的壽命,甚至損壞,對(duì)于風(fēng)冷要注意風(fēng)道暢通防塵；對(duì)于水冷系統(tǒng)、蒸發(fā)冷卻要注意一定要采用軟化水或蒸餾水,水量要充足。不允許有堵塞、漏風(fēng)、漏水、漏氣現(xiàn)象。經(jīng)常檢查發(fā)射機(jī)工作狀態(tài),不允許發(fā)射機(jī)出現(xiàn)高頻打火、機(jī)器失諧、寄生振蕩等現(xiàn)象,盡量避免柵流過(guò)大,短時(shí)間的柵流過(guò)大也可能損壞管子。
延長(zhǎng)方法
自70年代電子管放大器復(fù)出重登音響舞臺(tái)以來(lái)，已占有一定市場(chǎng)，但在電子管音響產(chǎn)品中，電子管引起的故障－－包括歐美電子管在內(nèi)，并不少見(jiàn)，使人產(chǎn)生一種電子管壽命短的看法，然而這卻往往并非電子管本身的問(wèn)題，而是電路設(shè)計(jì)存在缺陷和使用上的問(wèn)題。須知品質(zhì)良好的電子管，還得有正確設(shè)計(jì)的電路，充分的散熱，周到的避震。
在使用上，電子管要有良好的通風(fēng)散熱，溫度的過(guò)熱必然縮短電子管壽命，所以要盡可能使電子管保持較低的溫度。電子管怕振動(dòng)，所以采取防震措施盡量避免振動(dòng)也是很重要的。若做到這兩點(diǎn)，電子管的使用壽命至少可提高一倍。為此，電子管設(shè)備的周?chē)羞m當(dāng)?shù)目臻g，尤其是它的上方，以便有良好的對(duì)流通風(fēng)，可能的話(huà)可用風(fēng)扇幫助散熱。
電子管陰極在尚未達(dá)到要求溫度即加上高壓電源時(shí)，它的陰極將受到損害，同樣會(huì)縮短電子管壽命。所以電子管設(shè)備若有預(yù)熱裝置的話(huà)，一定要使用，例如先開(kāi)燈絲低壓電源預(yù)熱，后開(kāi)緩慢施加高壓電源。假如沒(méi)有預(yù)熱裝置，那你不要急著將輸入信號(hào)接入，可將音量關(guān)到最小，待先開(kāi)機(jī)20～30分鐘進(jìn)行溫機(jī)再使用。如果使用旁熱式整流管供給整機(jī)高壓，那正好提供了簡(jiǎn)單又有效的高壓延時(shí)。另外，在正常使用時(shí)，不要頻繁開(kāi)關(guān)電源。
當(dāng)然，如果對(duì)電子管電路進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)，避免錯(cuò)誤運(yùn)用，就能使電子管不致"英年早逝"，電子管使用數(shù)以千計(jì)的聆聽(tīng)時(shí)數(shù)應(yīng)是正常的。電路設(shè)計(jì)中最常見(jiàn)的錯(cuò)誤有電子管燈絲與陰極間的電位差過(guò)高、電子管屏極或簾柵極電壓運(yùn)用至最大值、電子管控制柵極懸空，電子管燈絲電壓過(guò)低或過(guò)高、電子管安裝位置不當(dāng)造成電極過(guò)熱及高壓電源沒(méi)有延時(shí)裝置等。
晶體管
元件——晶電子管兩顆雙二極管：5Z2P，5Z3P體管的收音機(jī)．雖然人們對(duì)這架收音機(jī)顯露出濃厚的興趣．然而，他們對(duì)晶體管本身卻不以為然．美國(guó)《紐約先驅(qū)論壇報(bào)》的記者在報(bào)道中寫(xiě)道：“這一器件還在實(shí)驗(yàn)室階段，工程師們都認(rèn)為它在電子工業(yè)中的革新是有限的．”事實(shí)上，晶體管發(fā)明以后，在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，它的深遠(yuǎn)影響便很快地顯示出來(lái)．它在電子學(xué)領(lǐng)域完成了一場(chǎng)真正的革命．
什么是晶體管呢？通俗地說(shuō)，晶體管是半導(dǎo)體做的固體電子元件．像金銀銅鐵等金屬，它們導(dǎo)電性能好，叫做導(dǎo)體．木材、玻璃、陶瓷、云母等不易導(dǎo)電，叫做絕緣體．導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，就叫半導(dǎo)體．晶體管就是用半導(dǎo)體材料制成的．這類(lèi)材料最常見(jiàn)的便是鍺和硅兩種．
半導(dǎo)體電子管三顆小功率功率放大管是19世紀(jì)末才發(fā)現(xiàn)的一種材料．當(dāng)時(shí)人們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體的價(jià)值，也就沒(méi)有注重半導(dǎo)體的研究．直到二次大戰(zhàn)中，由于雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件——微波礦石檢波器的應(yīng)用日趨成熟，在軍事上發(fā)揮了重要作用，這才引起了人們對(duì)半導(dǎo)體的興趣．許多科學(xué)家都投入到半導(dǎo)體的深入研究中．經(jīng)過(guò)緊張的研究工作，美國(guó)物理學(xué)家肖克利、巴丁和布拉頓三人捷足先登，合作發(fā)明了晶體管——一種三個(gè)支點(diǎn)的半導(dǎo)體固體元件．晶體管被人們稱(chēng)為“三條腿的魔術(shù)師”．它的發(fā)明是電子技術(shù)史中具有劃時(shí)代意義的偉大事件，它開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)嶄新的時(shí)代——固體電子技術(shù)時(shí)代．他們?nèi)艘惨蜓芯堪雽?dǎo)體及發(fā)現(xiàn)晶體管效應(yīng)而共同獲得1956年最高科學(xué)獎(jiǎng)——諾貝爾物理獎(jiǎng)．
