電子管詳細(xì)資料

電子管的定義
　　電子管是一種在氣密性封閉容器（一般為玻璃管）中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，利用電場對真空中的電子流的作用以獲得信號放大或振蕩的電子器件。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，近年來逐漸被晶體管和集成電路所取代，但目前在一些高保真音響器材中，仍然使用電子管作為音頻功率放大器件（香港人稱使用電子管功率放大器為“煲膽”）。

電子管的表示
　　　電子管在電器中用字母“V”或“VE”表示，舊標(biāo)準(zhǔn)用字母“G”表示。
[編輯本段]電子管引腳的識別
　　電子管腳的識別
[編輯本段]電子管的基本參數(shù)
　　1.燈絲電壓：V；
　　2.燈絲電流：mA；
　　3.陽極電壓：V；
　　4.陽極電流：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。
[編輯本段]電子管的發(fā)明簡介
　　1904年，世界上第一只電子管在英國物理學(xué)家弗萊明的手下誕生了。弗萊明為此獲得了這項(xiàng)發(fā)明的專利權(quán)。人類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。
　　說起電子管的發(fā)明，我們首先得從“愛迪生效應(yīng)”談起。愛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的？愛迪生也無法解釋，但他不失時(shí)機(jī)地將這一發(fā)明注冊了專利，并稱之為“愛迪生效應(yīng)”。后來，有人證明電流的產(chǎn)生是因?yàn)闊霟岬慕饘倌芟蛑車l(fā)射電子造成的。但最先預(yù)見到這一效應(yīng)具有實(shí)用價(jià)值的，則是英國物理學(xué)家和電氣工程師弗萊明。

電子管的優(yōu)缺點(diǎn)
　　由于電子管體積大、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)，現(xiàn)在它的絕大部分用途已經(jīng)基本被固體器件晶體管所取代。但是電子管負(fù)載能力強(qiáng)，線性性能優(yōu)于晶體管，在高頻大功率領(lǐng)域的工作特性要比晶體管更好，所以仍然在一些地方（如大功率無線電發(fā)射設(shè)備）繼續(xù)發(fā)揮著不可替代的作用。
[編輯本段]電子管的種類
　?。ㄒ唬┌从猛痉诸?br>　　電子管按其用途的不同可分為電壓放大管、功率大管、充氣管、閘流管、引燃管、混頻或變頻管、整流管、振蕩管、檢波管、調(diào)諧指過管、穩(wěn)壓管等。
　?。ǘ┌措姌O數(shù)分類
　　電子管按其電極數(shù)的不同可分為電壓放大管、三極管、四極管、五極管、六極管、七極管、八極管、九極管和復(fù)合管等。三極以上的電管又稱為多極管或多柵管。
　?。ㄈ┌赐庑畏诸?br>　　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（也稱花生管或指形管、MT管）、塔形管、超小型管（鉛筆形管）等多種。
　?。ㄋ模┌磧?nèi)部結(jié)構(gòu)分類
　　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型。
　　（五）按陰極的加熱方式分類
　　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（通過陰極旁的燈絲加熱陰極）。
　　（六）按屏蔽方式分類
　　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。
　?。ㄆ撸┌蠢鋮s方式分類
　　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。
　　怎樣延長電子管放大器的壽命
　　自70年代電子管放大器復(fù)出重登音響舞臺以來，已占有一定市場，但目前的電子管音響產(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，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題，而是電路設(shè)計(jì)存在缺陷和使用上的問題。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)備的周圍要有適當(dāng)?shù)目臻g，尤其是它的上方，以便有良好的對流通風(fēng)，可能的話可用風(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，一定要使用，例如先開燈絲低壓電源預(yù)熱，后開高壓電源。假如沒有預(yù)熱裝置，那你不要急著將輸入信號接入，可將音量關(guān)到最小，待先開機(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，那正好提供了簡單又有效的高壓延時(shí)。另外，在正常使用時(shí)，不要頻繁開關(guān)電源。
　　當(dāng)然，如果對電子管電路進(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)的聆聽時(shí)數(shù)應(yīng)是正常的。電路設(shè)計(jì)中最常見的錯(cuò)誤有電子管燈絲與陰極間的電位差過高、電子管屏極或簾柵極電壓運(yùn)用至最大值、電子管燈絲電壓過低或過高、電子管安裝位置不當(dāng)造成電極過熱及高壓電源沒有延時(shí)裝置等。

