電子二極管的基礎(chǔ)知識(shí)分析

電子二極管，也叫真空二極管。只具有一個(gè)陰極與一個(gè)陽極（板極）的電子管。它是靠被燈絲加熱的陰極發(fā)射電子導(dǎo)電的，因?yàn)闊艚z有熱損耗，所以效率比半導(dǎo)體二極管低。

具有單向?qū)щ娦阅埽搓枠O電位高于陰極時(shí)，陰極發(fā)射的電子在電場(chǎng)的作用下，向陽極運(yùn)動(dòng)形成電子流。而陰極電壓比陽極高時(shí)，電子所受到的電場(chǎng)力是將電子拉回陰極的，不能產(chǎn)生電流，一般用于整流與檢波，有真空與充氣（充有惰性氣體）兩種電子二極管。充氣二極管也可以做穩(wěn)壓、指示、控制之用。

原理

現(xiàn)代的真空管共由4種基本構(gòu)件組成：極對(duì)燈絲（Filament） （加熱用）、陰極（Cathode）、柵極（Grid）和陽極（Anode）。當(dāng)極對(duì)燈絲連上電壓對(duì)陰極加熱，激發(fā)陰極電子通過柵極打在陽極上。通過這樣的電子流，電子管可以將較小的交流電放大成較強(qiáng)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大功能。在信號(hào)放大的同時(shí)，通過控制柵極電壓可以控制電子流量，因而獲得所需的電子特性。

PN接合二極管是n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體互相結(jié)合所構(gòu)成。PN接合區(qū)彼此的電子和電洞相互抵銷，造成主要載子不足，形成空乏層。在空乏層內(nèi)N型側(cè)帶正電，P型側(cè)帶負(fù)電，因此內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)靜電場(chǎng)，空乏層的兩端存在電位差。但是如果讓兩端的載子再結(jié)合的話，兩端的電壓差則會(huì)變成零。

真空管與半導(dǎo)體二極管

二極管具有陽極（anode）和陰極（cathode）兩個(gè)端子（這些用語是來自于真空管），電流只能往單一方向流動(dòng)。也就是說，電流可以從陽極流向陰極，不能從陰極流向陽極。這種作用就被稱之為整流作用。而在真空管內(nèi)，藉由電極之間加上的電壓讓熱電子從陰極到達(dá)陽極，因而有整流的作用。 半導(dǎo)體二極管中，有利用P型和N型兩種半導(dǎo)體接合面的PN接合效應(yīng)，也有利用金屬與半導(dǎo)體接合產(chǎn)生的肖特基效應(yīng)達(dá)成整流作用的類型。若是PN接合型的二極管，在P型側(cè)就是陽極，N型側(cè)則是陰極。

真空二極管的最重要特點(diǎn)是單向?qū)щ娦裕梢杂糜跈z波和整流。在半導(dǎo)體二極管發(fā)明之前，人們首先有了真空二極管。

發(fā)展

電子管又稱真空管，它是電子設(shè)備工作的心臟，電子管的發(fā)展又是電子工業(yè)發(fā)展的起點(diǎn)。世界上第一只電子管是英國弗萊明發(fā)明的二極管。

1882年，弗萊明曾擔(dān)任愛迪生電光公司技術(shù)顧問。1884年，弗萊明出訪美國時(shí)拜會(huì)了愛迪生，共同討論了電發(fā)光的問題。愛迪生向弗萊明展示了一年前他在進(jìn)行白熾燈研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)的一個(gè)有趣現(xiàn)象（人們稱之為愛迪生效應(yīng)）：把一根電極密封在碳絲燈泡內(nèi)，靠近燈絲，當(dāng)電流通過燈絲使之發(fā)熱時(shí)，金屬板極上就有電流流過。愛迪生進(jìn)一步試驗(yàn)讓板極通過電流計(jì)與燈絲的陽極相連時(shí)有電流，而與燈絲陰極相連時(shí)則沒有電流。

弗萊明對(duì)這一現(xiàn)象非常感興趣，回國后，他對(duì)此進(jìn)行了一些研究，認(rèn)為：在燈絲板極之間的空間是電的單行路。

1896年，馬可尼無線電報(bào)公司成立，弗萊明被聘為顧問。在研究改進(jìn)無線電報(bào)接收機(jī)中的檢波器時(shí)，他就設(shè)想采用愛迪生效應(yīng)進(jìn)行檢波。弗萊明在真空玻璃管內(nèi)封裝入兩個(gè)金屬片，給陽極板加上高頻交變電壓后，出現(xiàn)了愛迪生效應(yīng)，在交流電通過這個(gè)裝置時(shí)被變成了直流電。弗萊明把這種裝有兩個(gè)電極的管子叫作真空二極管，它具有整流和檢波兩種作用，這是人類歷史上第一只電子器件。弗萊明將此項(xiàng)發(fā)明用于無線電檢波，并于1904年11月16日在英國取得專利。

電子管

電子管又稱「真空管」 （Vacuum Tube），代表玻璃瓶?jī)?nèi)部抽真空，以利于游離電子的流動(dòng)，也可有效降低燈絲的氧化損耗。二極管、三極管、五極管，從字面意義代表電子管內(nèi)部基本「極」的數(shù)量。電子管擁有三個(gè)最基本的極，第一是「陰極」（Cathode,以K代表）：陰極當(dāng)然是陰性的，它是釋放出電子流的地方，它可以是一塊金屬板或是燈絲本身，當(dāng)燈絲加熱金屬板時(shí)，電子就會(huì)游離而出，散布在小小的真空玻璃瓶里。第二個(gè)極是「屏極」（Plate，以P代表），基本上它是電子管最外圍的金屬板，眼睛見到電子管最外層深灰色或黑色的金屬板，通常就是屏極。屏極連接正電壓，它負(fù)責(zé)吸引從陰極散發(fā)出來的電子（利用異性相吸的原理），作為電子游離旅行的終點(diǎn)。第三個(gè)極為「柵極」（Gird,以G代表），從構(gòu)造看來，它猶如一圈圈的細(xì)線圈，就如同柵欄一般，固定在陰極與屏極之間，電子流必須通過柵極而到屏極，在柵極之間通電壓，可以控制電子的流量，它的作用就如同一個(gè)水龍頭一般，具有流通與阻擋的功能。

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