肖克利小組與晶體管美國(guó)人威廉·肖克利，1910年2月13日生于倫敦，曾在美國(guó)麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)量子物理，1936年得到該校博士學(xué)位后，進(jìn)入久負(fù)盛名的貝爾實(shí)驗(yàn)室工作．貝爾實(shí)驗(yàn)室是電話(huà)發(fā)明人貝爾創(chuàng)立的．在電子、電子管功率功率放大管：6P3P，EL34特別在通訊領(lǐng)域是最有名氣的研究所，號(hào)稱(chēng)“研究王國(guó)”．早在1936年，當(dāng)時(shí)的研究部主任，后來(lái)的貝爾實(shí)驗(yàn)室總裁默文·凱利就對(duì)肖克利說(shuō)過(guò)，為了適應(yīng)通訊不斷增長(zhǎng)的需要，將來(lái)一定會(huì)用電子交換取代電話(huà)系統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)換．這段話(huà)給肖克利留下了不可磨滅的印象，激起他滿(mǎn)腔熱情，把畢生精力投入到推進(jìn)電子技術(shù)進(jìn)步的事業(yè)中．沃爾特·布拉頓也是美國(guó)人，1902年2月10日出生在中國(guó)南方美麗的城市廈門(mén)，當(dāng)時(shí)他父親受聘在中國(guó)任教．布拉頓是實(shí)驗(yàn)專(zhuān)家，1929年獲得明尼蘇達(dá)大學(xué)的博士學(xué)位后，進(jìn)入貝爾研究所從事真空管研究工作．溫文儒雅的美國(guó)人巴丁是一個(gè)大學(xué)教授的兒子，1908年在美國(guó)威斯康星州的麥迪遜出生，相繼于1928年和1929年在威斯康星大學(xué)獲得兩個(gè)學(xué)位．后來(lái)又轉(zhuǎn)入普林斯頓大學(xué)攻讀固體物理，1936年獲得博士學(xué)位．1945年來(lái)到貝爾實(shí)驗(yàn)室工作．默文·凱利是一位頗有遠(yuǎn)見(jiàn)的科技管理人員．他從30年代起，就注意尋找和采用新材料及依據(jù)新原理工作的電子放大器件．在第二次世界大戰(zhàn)前后，敏銳的科研洞察力促使他果斷地決定加強(qiáng)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)研究，以開(kāi)拓電子技術(shù)的新領(lǐng)域．于是，1945年夏天，貝爾實(shí)驗(yàn)室正式?jīng)Q定以固體物理為主要研究方向，并為此制定了一個(gè)龐大的研究計(jì)劃．發(fā)明晶體管就是這個(gè)計(jì)劃的一個(gè)重要組成部分．1946年1月，貝爾實(shí)驗(yàn)室的固體物理研究小組正式成立了．這個(gè)小組以肖克利為首，下轄若干小組，其中之一包括布拉頓、巴丁在內(nèi)的半導(dǎo)體小組．在這個(gè)小組中，活躍著理論物理學(xué)家、實(shí)驗(yàn)專(zhuān)家、物理化學(xué)家、線(xiàn)路專(zhuān)家、冶金專(zhuān)家、工程師等多學(xué)科多方面的人才．他們通力合作，既善于汲取前人的有益經(jīng)驗(yàn)，又注意借鑒同時(shí)代人的研究成果，博采眾家之長(zhǎng)．小組內(nèi)部廣泛開(kāi)展有益的學(xué)術(shù)探討．“有新想法，新問(wèn)題，就召集全組討論，這是習(xí)慣”．在這樣良好的學(xué)術(shù)環(huán)境中，大家都充滿(mǎn)熱情，完全沉醉在理論物理領(lǐng)域的研究與探索中．
開(kāi)始，布拉頓和巴丁在研究晶體管時(shí)，采用的是肖克利提出的場(chǎng)效應(yīng)概念．場(chǎng)效應(yīng)設(shè)想是人們提出的第一個(gè)固體放大器的具體方案．根據(jù)這一方案，他們仿照真空三極管的原理，試圖用外電場(chǎng)控制半導(dǎo)體內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)．但是事與愿違，實(shí)驗(yàn)屢屢失?。?/span>
人們得到的效應(yīng)比預(yù)期的要小得多．人們困惑了，為什么理論與實(shí)際總是矛盾的呢？