電子管的發(fā)展史
　　1904年，世界上第一只電子管在英國物理學(xué)家弗萊明的手下誕生了。弗萊明為此獲得了這項(xiàng)發(fā)明的專利權(quán)。人類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。世界上第一臺計(jì)算機(jī)用1.8萬只電子管，占地170m*2，重30t，耗電150kW。
　　說起電子管的發(fā)明，我們首先得從“愛迪生效應(yīng)”談起。愛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的？愛迪生也無法解釋，但他不失時(shí)機(jī)地將這一發(fā)明注冊了專利，并稱之為“愛迪生效應(yīng)”。后來，有人證明電流的產(chǎn)生是因?yàn)闊霟岬慕饘倌芟蛑車l(fā)射電子造成的。但最先預(yù)見到這一效應(yīng)具有實(shí)用價(jià)值的，則是英國物理學(xué)家和電氣工程師弗萊明。
　　各種樣式電子管
　　弗萊明的二極管是一項(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，對當(dāng)時(shí)無線電的發(fā)展沒有產(chǎn)生什么沖擊．
　　此后不久，貧困潦倒的美國發(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)看不見的空中帝國”．電子管的問世，推動(dòng)了無線電電子學(xué)的蓬勃發(fā)展．到1960年前后，西方國家的無線電工業(yè)年產(chǎn)10億只無線電電子管．電子管除應(yīng)用于電話放大器、海上和空中通訊外，也廣泛滲透到家庭娛樂領(lǐng)域，將新聞、教育節(jié)目、文藝和音樂播送到千家萬戶．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

