闸流管 闸流管-闸流管,闸流管-正文

闸流管,是在阴极-阳极之间有一个或多个栅极、具有控制特性的热阴极充气管。闸流管出现于20世纪20年代末。早期的闸流管为静电控制闸流管,管内充有惰性气体或汞蒸气。在第二次世界大战中,随着雷达的发展又研制出氢闸流管。

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氢闸流管的结构如图。栅极加上正向电压后,阴极发射出的电子便在电场的作用下向栅极运动。在运动过程中,电子不断与气体分子相碰撞,使部分气体分子电离,形成新的电子和离子。新的电子也向栅极运动,又会出现新的电离;而离子向阴极运动在适当的条件下就能在极短的时间内发生“雪崩式”过程,在阴极-栅极间形成等离子区(见气体放电)。这时,如阳极具有足够高的正向电压,那么,在阳极电场的作用下,等离子区里的部分电子将得到加速,在阳极-栅极空间使气体分子电离。阴极-栅极间的等离子区迅速扩展到阳极-栅极空间。这时,整个闸流管导通,栅极失去控制能力。只有在阳极电压降得很低,不足以维持放电电流时,放电才会熄灭。管子在放电熄灭以后还要经过一段消电离时间,待放电空间等离子区消失后,栅极才能恢复原来的控制功能,准备下一次工作。
闸流管静电控制闸流管的栅极加负偏压,信号电压加上后,阴极发射的部分电子穿过栅极进入阳极-栅极空间,在阳极电场的作用下产生“雪崩式”放电,使闸流管导通。
闸流管与一般真空管相比,主要的优点是在传导大电流时管内损耗很低,开关效率很高。氢闸流管脉冲状态工作时的管压降一般不超过200伏,静电控制闸流管放电压降大致接近所充气体的电离电位。闸流管的栅极只能控制放电的开始,而不能控制放电的熄灭;同时,由于每次放电后都要有消电离时间,故管子重复工作频率要比真空管低得多。这些均限制了闸流管的应用。静电控制闸流管主要用于可控整流、继电器控制等方面,但已逐渐被半导体器件所取代。
氢闸流管仍有广泛的应用。闸流管内充氢可以大大提高管子的工作电压和改善频率性能。在工作过程中,氢气会不断损失,故管内装有氢气储存器,以补充氢气。在管内充氘气后,工作电压可以进一步提高。氢闸流管的功率量级远高于半导体器件,并具有很大的过载能力,因而在许多雷达装置中,特别是在中、远程警戒雷达中,仍用它作为调制器的开关元件。另外,在核聚变、加速器、激光、等离子体研究、航天、医学等方面也有应用。

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