問(wèn)題究竟出在那里呢？經(jīng)過(guò)多少個(gè)不眠之夜的苦苦思索，巴丁又提出了一種新的理論——表面態(tài)理論．這一理論認(rèn)為表面現(xiàn)象可以引起信號(hào)放大效應(yīng)．表面態(tài)概念的引入，使人們對(duì)半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的認(rèn)識(shí)前進(jìn)了一大步．布拉頓等人乘勝追擊，認(rèn)真細(xì)致地進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)．結(jié)果，他們意外地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把樣品和參考電極放在電解液里時(shí)，半導(dǎo)體表面內(nèi)部的電荷層和電勢(shì)力發(fā)生了改變，這不正是肖克利曾經(jīng)預(yù)言過(guò)的場(chǎng)效應(yīng)嗎？這個(gè)發(fā)現(xiàn)使大家十分振奮．在極度興奮中，他們加快了研究步伐，利用場(chǎng)效應(yīng)又反復(fù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)．誰(shuí)知，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)中突然發(fā)生了與以前截然不同的效應(yīng)．這接踵而至的新情況大大出乎實(shí)驗(yàn)者的預(yù)料．
人們的思路被打斷了，制作實(shí)用器件的原計(jì)劃不能不改變了，漸趨明朗的形勢(shì)又變得撲朔迷離了．然而肖克利小組并沒(méi)有知難而退．他們緊緊循著茫茫迷霧中的一絲光亮，改變思路，繼續(xù)探索．經(jīng)過(guò)多次地分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)，1947年12月23日，人們終于得到了盼望已久的“寶貝”．這一天，巴丁和布拉頓把兩根觸絲放在鍺半導(dǎo)體晶片的表面上，當(dāng)兩根觸絲十分靠近時(shí)，放大作用發(fā)生了．世界第一只固體放大器——晶體管也隨之誕生了．在這值得慶祝的時(shí)刻，布拉頓按捺住內(nèi)心的激動(dòng)，仍然一絲不茍地在實(shí)驗(yàn)筆記中寫(xiě)道：“電壓增益100，功率增益40，電流損失1/2.5……親眼目睹并親耳聽(tīng)聞音頻的人有吉布尼、摩爾、巴丁、皮爾遜、肖克利、弗萊徹和包文．”在布拉頓的筆記上，皮爾遜、摩爾和肖克利等人分別簽上了日期和他們的名字表示認(rèn)同．
巴丁和布拉頓實(shí)驗(yàn)成功的這種晶體管，是金屬觸絲和半導(dǎo)體的某一點(diǎn)接觸，故稱(chēng)點(diǎn)接觸晶體管．這種晶體管對(duì)電流、電壓都有放大作用．
晶體管發(fā)明之后基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，貝爾實(shí)驗(yàn)室并沒(méi)有立即發(fā)表肖克利小組的研究成果．他們認(rèn)為，還需要時(shí)間弄清晶體管的效應(yīng)，以便編寫(xiě)論文和申請(qǐng)專(zhuān)利．此后一段時(shí)間里，肖克利等人在極度緊張的狀態(tài)中忙碌地工作著．他們心中隱藏著一絲憂(yōu)慮．如果別人也發(fā)明了晶體管并率先公布了，他們的心血就付之東流了．他們的擔(dān)心絕非多慮，當(dāng)時(shí)許多科學(xué)家都在潛心于這一課題的研究．1948年初，在美國(guó)物理學(xué)會(huì)的一次會(huì)議上，柏杜大學(xué)的布雷和本澤報(bào)告了他們?cè)阪N的點(diǎn)接觸方面所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)及其發(fā)現(xiàn)．當(dāng)時(shí)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管的秘密尚未公開(kāi)，它的發(fā)明人之一——布拉頓此刻就端坐在聽(tīng)眾席上．布拉頓清楚地意識(shí)到布雷等人的實(shí)驗(yàn)距離晶體管的發(fā)明就差一小步了．因此，會(huì)后布雷與布拉頓聊天時(shí)談到他們的實(shí)驗(yàn)時(shí)，布拉頓立刻緊張起來(lái)．他不敢多開(kāi)口，只讓對(duì)方講話(huà)，生怕泄密給對(duì)方，支吾幾句就匆匆忙忙地走開(kāi)了．后來(lái)，布雷曾惋惜地說(shuō)過(guò)：“如果把我的電極靠近本澤的電極，我們就會(huì)得到晶體管的作用，這是十分明白的．”由此可見(jiàn)，當(dāng)時(shí)科學(xué)界的競(jìng)爭(zhēng)是多么的激烈！實(shí)力雄厚的貝爾實(shí)驗(yàn)室在這場(chǎng)智慧與技能的角逐中，也不過(guò)略勝一籌．
晶體管發(fā)明半年以后，在1948年6月30日，貝爾實(shí)驗(yàn)室首次在紐約向公眾展示了晶體管．這個(gè)偉大的發(fā)明使許多專(zhuān)家不勝驚訝．然而，對(duì)于它的實(shí)用價(jià)值，人們大都表示懷疑．當(dāng)年7月1日的《紐約時(shí)報(bào)》只以8個(gè)句子、201個(gè)文字的短訊形式報(bào)道了本該震驚世界的這條新聞．在公眾的心目中，晶體管不過(guò)是實(shí)驗(yàn)室的珍品而已．估計(jì)只能做助聽(tīng)器之類(lèi)的小東西，不可能派上什么大用場(chǎng)．電子管(15張)