電子管的興替
　　隨著科技的發(fā)展，人們對生產(chǎn)的機(jī)械在體積上向體積越來越小的方向發(fā)展，由于電子管的體積大，而且在移動(dòng)過程中容易損壞，越來越多的表現(xiàn)出其的弊端，于是人們開始尋找和開發(fā)電子管的可替代產(chǎn)品．隨著后來的晶體管的出現(xiàn)，已越來越多的機(jī)械不再使用電子管．晶體管的出現(xiàn)是人類在電子方面一個(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制造固體三極管．因此這些嘗試毫無例外都失敗了．
　　年6月的一天，在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)房間里，一架樣式很普通的收音機(jī)正在播放著輕柔的音樂，許多參觀者在它面前駐足不前．為什么大家都對這臺收音機(jī)情有獨(dú)鐘呢？原來這是第一架不用電子管，而代之以一種新的固體
　　晶體管
　　元件——晶體管的收音機(jī)．雖然人們對這架收音機(jī)顯露出濃厚的興趣．然而，他們對晶體管本身卻不以為然．美國《紐約先驅(qū)論壇報(bào)》的記者在報(bào)道中寫道：“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，在不長的時(shí)間內(nèi)，它的深遠(yuǎn)影響便很快地顯示出來．它在電子學(xué)領(lǐng)域完成了一場真正的革命．
　　什么是晶體管呢？通俗地說，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．這類材料最常見的便是鍺和硅兩種．
　　半導(dǎo)體是19世紀(jì)末才發(fā)現(xiàn)的一種材料．當(dāng)時(shí)人們并沒有發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體的價(jià)值，也就沒有注重半導(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)過緊張的研究工作，美國物理學(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人威廉·肖克利，1910年2月13日生于倫敦，曾在美國麻省理工學(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)室是電話發(fā)明人貝爾創(chuàng)立的．在電子、特別在通訊領(lǐng)域是最有名氣的研究所，號稱“研究王國”．早在1936年，當(dāng)時(shí)的研究部主任，后來的貝爾實(shí)驗(yàn)室總裁默文·凱利就對肖克利說過，為了適應(yīng)通訊不斷增長的需要，將來一定會(huì)用電子交換取代電話系統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)換．這段話給肖克利留下了不可磨滅的印象，激起他滿腔熱情，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·布拉頓也是美國人，1902年2月10日出生在中國南方美麗的城市廈門，當(dāng)時(shí)他父親受聘在中國任教．布拉頓是實(shí)驗(yàn)專家，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．溫文儒雅的美國人巴丁是一個(gè)大學(xué)教授的兒子，1908年在美國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年來到貝爾實(shí)驗(yàn)室工作．默文·凱利是一位頗有遠(yuǎn)見的科技管理人員．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)專家、物理化學(xué)家、線路專家、冶金專家、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．小組內(nèi)部廣泛開展有益的學(xué)術(shù)探討．“有新想法，新問題，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，大家都充滿熱情，完全沉醉在理論物理領(lǐng)域的研究與探索中．
　　開始，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效應(yīng)概念．場效應(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?。?
　　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？
　　問題究竟出在那里呢？經(jīng)過多少個(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)象可以引起信號放大效應(yīng)．表面態(tài)概念的引入，使人們對半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的認(rèn)識前進(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)部的電荷層和電勢力發(fā)生了改變，這不正是肖克利曾經(jīng)預(yù)言過的場效應(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，利用場效應(yīng)又反復(fù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)．誰知，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，漸趨明朗的形勢又變得撲朔迷離了．然而肖克利小組并沒有知難而退．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，故稱點(diǎn)接觸晶體管．這種晶體管對電流、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)，以便編寫論文和申請專利．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)告了他們在鍺的點(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，它的發(fā)明人之一——布拉頓此刻就端坐在聽眾席上．布拉頓清楚地意識到布雷等人的實(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．他不敢多開口，只讓對方講話，生怕泄密給對方，支吾幾句就匆匆忙忙地走開了．后來，布雷曾惋惜地說過：“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，當(dāng)時(shí)科學(xué)界的競爭是多么的激烈！實(shí)力雄厚的貝爾實(shí)驗(yàn)室在這場智慧與技能的角逐中，也不過略勝一籌．
　　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)明使許多專家不勝驚訝．然而，對于它的實(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，晶體管不過是實(shí)驗(yàn)室的珍品而已．估計(jì)只能做助聽器之類的小東西，不可能派上什么大用場．
　　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．難怪人們對它無動(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，它的巨大潛力還沒有被人們所認(rèn)識．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)過一個(gè)多月的反復(fù)思索，肖克利瘦了，眼中也布滿了血絲．一個(gè)念頭卻在心中越來越明晰了，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)放棄原來追求的場效應(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)之樹上綻開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)件是沒有消耗的．無論多么優(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100到1000倍，稱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．一臺晶體管收音機(jī)只要幾節(jié)干電池就可以半年一年地聽下去，這對電子管收音機(jī)來說，是難以做到的．③晶體管不需預(yù)熱，一開機(jī)就工作．例如，晶體管收音機(jī)一開就響，晶體管電視機(jī)一開就很快出現(xiàn)畫面．電子管設(shè)備就做不到這一點(diǎn)．開機(jī)后，非得等一會(huì)兒才聽得到聲音，看得到畫面．顯然，在軍事、測量、記錄等方面，晶體管是非常有優(yōu)勢的．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，就受到人們的熱烈歡迎，人們爭相購買這種收音機(jī)．接著，各廠家之間又展開了制造短波晶體管的競賽．此后不久，不需要交流電源的袖珍“晶體管收音機(jī)”開始在世界各地出售，又引起了一個(gè)新的消費(fèi)熱潮．
