二极管

电子管的型号很多，结构各有特点，但按电极多少来分类，可分为二极管、三极管、四极管、五极管、七极管和复合管等几种类型。下面我们对二极管的构造、工作原理及应用作些简单介绍。

二极管是最简单的电子管，管内有两个电极，一个是发射电子的阴极，另一个是接收电子的阳极，其构造和符号如图①所示。

阴极 二极管的阴极是由金属或金属上喷涂金属的氧化物做成的。一般为圆筒形，里面有一根折叠形或螺旋形、麻花形的灯丝，当灯丝两端通电加热时，它产生的热量很快地传给阴极，阴极受热到一定温度就开始发射电子。所以灯丝又叫加热体，而阴极则是发射体。这种阴极叫旁热式阴极。有些电子管的灯丝本身就是阴极，它既起加热作用，又能发射电子，这种阴极叫做直热式阴极。

阴极怎么会发射电子呢？我们知道，一切物质都由原子组成，原子的中心是带正电的原子核，在原子核外围各层轨道上旋转的是带负电的电子。金属的原子最外层的电子与原子核之间联结力很弱，因此它们可以自由自在地在各个原子之间的空隙里不停地运动。这些活泼的电子称为金属中的“自由电子”。在常温下，自由电子只能在金属内部活动，不能脱离金属，这是因为除了原子核的束缚力以外，还有金属表面由企图向外跑的电子形成的“墙”，阻止更多的电子向外跑，当金属体受到一千多度的高温时，自由电子的活动力增强，许多自由电子就能克服这种表面的阻力冲到金属体外。这种现象称为“热电子发射”。

一般来说，钨丝是热电子发射的好材料，象普通照明白炽灯泡里的钨丝，在通电加热到高温时是能发射电子的。但它需要消耗很大的加热功率，很不经济，所以一般小功率电子管不采用钨丝做阴极。但因它有耐离子轰击的优点，所以这种钨丝阴极用在大功率电子管中。如果在钨丝表面涂上一层金属的氧化物（一般是氧化钡和氧化锶或再加上氧化钙的三种混合物），它只要加热到比较低的工作温度（大约700～900℃），便能发射出大量的电子，也就是说只需要较小的加热功率就可获得较大的电子发射。这样的阴极叫做直热式氧化物阴极，在小功率电子管中普遍采用。例如电子管电视机中的高压整流管1Z11（如图2所示），就是采用这种阴极做成的。氧化物阴极除了做成直热式外，还可以做成旁热式。例如电子管收音机中常用的整流管6Z4，它的阴极就是旁热式氧化物阴极（如图3所示）。

阳极 在二极管阴极外围，还有一个做成圆筒形、扁筒形或矩形的电极，叫做阳极。给阳极加一个正电压（这个电压叫做阳极电压），如图4所示，从阴极发射出来的电子就受到阳极的吸引，飞快地奔向阳极，形成由阴极到阳极的电子流，使连接阴极和阳极之间的外电路有电流流过。这个电流叫做阳极电流。阳极电流的大小与电子流相等，但阳极电流的方向习惯上认为和电子流的方向相反（即从外电路看，电流从阳极流向阴极）。如果二极管阳极上加的是负电压，因为在通常情况下，阳极是不会发射电子的，所以没有电子从阳极飞向阴极；而阴极发射的电子，受到阳极上负电的排斥力，被迫折回阴极。因此，外电路中也就没有阳极电流流过。这是二极管的单向导电性能。利用二极管的这种特性，在收音机中可以完成整流、检波等工作。

由于二极管具有单向导电性，可以把交流电变为直流电，因此二极管就成为整流器中的主要器件。整流电路有半波整流和全波整流两种。半波整流只用一只二极管，而全波整流要用两只二极管，或者用一只双二极管。双二极管就是把两只相同的二极管装封在一个管壳内，整流管6Z4（如图③所示），是电子管收音机中常用的全波整流双二极管，其最大阳极反向电压为1000伏，适用于次级电压为2×220伏至2×350伏的变压器，而直流输出电流可达75毫安。已足够供给一般五灯或六灯电子管收音机所需直流电源。如果要求获得较高的输出电压和较大的输出电流时，则可选用整流管5Z2P或5Z3P等型号。

二极管另一个主要用途是检波。检波的原理基本上和半波整流相同，但在阳极上所加交流电压和管子的输出电流比整流管小得多，所以检波二极管的结构较为小巧。常用的检波二极管为6H2型电子管，它是旁热式双二极管。作检波用时，只要用一只二极管，另一只二极管可作其他用途。例如作延迟自动增益控制电路等。实际上，在一般收音机里，通常选用二极管和三极管装封在一个管壳内的复合管，前者作检波，后者作音频电压放大。常用的复合管有6G2型电子管（它是双二极三极复合管）。但目前更广泛地采用6N2型双三极复合管。因为该管内的一个三极管与另一个三极管之间的屏蔽较好，抗干扰性较强。其中一个三极管作检波时，可将阳极直接接地当屏蔽罩使用，而将栅极当做检波二极管的阳极，这样效果更好。（冯崇勳)