的確，當(dāng)時(shí)的點(diǎn)接觸晶體管同礦石檢波器一樣，利用觸須接點(diǎn)，很不穩(wěn)定，噪聲大，頻率低，放大功率小，性能還趕不上電子管，制作又很困難．難怪人們對(duì)它無(wú)動(dòng)于衷．然而，物理學(xué)家肖克利等人卻堅(jiān)信晶體管大有前途，它的巨大潛力還沒(méi)有被人們所認(rèn)識(shí)．于是，在點(diǎn)接觸式晶體管發(fā)明以后，他們?nèi)匀徊贿z余力，繼續(xù)研究．又經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的反復(fù)思索，肖克利瘦了，眼中也布滿(mǎn)了血絲．一個(gè)念頭卻在心中越來(lái)越明晰了，那就是以往的研究之所以失敗，根本原因在于人們不顧一切地盲目模仿真空三極管．這實(shí)際上走入了研究的誤區(qū)．晶體管同電子管產(chǎn)生于完全不同的物理現(xiàn)象，這就暗示晶體管效應(yīng)有其獨(dú)特之處．明白了這一點(diǎn)，肖克利當(dāng)即決定暫時(shí)放棄原來(lái)追求的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，集中精力實(shí)現(xiàn)另一個(gè)設(shè)想——晶體管的放大作用．正確的思想終于開(kāi)出了最美的花朵．1948年11月，肖克利構(gòu)思出一種新型晶體管，其結(jié)構(gòu)像“三明治”夾心面包那樣，把N型半導(dǎo)體夾在兩層P型半導(dǎo)體之間．這是一個(gè)多么富有想象力的設(shè)計(jì)啊！可惜的是，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，研究和實(shí)驗(yàn)都十分困難．直到1950年，人們才成功地制造出第一個(gè)PN結(jié)型晶體管．
電子技術(shù)發(fā)展史上一座里程碑晶體管的出現(xiàn)，是電子技術(shù)之樹(shù)上綻開(kāi)的一朵絢麗多彩的奇葩．同電子管相比，晶體管具有諸多優(yōu)越性：①晶體管的構(gòu)件是沒(méi)有消耗的．無(wú)論多么優(yōu)良的電子管，都將因陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣化．由于技術(shù)上的原因，晶體管制作之初也存在同樣的問(wèn)題．隨著材料制作上的進(jìn)步以及多方面的改善，晶體管的壽命一般比電子管長(zhǎng)100到1000倍，稱(chēng)得起永久性器件的美名．②晶體管消耗電子極少，僅為電子管的十分之一或幾十分之一．它不像電子管那樣需要加熱燈絲以產(chǎn)生自由電子．一臺(tái)晶體管收音機(jī)只要幾節(jié)干電池就可以半年一年地聽(tīng)下去，這對(duì)電子管收音機(jī)來(lái)說(shuō)，是難以做到的．③晶體管不需預(yù)熱，一開(kāi)機(jī)就工作．例如，晶體管收音機(jī)一開(kāi)就響，晶體管電視機(jī)一開(kāi)就很快出現(xiàn)畫(huà)面．電子管設(shè)備就做不到這一點(diǎn)．開(kāi)機(jī)后，非得等一會(huì)兒才聽(tīng)得到聲音，看得到畫(huà)面．顯然，在軍事、測(cè)量、記錄等方面，晶體管是非常有優(yōu)勢(shì)的．④晶體管結(jié)實(shí)可靠，比電子管可靠100倍，耐沖擊、耐振動(dòng)，這都是電子管所無(wú)法比擬的．另外，晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，可用于設(shè)計(jì)小型、復(fù)雜、可靠的電路．晶體管的制造工藝雖然精密，但工序簡(jiǎn)便，有利于提高元器件的安裝密度．正因?yàn)榫w管的性能如此優(yōu)越，晶體管誕生之后，便被廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪校?953年，首批電池式的晶體管收音機(jī)一投放市場(chǎng)，就受到人們的熱烈歡迎，人們爭(zhēng)相購(gòu)買(mǎi)這種收音機(jī)．接著，各廠家之間又展開(kāi)了制造短波晶體管的競(jìng)賽．此后不久，不需要交流電源的袖珍“晶體管收音機(jī)”開(kāi)始在世界各地出售，又引起了一個(gè)新的消費(fèi)熱潮。
效晶體管
摩爾定律
由于硅晶體管適合高溫工作，可以抵抗大氣影響，在電子工業(yè)領(lǐng)域是最受歡迎的產(chǎn)品之一．從1967年以來(lái)，電子測(cè)量裝置或者電視攝像機(jī)如果不是“晶體管化”的，那么就別想賣(mài)出去一件．輕便收發(fā)機(jī)，甚至車(chē)載的大型發(fā)射機(jī)也都晶體管化了．
