三极管

在二极管的阴极与阳极（又名板极）之间加入一个栅网状的电极，就构成了三极管。这个栅网状电极称为栅极。三极管的构造和符号见图①。

1．构造：三极管中的栅极是由栅丝和边杆组成（见图②）。边杆是起支撑栅丝、散热以及与芯柱脚相连接的作用。栅丝是用细金属丝绕成栅网状或螺旋状，它把阴极包围在中间。小型三极管的栅丝是用镍丝、镍锰、镍铬或镍钼合金丝来绕制。大型三极管的栅丝是用钼丝、钨丝、钽丝或钨钼合金丝来绕制的。三极管中的栅极所以制成栅网状，是为了让阴极发射的电子在电场作用下能穿过它而到达阳极上。

2．栅极的控制作用：在阳极和阴极间加一个栅极，就可以通过栅极电压的变化来控制阳极电流的大小。在使用三极管时，一般在栅极加有负电压，所以栅极不吸附电子，从阴极发射出来的电子，绝大多数不会碰到栅丝上，而是通过栅丝间的空隙飞向加有很高电压的阳极，形成阳极电流。栅极的位置靠近阴极，所以栅压变化对阴极表面电场的影响比较大。栅压越负，它对电子的排斥作用越大，穿过栅丝间空隙的电子就越少，阳极电流就小。反之，当栅压负得少些，穿过栅丝间空隙的电子就多些，阳极电流就大些。

栅极对阳极电流的控制能力要比阳极强得多。因为阳极离阴极远，再加上阳极电场要穿过栅极才能作用到阴极上，这就使阳极对阴极发射电子的控制作用大大减弱了。假如栅极是一整块金属平板，那么阳极电场就不会作用到阴极上。但栅极并不是一整块金属板，而是一个金属网，因此金属网绕得愈密、网丝愈粗，阳极电压对阴极发射电子的控制作用就愈弱。

要使三极管能正常工作。各电极上要按规定加上电压。三极管的电源连接示意图见图③。在通常情况下，阳极电压为正几百伏，栅极对阴极经常保持负的几伏电压（阴极接地为零电位），这样，阴极发射的电子不会被栅极吸收，而大部分可流到阳极上。

三极管放大的基本电路见图④。其中R\(_{g}\)是栅极电阻，Rk是阴极电阻，R\(_{a}\)是阳极负载电阻。Cg是隔直流电容或称耦合电容，C\(_{k}\)是阴极旁路电容。当三极管正常工作时，栅极应加上负偏压，这个栅负偏压可以用直流电源（如干电池）供给（见图③），也可以采用自给栅偏压供给，如图④所示。在阴极与地之间加一个电阻Rk和电容C\(_{k}\)。当阳极电流由阳极电源Ea的正极出发经R\(_{a}\)、阳极、阴极、Rk回到电源E\(_{a}\)的负极时，在Rk上会产生一个电压降。这个电压降上端为正，下端为负。这个负电压通过电阻R\(_{g}\)就加给了栅极，这样可以代替外加电源负电压。

图④中的U\(_{g}\)～表示外加的信号电压，它通过Cg加在R\(_{g}\)的两端，因此栅极上除了有固定负偏压外，还加上一个变化的信号电压，造成栅极的瞬时电位有时负得多，有时负得少，从而控制阳极电流ia随着u\(_{g}\)～的变化而变化。由于栅压变化对ia的影响较大，所以很小的信号电压U\(_{g}\)～就会使ia发生较大的变化。变化的i\(_{a}\)流过负载电阻Ra，在上面建立起较大的交变电压u\(_{R}\)，于是信号得到了放大。

图④中的电阻R\(_{g}\)的作用是: 一方面使信号电压ug～在它上面产生分压，并加到栅极与阴极之间进行放大，另一方面使自给栅偏压通过它加到栅极上。另外，还可以通过R\(_{g}\)把少数打到栅丝上的电子泄放到阴极上去，故Rg又可叫栅漏电阻。电容器C\(_{g}\)的作用是把前级信号源与本级之间的直流通路隔开，而使交流信号能顺利通过。Ck的作用是提供交流通路，使交流信号电流不经过R\(_{k}\)，这样不会在它上面产生脉动电压降，以保证Rk两端得到一个平稳的直流电压。

三极管的参数表示阳极电流与阳极电压和栅压微小变化量之间的关系。我们把微小变化量称为增量，阳极电流、阳极电压和栅压的增量（微小变化量）分别用I\(_{a}\)、Ua、U\(_{g}\)表示。

三极管的主要参数有跨导、放大系数和内阻。分别叙述如下：

（i）跨导——又称互导，用符号S表示。跨导定义是：在阳极电压保持不变时，阳极电流增量和栅压增量之比。S=I\(_{a}\)／Ug（U\(_{a}\)保持不变）。

跨导表明了栅压控制阳极电流的能力。它的物理意义是：在阳极电压固定不变的条件下，栅压变化1伏时，阳极电流能变化多少毫安。跨导的单位是毫安／伏。例如，双三极管6N2，当阳极电压U\(_{a}\)=200伏，栅压Ug从（-0.5）伏变化到（-1.5）伏时，阳极电流I\(_{a}\)从3.5毫安变化到1.4毫安，那么，跨导就是3.5－1.4=2.1毫安／伏。

