电子管为什么有放大作用

电子管收音机所以能压倒矿石机，主要原因是电子管有放大作用。电子管的这一基本优点，使它成为无线电枝术中的“骄子”。所以对我们无线电爱好者说，了解电子管所以会有放大作用，是一件非常重要的事。

电子管种类极多，最简单的要算二极管了。二极管是没有放大作用的，它的基本构造如图1，是在一小密封玻璃泡中装有两个金属制的电极：一个叫丝极（灯丝），外形和普通电灯泡的灯丝相象；另一个套在丝极外面的叫屏极（板极或阳极）。

假使在屏极上加正电压，在丝极上加负电压，那么带正电的屏极就会吸引从丝极发射出来的电子。这样，电流就好象通过一个电阻似的会通过丝极和屏极间的空间（图2）。

在丝极和屏极之间插进一个栅网形的电极——栅极（图3），就组成了一个三极管，可以起到放大作用。现在我们在栅极上象图4那样加一正电压的话，那么带负电的电子不但被带正电的屏极所吸引，同时带正电的栅极也有吸引电子的能力。但是因栅极是网状的，飞行速度很快的电子除少数刚好碰到栅网上形成很小的栅流外，极大多数的电子都穿过网孔飞向屏极，形成屏电流。使屏电流比没有栅极时要大得多。这里栅极帮助了屏极吸引更多的电子。栅极正电压愈大，这种加大屏电流的现象愈显著。

相反的，若我们在栅板上加上负电压（图5），那么栅极和电子所带的都是负电，根据电荷同性相斥异性相吸的定理，栅极就有排斥电子的力量，阻止—部分丝极飞向屏极的电子，不让通过，使到达屏极的电子减小，放屏电流亦减小。栅电压愈来，阻止电子通过的能力愈大，屏电流就愈小。栅电压太负时甚至全使屏流完全停止。

以上面所说的规象，我们可以得出结论：栅极能够控制屏电流的大小。栅极上加上正电压时所起的作用好象加高屏电池电压一样，能使屏电流增加；而加上负电压时又好象减低了屏电池电压，使屏电流减小。

这里要说明的是既然栅极是插在屏极和灯丝之间，那么它和丝极的距离比屏极和丝极的距离当然要近一些。因此，在栅极或屏极上加上同样大小的电压，对丝极电子的作用说，显然栅极的作用要大。这是距离愈近电荷相互的作用就愈大的缘故。这样在栅极上加一个很小的电压，它所引起的作用就等于把屏电池电压作很大的变化时所引起的结果一样。也就是说，很小的栅压变化可使屏电流发生很大的变化。

假使在三极管的屏极电路内串联一个大电阻R（图6甲），那么栅极上加一小信号电压E\(_{1}\)时，会使屏流发生很大变化，因为E1在正半周时屏流加大，负半周时屏流减小。于是屏电流的变化形状就和E\(_{1}\)的变化形状致（图6乙）。其中I0是一栅极没有信号时的屏流。

根据欧姆定律，电流I通过电阻R时，电阻两端会产生电压降E，用公式表示时是：

因此，可得出结论：若I是变化的而R是固定的话，那么E就和I的变化规律一样地变化。所以R两端电压降的变化情形如图6丙那样了。其中E\(_{p}\)0是当栅极上没有信号时，即屏电流为I0时的电压降（E\(_{p}\)0=R×I0）。而变化的那一部分的形状就和变化的屏电流I\(_{p}\)一样，也就和栅极上的信号电压E1的变化一样。由于R和I\(_{p}\)很大，所以交变电压Ep要比栅极上的信号电压E\(_{1}\)大得多，也就是说三极管把信号放大了。若在R的上端接一个电容器C，因为电容器只容许交流电通过而不允许直流电通过，故在电容器右端的就只有图6丙中的交流成份Ep而没有直流成份E\(_{p}\)0了。

根据上面所讲的电子管放大的原理，可以作一比喻。

我们知道经电子管放大后的电压，他的形状虽和输入电子管的信号电压相同，但是它并不是直接由输入信号电压变大的，而是利用栅极能以很小的力量控制较大的屏极电流的能力而获得的。并且这个屏电流也不是由栅极供给，而是由屏极电源（如接在屏极上的乙电池等）供给的。

这情况正好象日常看到的幻灯或电影的情况相似，见图7。如将电子管栅极上的输入电压看作是放映机里幻灯片或电影胶片上的黑白感光深浅程度；将激励灯当作阴极，光线当作电子流；银幕当作屏极；那么镜头的作用就相当于电子管的放大作用。从这里也可以清楚地体会到很小的底片上的影子是怎样在银幕上被放成大图片的。在银幕上的图象并不是由底片直接变成的，而是从激励灯（阴极或丝极）发射出来的光线（电子），经过黑白深浅不同的底片（栅极及它上面的电压）的控制以及镜头的放大作用后落到银幕（屏极）上而形成的。这时光线的强弱就随着底片的不同而改变。于是银幕上的图象就和底片上的相同了。

在上面的讨论中，我们忽略了一个情况，就是如图6甲那样在栅极上加上交变电压时，当栅极在正半周时它不但去帮助屏极吸引更多的电子，而且由于它自己也会吸收电子而产生栅流。栅流流经输入信号源的内阻要产生电压降，使原来加到栅极上信号电压的波形走样，也就是说形成“失真”了。

为了消灭这种缺点，实际应有上栅极电路中都加有一负电压，一般叫栅偏压或丙电压，如图8。

为了易于明了起见，我们常常用电子管的特性曲线来说明放大情况，例如图9中横轴表示栅压，纵轴表示屏流。当没有信号输入时，栅极上的电压为一固定栅偏压A，这时屏流为I\(_{0}\)；当栅极上加上一个由点1变到点2的信号电压时，栅压升高，故屏流加大（点2′）；当信号从点2回到点3时，屏流也就回跌到I0（点3′）；当栅压向负半周变化到最大点（点4）时，屏流就减至最小（点4′）。这样就很清楚地可以看出屏流的变化和栅极电压的变化是相同的。特性曲线愈陡，放大愈大。

上面所讲的是最简单的放大电子管——三极管的情况，而现代无线电技术中所用的放大管很多，例如

(沈成衡)