另外，晶體管還特別適合用作開(kāi)關(guān)．它也是第二代計(jì)算機(jī)的基本元件．人們還常常用硅晶體管制造紅外探測(cè)器．就連可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵亍?/span>太陽(yáng)能電池也都能用晶體管制造．這種電池是遨游于太空的人造衛(wèi)星的必不可少的電源．晶體管這種小型簡(jiǎn)便的半導(dǎo)體元件還為縫紉機(jī)、電鉆和熒光燈開(kāi)拓了電子控制的途徑．從1950年至1960年的十年間，世界主要工業(yè)國(guó)家投入了巨額資金，用于研究、開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)晶體管和半導(dǎo)體器件．例如，純凈的鍺或硅半導(dǎo)體，導(dǎo)電性能很差，但加入少量其它元素(稱(chēng)為雜質(zhì))后，導(dǎo)電性能會(huì)提高許多．但是要想把定量雜質(zhì)正確地熔入鍺或硅中，必須在一定的溫度下，通過(guò)加熱等方法才能實(shí)現(xiàn)．而一旦溫度高于攝氏75度，晶體管就開(kāi)始失效．為了攻克這一技術(shù)難關(guān)，美國(guó)政府在工業(yè)界投資數(shù)百萬(wàn)美元，以開(kāi)展這項(xiàng)新技術(shù)的研制工作．在這樣雄厚的財(cái)政資助下，沒(méi)過(guò)多久，人們便掌握了這種高熔點(diǎn)材料的提純、熔煉和擴(kuò)散的技術(shù)．特別是晶體管在軍事計(jì)劃和宇宙航行中的威力日益顯露出來(lái)以后，為爭(zhēng)奪電子領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位，世界各國(guó)展開(kāi)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)．為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化，人們不惜成本，紛紛給電子工業(yè)以巨大的財(cái)政資助．
自從1904年弗萊明發(fā)明真空二極管，1906年德福雷斯特發(fā)明真空三極管以來(lái)，電子學(xué)作為一門(mén)新興學(xué)科迅速發(fā)展起來(lái)．但是電子學(xué)真正突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，還應(yīng)該是從晶體管發(fā)明以后開(kāi)始的．尤其是PN結(jié)型晶體管的出現(xiàn)，開(kāi)辟了電子器件的新紀(jì)元，引起了一場(chǎng)電子技術(shù)的革命．在短短十余年的時(shí)間里，新興的晶體管工業(yè)以不可戰(zhàn)勝的雄心和年輕人那樣無(wú)所顧忌的氣勢(shì)，迅速取代了電子管工業(yè)通過(guò)多年奮斗才取得的地位，一躍成為電子技術(shù)領(lǐng)域的排頭兵．現(xiàn)代電子技術(shù)的基礎(chǔ)誠(chéng)然，電子管的發(fā)明使電子設(shè)備發(fā)生了革命性變化．但是電子管體大易碎，費(fèi)電又不可靠．因此，晶體管的問(wèn)世被譽(yù)為本世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，它解決了電子管存在的大部分問(wèn)題．可是單個(gè)晶體管的出現(xiàn)，仍然不能滿(mǎn)足電子技術(shù)飛速發(fā)展的需要．隨著電子技術(shù)應(yīng)用的不斷推廣和電子產(chǎn)品發(fā)展的日趨復(fù)雜，電子設(shè)備中應(yīng)用的電子器件越來(lái)越多．比如二次世界大戰(zhàn)末出現(xiàn)的B29轟炸機(jī)上裝有1千個(gè)電子管和1萬(wàn)多個(gè)無(wú)線(xiàn)電元件．電子計(jì)算機(jī)就更不用說(shuō)了．1960年上市的通用型號(hào)計(jì)算機(jī)有10萬(wàn)個(gè)二極管和2.5萬(wàn)個(gè)晶體管．一個(gè)晶體管只能取代一個(gè)電子管，極為復(fù)雜的電子設(shè)備中就可能要用上百萬(wàn)個(gè)晶體管．一個(gè)晶體管有3條腿，復(fù)雜一些的設(shè)備就可能有數(shù)百萬(wàn)個(gè)焊接點(diǎn)，稍一不慎，就極有可能出現(xiàn)故障．為確保設(shè)備的可靠性，縮小其重量和體積，人們迫切需要在電子技術(shù)領(lǐng)域來(lái)一次新的突破．1957年蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星．這一震驚世界的消息引起了美國(guó)朝野的極大震動(dòng)，它嚴(yán)重挫傷了美國(guó)人的自尊心和優(yōu)越感，發(fā)達(dá)的空間技術(shù)是建立在先進(jìn)的電子技術(shù)基礎(chǔ)上的．為奪得空間科技的領(lǐng)先地位，美國(guó)政府于1958年成立了國(guó)家航空和宇航局，負(fù)責(zé)軍事和宇航研究，為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化和輕量化，投入了天文數(shù)字的經(jīng)費(fèi)．就是在這種激烈的軍備競(jìng)賽的刺激下，在已有的晶體管技術(shù)的基礎(chǔ)上，一種新興技術(shù)誕生了，那就是今天大放異彩的集成電路．有了集成電路，計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等與人類(lèi)社會(huì)生活密切相關(guān)的設(shè)備不僅體積小了，功能也越來(lái)越齊全了，給現(xiàn)代人的工作、學(xué)習(xí)和娛樂(lè)帶來(lái)了極大便利．那么，什么是集成電路呢？集成電路是在一塊幾平方毫米的極其微小的半導(dǎo)體晶片上，將成千上萬(wàn)的晶體管、電阻、電容、包括連接線(xiàn)做在一起．真正是立錐之地布千軍．它是材料、元件、晶體管三位一體的有機(jī)結(jié)合．