跨导愈大，电子管阳极电流对栅压变化的反应就愈灵敏，栅压控制阳极电流的能力就愈强。目前采用框架栅结构，以缩短阴栅之间的距离，这是提高电子管跨导的主要方法之一。

（ii）放大系数——符号为μ。它表示在控制阳极电流的能力上，栅压胜过阳极电压的倍数。μ的定义是：阳极电流保持不变时，阳极电压增量与栅压增量之比。μ=-U\(_{a}\)／Ug（阳极电流固定不变）。

因为要保持阳极电流不变，板压增量和栅压增量的符号必定相反，即如果阳极电压增加而又要使阳极电流不变，栅压必定要负得更厉害些。在这种情况下，阳极电压与栅极电压的变化方向是相反的，所以加一个负号，以便放大系数得出正数。例如双三极管6N2管，若栅压从（－1）伏变化到（－1.5）伏，为使阳极电流保持1.5毫安不变，则必须使阳极电压增加即从170伏变化到220伏，放大系数μ等于-220-170-1.5-(-1)=100，意思就是在控制阳极电流的能力上栅压的作用为阳极电压的作用的100倍。

（iii）内阻——符号为R\(_{i}\)，表示阳极电压控制阳极电流的能力。Ri定义是：栅压固定不变时，阳极电压的增量与阳极电流的增量之比。R\(_{i}\)=Ua／I\(_{a}\)（栅压固定不变）。Ri的物理意义是：栅压保持不变时，要使板流变化1毫安，板压需要变化多少伏。内阻的单位是千欧。内阻愈小，则板压控制板流的能力就愈强。

由此可见，跨导可表示三极管的品质，跨导大，一般放大系数也大。而内阻小，这正是一般情况下所需要的。知道了这三个参数，就可以用来作实际设计计算；或者根据对这些参数的要求来选择电子管。

上述三个参数之间存在着密切的有机联系。任意两个参量一经确定，第三个参量就可由下面公式求得：μ=SR\(_{i}\)。上式称为电子管内部方程式，此式不仅适用于三极管，对于四极、五极管等其他电子管都适用。

在交流收音机和扩音机中，三极管主要用作放大器和振荡器。

（i）低频电压放大三极管——用于低频放大器中作前级电压放大。要求电子管有高的放大系数（50～100之间）；而阳极电流却可以小一些，只有几毫安；跨导也比较低，约1～5毫安／伏。

常用的低频电压放大三极管有6N2双三极复合管和6G2双二极三极管。图⑤是6N2的外型和结构图。6N2双三极管，它是将两个电子管管芯合装在一个管壳里，构成复合管。管子中间装有隔离片，将两个三极管隔开，这样互不影响。这两个三极管可分别作电压放大用。也可把其中一个三极管当检波二极管用，这时阳极直接接地当屏蔽罩用，而将栅极作为检波二极管的阳极。三极管6N2的管脚接线见图⑦。

（ii)低频功率放大三极管——这类电子管用在放大器的末级，把得到放大而又没有失真的有用功率输给负载。例如功率放大三极管6N5，主要用在需要低内阻的电路中，如电子稳压器。

目前大多数五、六灯交流收音机的功率放大器都不采用三极管，而用五极管6P14和四极束射管6P1代替。

在250瓦与500瓦的扩音机中普遍使用低频功率三极管FD－11或FU－5（即805）。图⑥所示是这两种管子的结构图，图⑦为管脚接线图。

FU－5（即805）是一种低额中等功率放大管，这类管子的基本原理与接收放大管相同，但为使获得大的振荡功率及高的效率，必须具有高的阳极电压和大的阳极电流，并可在正栅情况下工作，这对收信放大管来说是绝不允许的。此管在结构上有如下特点：

（1）阴极发射电流密度较大，为避免高能量正离子的轰击，阴极采用“V”形的直热式碳化钍钨阴极。

（2）阳极耗散功率较大。此电子管采用平板形的石墨阳极，其体积要比收信放大管大好几倍，因此阳极耗散功率较大。

（3）各极引线分别引出。阳极引线从管顶引出，阴极和栅极引线从管底引出，这样可以避免阳极高压对其他各极的影响。

近年来，由于真空技术的发展，同类型的FD-11三极管已采用圆柱形旁热式氧化物阴极和圆柱形石墨阳极，并在外表面车有凹槽，以增加散热面积，从而使管子的体积大为缩小。

（iii）振荡三极管

利用三极管和振荡回路组成的三极管振荡器，可以把直流电转变为各种频率的交变电流。这种振荡器通常用于长、中波大功率发射机的末级及强大功率的高频电热炉，如水冷阳极的强力振荡三极管FU－431。

在交流五灯、六灯收音机中，产生本机振荡频率的振荡器，一般不单独使用一个振荡三极管，而是利用变频管6A2中的某三个电极组成的振荡部分或三极—七极管6U1的三极管部分接成振荡器。（陈品勋）