電子管的介紹[共6頁(yè)]

1、電子管,是一種最早期的電信號(hào)放大器件。被封閉在玻璃容器（一般為玻璃管）中的陰極電子發(fā)射部分、控制柵極、加速柵極、陽(yáng)極（屏極）引線被焊在管坐上。利用電場(chǎng)對(duì)真空中的控制柵極注入電子調(diào)制信號(hào),并在陽(yáng)極獲得對(duì)信號(hào)放大或反饋振蕩后的不同參數(shù)信號(hào)數(shù)據(jù)。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(lái)逐漸被半導(dǎo)體材料制作的放大器和集成電路取代,但目前在一些高保真的音響器材中,仍然使用低噪聲、穩(wěn)定系數(shù)高的電子管作為音頻功率放大器件（香港人稱(chēng)使用電子管功率放大器為“膽機(jī)”）。電子管編輯din z gun 電子管,是一種最早期的電信號(hào)放大器件。被封閉在玻璃容器（一般為玻璃管）中的陰極電子發(fā)射部分、控制柵極、加速

2、柵極、陽(yáng)極（屏極）引線被焊在管坐上。利用電場(chǎng)對(duì)真空中的控制柵極注入電子調(diào)制信號(hào),并在陽(yáng)極獲得對(duì)信號(hào)放大或反饋振蕩后的不同參數(shù)信號(hào)數(shù)據(jù)。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(lái)逐漸被半導(dǎo)體材料制作的放大器和集成電路取代,但目前在一些高保真的音響器材中,仍然使用低噪聲、穩(wěn)定系數(shù)高的電子管作為音頻功率放大器件（香港人稱(chēng)使用電子管功率放大器為“膽機(jī)”）。目 錄1表示2引腳識(shí)別3基本參數(shù)4發(fā)展歷史5優(yōu)缺點(diǎn)6種類(lèi)7選用8如何延長(zhǎng)9發(fā)展史10興替11晶體管12效晶體管13工作條件14構(gòu)造原理15檢測(cè)15.1 外觀檢查 15.2 用萬(wàn)用表檢測(cè)1表示電子管在電器中用字母“V”或“VE”表示,舊標(biāo)準(zhǔn)用字

3、母“G”表示。 電子管2引腳識(shí)別電子管腳的識(shí)別電子管引腳3基本參數(shù)1.燈絲電壓：V；2.燈絲電流：mA；3.陽(yáng)極電壓：V；4.陽(yáng)極電流：mA；5.柵極電壓：V；6.柵極電流：mA；7.陰極接入電阻：；8.輸出功率：W；9.跨導(dǎo)：mA/v；10.內(nèi)阻： k。14發(fā)展歷史1883年,發(fā)明大王托馬斯愛(ài)迪生正在為尋找電燈泡最佳燈絲材料,曾做過(guò)一個(gè)小小的實(shí)驗(yàn)。他在真空電燈泡內(nèi)部碳絲附近安裝了一小截銅絲,希望銅絲能阻止碳絲蒸發(fā)。但是他失敗了,他無(wú)意中發(fā)現(xiàn),沒(méi)有連接在電路里的銅絲,卻因接收到碳絲發(fā)射的熱電子產(chǎn)生了微弱的電流。當(dāng)時(shí)愛(ài)迪生正潛心研究城市電力系統(tǒng),沒(méi)重視這個(gè)現(xiàn)象。但他為這一發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)了專(zhuān)利,并命名為

4、“愛(ài)迪生效應(yīng)”。1904年,世界上第一只電子二極管在英國(guó)物理學(xué)家弗萊明的手下誕生了,這使愛(ài)迪生效應(yīng)具有了實(shí)用價(jià)值。弗萊明也為此獲得了這項(xiàng)發(fā)明的專(zhuān)利權(quán)。1907年,美國(guó)發(fā)明家德福雷斯特（De Forest Lee）,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1947年,美國(guó)物理學(xué)家肖克利、巴丁和布拉頓三人合作發(fā)明了晶體管一種三個(gè)支點(diǎn)的半導(dǎo)體固體元件5優(yōu)缺點(diǎn)由于 電子管電子管體積大、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),它的絕大部分用途已經(jīng)被固體器件晶體管所取代。優(yōu)點(diǎn):1、電子管負(fù)載能力強(qiáng)2、線性性能優(yōu)于晶體管3、工作頻率高4、高頻大