集成電路的問(wèn)世是離不開(kāi)晶體管技術(shù)的，沒(méi)有晶體管就不會(huì)有集成電路．本質(zhì)上，集成電路是最先進(jìn)的晶體管——外延平面晶體制造工藝的延續(xù)．集成電路設(shè)想的提出，同晶體管密切相關(guān)．1952年，英國(guó)皇家雷達(dá)研究所的一位著名科學(xué)家達(dá)默，在一次會(huì)議上曾指出：“隨著晶體管的出現(xiàn)和對(duì)半導(dǎo)體的全面研究，現(xiàn)在似乎可以想象，未來(lái)電子設(shè)備是一種沒(méi)有連接線(xiàn)的固體組件．”雖然達(dá)默的設(shè)想并未付諸實(shí)施，但是他為人們的深入研究指明了方向．
后來(lái)，一個(gè)叫基爾比的美國(guó)人步達(dá)默的后塵，走上了研究固體組件這條崎嶇的小路．基爾比畢業(yè)于伊利諾斯大學(xué)電機(jī)工程系．1952年一個(gè)偶然機(jī)會(huì)，基爾比參加了貝爾實(shí)驗(yàn)室的晶體管講座．富于創(chuàng)造性的基爾比一下子就被晶體管這個(gè)小東西迷住了．
當(dāng)時(shí)，他在一家公司負(fù)責(zé)一項(xiàng)助聽(tīng)器研究計(jì)劃．心系晶體管的基爾比不由自主地想把晶體管用在助聽(tīng)器上，他果然獲得了成功．他研究出一種簡(jiǎn)便的方法，將晶體管直接安裝在塑料片上，并用陶瓷密封．初步的成功使他對(duì)晶體管的興趣與日俱增．為尋求更大的發(fā)展，基爾比于1958年5月進(jìn)入得克薩斯儀器公司．當(dāng)時(shí)，公司正參與美國(guó)通信部隊(duì)的一項(xiàng)微型組件計(jì)劃．基爾比非常希望能在這一計(jì)劃中一顯身手．強(qiáng)烈的自尊促使他決心憑自己的智慧和努力進(jìn)入這一計(jì)劃．于是，他常常一個(gè)人埋頭在工廠，思考采用半導(dǎo)體制造整個(gè)電路的途徑．記不清多少次苦苦思索，多少回實(shí)驗(yàn)，多少次挫折，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的孤軍奮戰(zhàn)，到1959年，一塊集成電路板終于在基爾比的手中誕生了．
同年3月，這一產(chǎn)品被拿到無(wú)線(xiàn)電工程師協(xié)會(huì)上展出．得克薩斯公司當(dāng)時(shí)的副總裁謝潑德自豪地宣布，這是“硅晶體管后得克薩斯儀器公司最重要的開(kāi)發(fā)成果”．在晶體管技術(shù)基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來(lái)的集成電路，帶來(lái)了微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)．
微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，極大降低了晶體管的成本，在1960年，生產(chǎn)1只晶體管要花10美元，而今天，1只嵌入集成電路里的晶體管的成本還不到1美分．這使晶體管的應(yīng)用更為廣泛了．
不僅如此，微電子技術(shù)通過(guò)微型化、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)化和機(jī)器人化，將從根本上改變?nèi)祟?lèi)的生活．它正在沖擊著人類(lèi)生活的許多方面：勞動(dòng)生產(chǎn)、家庭、政治、科學(xué)、戰(zhàn)爭(zhēng)與和平．
晶閘管T在工作過(guò)程中，它的陽(yáng)極A和陰極K與電源和負(fù)載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門(mén)極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。
工作條件
1.晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不管門(mén)極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)短狀態(tài)。
2.晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門(mén)極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。
3.晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽(yáng)極電壓，不論門(mén)極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門(mén)極失去作用。