　　極鰭式場效晶體管: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，電子測量裝置或者電視攝像機(jī)如果不是“晶體管化”的，那么就別想賣出去一件．輕便收發(fā)機(jī)，甚至車載的大型發(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器．就連可將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵亍柲茈姵匾捕寄苡镁w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．晶體管這種小型簡便的半導(dǎo)體元件還為縫紉機(jī)、電鉆和熒光燈開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)國家投入了巨額資金，用于研究、開發(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，晶體管就開始失效．為了攻克這一技術(shù)難關(guān)，美國政府在工業(yè)界投資數(shù)百萬美元，以開展這項(xiàng)新技術(shù)的研制工作．在這樣雄厚的財(cái)政資助下，沒過多久，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以后，為爭奪電子領(lǐng)域的優(yōu)勢地位，世界各國展開了激烈的競爭．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，電子學(xué)作為一門新興學(xué)科迅速發(fā)展起來．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)明以后開始的．尤其是PN結(jié)型晶體管的出現(xiàn)，開辟了電子器件的新紀(jì)元，引起了一場電子技術(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所顧忌的氣勢，迅速取代了電子管工業(yè)通過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題．可是單個(gè)晶體管的出現(xiàn)，仍然不能滿足電子技術(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1萬多個(gè)無線電元件．電子計(jì)算機(jī)就更不用說了．1960年上市的通用型號計(jì)算機(jī)有10萬個(gè)二極管和2.5萬個(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朝野的極大震動(dòng)，它嚴(yán)重挫傷了美國人的自尊心和優(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，美國政府于1958年成立了國家航空和宇航局，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，功能也越來越齊全了，給現(xiàn)代人的工作、學(xué)習(xí)和娛樂帶來了極大便利．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，將成千上萬的晶體管、電阻、電容、包括連接線做在一起．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．
　　集成電路的問世是離不開晶體管技術(shù)的，沒有晶體管就不會(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)和對半導(dǎo)體的全面研究，現(xiàn)在似乎可以想象，未來電子設(shè)備是一種沒有連接線的固體組件．”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，一個(gè)叫基爾比的美國人步達(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器上，他果然獲得了成功．他研究出一種簡便的方法，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)過長時(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)品被拿到無線電工程師協(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發(fā)成果”．在晶體管技術(shù)基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來的集成電路，帶來了微電子技術(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)祟惖纳睿跊_擊著人類生活的許多方面：勞動(dòng)生產(chǎn)、家庭、政治、科學(xué)、戰(zhàn)爭與和平．
　　晶閘管T在工作過程中，它的陽極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。
　　晶閘管的工作條件：
　　1. 晶閘管承受反向陽極電壓時(shí)，不管門極承受和種電壓，晶閘管都處于關(guān)短狀態(tài)。
　　2. 晶閘管承受正向陽極電壓時(shí)，僅在門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極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。
　　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)部分析工作過程：
　　晶閘管是四層三端器件，它有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié)圖1，可以把它中間的NP分成兩部分，構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)合管圖2
　　當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時(shí)，為使晶閘管導(dǎo)銅，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J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,
　　晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和：
　　Ia=Ic1 Ic2 Ic0 或Ia=a1Ia a2Ik Ic0
　　若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik=Ia Ig
　　從而可以得出晶閘管陽極電流為：I=(Ic0 Iga2)/（1-（a1 a2））（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)晶閘管承受正向陽極電壓，而門極未受電壓的情況下，式（1—1）中，Ig=0,(a1 a2)很小，故晶閘管的陽極電流Ia≈Ic0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)晶閘管在正向陽極電壓下，從門極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)烈的正反饋過程迅速進(jìn)行。從圖3，當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而（a1 a2）≈1時(shí)，式（1—1）中的分母1-（a1 a2）≈0,因此提高了晶閘管的陽極電流Ia.這時(shí)，流過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-（a1 a2）≈0,即使此時(shí)門極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后，門極已失去作用。

構(gòu)造和原理
　　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)十幾至幾萬伏的正向電壓（踏雪留痕在上面說到的顯像管，陽極上就加有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（陽極）封裝在一個(gè)適當(dāng)?shù)臍だ铮瓷厦嬲f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。目前除特殊用途外（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)，所以又把它稱為柵極。這就是閥門功能了。由此可以知道，當(dāng)作為被放大的信號電壓加在柵極----陰極之間時(shí)，由于它的變化必然會(huì)使陽極電流發(fā)生相應(yīng)的變化，又由于陽極電壓遠(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)過而沒有進(jìn)入實(shí)用，在商品功放里超過半數(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，對功率管的要求是產(chǎn)生盡可能大的陽極電流。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. 和五極管一樣，在抑制柵極和陽極之間加有簾柵極，作用前面說過了。
　　3. 在簾柵極和和陽極之間加了一對弓型金屬板（說到重點(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)越過簾柵極的電子流只能沿弓型金屬板的開口方向成束狀射向陽極。

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