5、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(wú)線電發(fā)射設(shè)備,高頻介質(zhì)加熱設(shè)備）繼續(xù)發(fā)揮著不可替代的作用。6種類(lèi)（一）按用途分類(lèi)電子管 高周波機(jī)使用的電子管按其用途的不同可分為電壓放大管、功率放大管、充氣管、閘流管、引燃管、變頻管、整流管、檢波管、調(diào)諧指示管（電眼）、穩(wěn)壓管等。（二）按電極數(shù)分類(lèi)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(chēng)為多極管或多柵管。（三）按外形分類(lèi)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(chēng)花

6、生管或指形管、MT管）、塔形管（燈塔管）、超小型管（鉛筆形管）等多種。（四）按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分類(lèi)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(lèi)型。（五）按陰極的加熱方式分類(lèi)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(guò)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(guò)陰極旁的燈絲加熱陰極）。（六）按屏蔽方式分類(lèi)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。（七）按冷卻方式分類(lèi)電子管按冷卻方式

7、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。27選用1按用途合理選擇電子管的類(lèi)型電子管的種類(lèi)繁多,效用各異。選用時(shí),應(yīng)根據(jù)應(yīng)用的電路的具體要求（例如,是電壓放大管還是功率放大管）來(lái)選擇合適的類(lèi)型及型號(hào)。在功率放大器中,電壓放大管可選用*、6N8P、6N11.12AX7.6922、6DJ8等型號(hào)；電壓驅(qū)動(dòng)管可選用12AU7.12AT7、6SN7.6DJ6.6CG7.6NP8.ECC82.6N6等型號(hào)；功率輸出管可選用KT88.EL34、300B、6650C等型號(hào)。2根據(jù)電路要求選用電子管的主要參數(shù)電子管在使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵照產(chǎn)品手冊(cè)中規(guī)定的各極電壓值（包括燈絲電壓、屏極電壓和簾柵極電壓等）。

8、選用哪種型號(hào)的電子管,還應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的工作電壓值、電流值等參數(shù)而定。所選電子管的各極電壓值應(yīng)與應(yīng)用電路的工作電壓值相同或相近,否則會(huì)縮短電子管的使用壽命。8如何延長(zhǎng)自70年 電子管三極管代電子管放大器復(fù)出重登音響舞臺(tái)以來(lái),已占有一定市場(chǎng),但在電子管音響產(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(jiàn),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(wèn)題,而是電路設(shè)計(jì)存在缺陷和使用上的問(wèn)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(guò)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

9、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?chē)羞m當(dāng)?shù)目臻g,尤其是它的上方,以便有良好的對(duì)流通風(fēng),可能的話(huà)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(huà),一定要使用,例如先開(kāi)燈絲低壓電源預(yù)熱,后開(kāi)緩慢施加高壓電源。假如沒(méi)有預(yù)熱裝置,那你不要急著將輸入信號(hào)接入,可將音量關(guān)到最小,待先開(kāi)機(jī)2030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(jiǎn)單又有效的高壓延時(shí)。另外,在正常使用時(shí),不要頻繁開(kāi)關(guān)電源。當(dāng)然,如果對(duì)電子管電路進(jìn)行正確

10、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(tīng)時(shí)數(shù)應(yīng)是正常的。電路設(shè)計(jì)中最常見(jiàn)的錯(cuò)誤有電子管燈絲與陰極間的電位差過(guò)高、電子管屏極或簾柵極電壓運(yùn)用至最大值、電子管控制柵極懸空,電子管燈絲電壓過(guò)低或過(guò)高、電子管安裝位置不當(dāng)造成電極過(guò)熱及高壓電源沒(méi)有延時(shí)裝置等。9發(fā)展史1904年, 電子管世界上第一只電子管在英國(guó)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(zhuān)利權(quán)。人類(lèi)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(tái)計(jì)算機(jī)用1.8萬(wàn)只電子管,占地170m*2,重30t,耗電150kW。說(shuō)起電子管的發(fā)明,我們首先得從“愛(ài)迪生效應(yīng)”談起。愛(ài)迪生這位舉世聞名