4.晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓（或電流）減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。
從晶閘管的內(nèi)部分析工作過(guò)程：
當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，為使晶閘管導(dǎo)通，必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。圖2中每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此，兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路，當(dāng)有足夠的門(mén)機(jī)電流Ig流入時(shí)，就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。
設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2；發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik；電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，設(shè)流過(guò)J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,
晶閘管的陽(yáng)極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和：
Ia=Ic1Ic2Ic0或Ia=a1Iaa2IkIc0
若門(mén)極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik=IaIg
從而可以得出晶閘管陽(yáng)極電流為：I=(Ic0Iga2)/（1-（a1a2））（1—1）式
硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖3所示。
當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓，而門(mén)極未受電壓的情況下，式（1—1）中，Ig=0,(a1a2)很小，故晶閘管的陽(yáng)極電流Ia≈Ic0晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)晶閘管在正向陽(yáng)極電壓下，從門(mén)極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)，從而提高起點(diǎn)流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過(guò)PNP管的發(fā)射結(jié)，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)。這樣強(qiáng)烈的正反饋過(guò)程迅速進(jìn)行。從圖3，當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而（a1a2）≈1時(shí)，式（1—1）中的分母1-（a1a2）≈0,因此提高了晶閘管的陽(yáng)極電流Ia.這時(shí)，流過(guò)晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定。晶閘管已處于正向?qū)顟B(tài)。
式（1—1）中，在晶閘管導(dǎo)通后，1-（a1a2）≈0,即使此時(shí)門(mén)極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來(lái)的陽(yáng)極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后，門(mén)極已失去作用。
構(gòu)造原理
下面的討僅限于真空式電子管
二極管
考慮一塊被加熱的金屬板，當(dāng)它的溫度達(dá)到攝氏800度以上時(shí)，會(huì)形成電子的加速運(yùn)動(dòng)，以至能夠擺脫金屬板本身對(duì)它們的吸引而逃逸到金屬表面以外的空間。若在這一空間加上一個(gè)十幾至幾萬(wàn)伏的正向電壓（在上面說(shuō)到的顯像管，陽(yáng)極上就加有7000--27000伏的高壓），這些電子就會(huì)被吸引飛向正向電壓極，流經(jīng)電源而形成回路電流。
二極管
把金屬板（陰極），加熱源（燈絲），正向電壓極板（陽(yáng)極）封裝在一個(gè)適當(dāng)?shù)臍だ?，即上面說(shuō)的玻璃（或金屬，陶瓷）封裝殼，再抽成幾近真空，就是電子二極管。
需要說(shuō)明的是由于制造工藝，雜質(zhì)附著以及材料本身等原因，管內(nèi)會(huì)殘留微量余氣，成品管都在管內(nèi)涂敷了一層吸氣劑。吸氣劑一般使用摻氮的蒸散型鋯鋁或鋯釩材料。除特殊用途外（如超高頻和高壓整流等），為便于使用和增加一至性，均為兩只二極管，或二極三極，或三極三極以及二極五極等合裝在一個(gè)管殼內(nèi)，這就是復(fù)合管。
三極管
二極管的結(jié)構(gòu)決定了它的單向?qū)щ姷男再|(zhì)，當(dāng)在陰極與陽(yáng)極之間再加上一個(gè)帶適當(dāng)電壓的極點(diǎn)，這個(gè)電壓就會(huì)改變陰極的表面電位，從而影響了陰極熱電子飛向陽(yáng)極的數(shù)量，這就是調(diào)制極，一般是用金屬絲做成螺旋狀的柵網(wǎng)，所以又把它稱(chēng)為柵極。這就是閥門(mén)功能了。由此可以知道，當(dāng)作為被放大的信號(hào)電壓加在柵極----陰極之間時(shí)，由于它的變化必然會(huì)使陽(yáng)極電流發(fā)生相應(yīng)的變化，又由于陽(yáng)極電壓遠(yuǎn)高于陰極，因此柵陰極間微小的電壓變化同樣能使陽(yáng)極產(chǎn)生相應(yīng)的幾十至上百倍的電壓變化，這就是三極管放大電壓三極管信號(hào)的原理。
四極管
純粹意義的四極管只是在電子管的發(fā)展史上作為驗(yàn)證管出現(xiàn)過(guò)而沒(méi)有進(jìn)入實(shí)用，在商品功放里超過(guò)半數(shù)以上的機(jī)種用的是束射四極管。束射四極管全部是功率管，對(duì)功率管的要求是產(chǎn)生盡可能大的陽(yáng)極電流。束射四極管在電極的結(jié)構(gòu)上做了一些特殊的安排，使其在保持和其它功率管體積差別不大的前提下，能夠形成比其它功率管更大的陽(yáng)極電流。
束射四極管的幾個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
1.陰極為橢圓型，這就增加了陰極的有效發(fā)射面積，從而增加了熱電子的發(fā)射量。
2.和三極管一樣，在抑制柵極和陽(yáng)極之間加有簾柵極，作用前面說(shuō)過(guò)了。
3.在簾柵極和和陽(yáng)極之間加了一對(duì)弓型金屬板（說(shuō)到重點(diǎn)了，注意下面的表述），這就是集束屏。集束屏在管內(nèi)和陰極相連即與陰極等電位，它迫使已經(jīng)越過(guò)簾柵極的電子流只能沿弓型金屬板的開(kāi)口方向成束狀射向陽(yáng)極。
檢測(cè)
外觀檢查
1．觀察電子管頂部的顏色正常的電子管，其頂部的顏色是銀色或黑色。若頂部已變成乳白色或淺黑色，則說(shuō)明該電子管已漏氣或老化。
2．觀察管內(nèi)是否有雜物輕輕搖動(dòng)或用手指輕彈電子管玻殼，再上下顛倒幾下仔細(xì)觀察內(nèi)是否有碎片、白色氧化物、碎云母片等雜物。若電子管內(nèi)有雜物，則說(shuō)明該管經(jīng)過(guò)居中烈振動(dòng)，其內(nèi)部極間短路的可能性較大。
萬(wàn)用表檢測(cè)
1．測(cè)量燈絲電壓用萬(wàn)用表R×1檔，測(cè)量電子管的兩個(gè)燈絲引腳的電阻值，正常值只有幾歐姆。若測(cè)得阻值為無(wú)窮大，則說(shuō)明該電子管的燈絲已斷。
2．檢測(cè)電子管是否衰老通過(guò)用萬(wàn)用表測(cè)量電子管陰極的發(fā)射能力，即可判斷出電子管是否衰老。檢測(cè)時(shí)，可單獨(dú)為電子管的燈絲提供工作電壓（其余各極電壓均不加），預(yù)熱2min左右，用萬(wàn)用表R×100檔，紅表筆接電子管極陰，黑表筆接?xùn)艠O（表內(nèi)1.5V電池相當(dāng)于給電子管加上正偏柵壓），測(cè)量柵、陰極之間的電阻值。正常的電子管，柵、陰極之間的電阻值應(yīng)小于3kΩ。若測(cè)得電子管柵、陰極之間的阻值大于3kΩ，則說(shuō)明該電子管已衰老。該電阻值越大，電子管的衰老程度越嚴(yán)重。
參考資料
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二刷《決戰(zhàn)中途島》：你看到了戰(zhàn)爭(zhēng)的殘酷，我看到了一部電子通信技術(shù)百年史2019-11-19T10:05:31+08:00[引用日期2022-05-24 18:12:01]
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賣(mài)房研發(fā)芯片的81歲老科學(xué)家，告訴我們中國(guó)“芯”到底缺什么2021-05-13T17:29:06+08:00[引用日期2022-05-24 20:08:57]
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電子管——一個(gè)敏銳的順風(fēng)耳2019-10-25T21:35:02+08:00[引用日期2022-05-24 20:13:13]
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科學(xué)匯 | 小身軀大能量，集成電路：指甲蓋上的“超級(jí)城市”2021-03-05T23:44:46+08:00[引用日期2022-05-25 10:24:05]
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