11、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(méi)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(lái)的？愛(ài)迪生也無(wú)法解釋,但他不失時(shí)機(jī)地將這一發(fā)明注冊(cè)了專(zhuān)利,并稱(chēng)之為“愛(ài)迪生效應(yīng)”。后來(lái),有人證明電流的產(chǎn)生是因?yàn)闊霟岬慕饘倌芟蛑車(chē)l(fā)射電子造成的。但最先預(yù)見(jiàn)到這一效應(yīng)具有實(shí)用價(jià)值的,則是英國(guó)物理學(xué)家和電氣工程師弗萊明。弗萊明 電子管的二極管是一項(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(duì)當(dāng)時(shí)無(wú)線電的發(fā)展沒(méi)

12、有產(chǎn)生什么沖擊此后不久,貧困潦倒的美國(guó)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(lái)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(lè)或聲音的振動(dòng),而且,集檢波、放大和振蕩三種效用于一體因此,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(jiàn)的空中帝國(guó)”電子管的問(wèn)世,推動(dòng)了無(wú)線電電子學(xué)的蓬勃發(fā)展到1960年前后,西方國(guó)家的無(wú)線電工業(yè)年產(chǎn)10億只無(wú)線電電子管電子管除應(yīng)用于電話(huà)放大器、海上和空中通訊外,也廣泛滲透到家庭娛樂(lè)領(lǐng)域,將新聞、教育節(jié)目、文藝和音樂(lè)播送到千家萬(wàn)戶(hù)就連飛機(jī)、雷達(dá)、火箭

13、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(wèn)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(wú)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,迅速研制成效用取代電子管的固體元器件3電子管的替代產(chǎn)品叫晶體管。10興替隨著 電子管科技的發(fā)展,人們

14、對(duì)生產(chǎn)的機(jī)械在體積上向體積越來(lái)越小的方向發(fā)展,由于電子管的體積大,而且在移動(dòng)過(guò)程中容易損壞,越來(lái)越多的表現(xiàn)出其的弊端,于是人們開(kāi)始尋找和開(kāi)發(fā)電子管的可替代產(chǎn)品隨著后來(lái)的晶體管的出現(xiàn),已越來(lái)越多的機(jī)械不再使用電子管晶體管的出現(xiàn)是人類(lèi)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(lái)制造固體三極管因此這些嘗試毫無(wú)例外都失敗了11晶體管元件晶 電子管兩顆雙二極管：5Z2P,5Z3P體管的收音機(jī)雖然人們對(duì)這架收音機(jī)顯露出濃厚的興趣然而,他們對(duì)晶體管本身卻不以為然美國(guó)紐約先驅(qū)論壇報(bào)的記者在報(bào)道中寫(xiě)道：“這一器件還在實(shí)驗(yàn)室階段,工程師們都

15、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(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),它的深遠(yuǎn)影響便很快地顯示出來(lái)它在電子學(xué)領(lǐng)域完成了一場(chǎng)真正的革命什么是晶體管呢？通俗地說(shuō),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(lèi)材料最常見(jiàn)的便是鍺和硅兩種半導(dǎo)體 電子管三顆小功率功率放大管是19世紀(jì)末才發(fā)現(xiàn)的一種材料當(dāng)時(shí)人們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體的價(jià)值,也就沒(méi)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,

16、這才引起了人們對(duì)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(guò)緊張的研究工作,美國(guó)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(chēng)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(kāi)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)而配合獲得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(guó)人威廉肖克利,1910年2月13日生于倫敦,曾在美國(guó)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(huà)發(fā)明人貝爾創(chuàng)立的在電子、 電子管功率功率放大管：6P

17、3P,EL34特別在通訊領(lǐng)域是最有名氣的研究所,號(hào)稱(chēng)“研究王國(guó)”早在1936年,當(dāng)時(shí)的研究部主任,后來(lái)的貝爾實(shí)驗(yàn)室總裁默文凱利就對(duì)肖克利說(shuō)過(guò),為了適應(yīng)通訊不斷增長(zhǎng)的需要,將來(lái)一定會(huì)用電子交換取代電話(huà)系統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)換這段話(huà)給肖克利留下了不可磨滅的印象,激起他滿(mǎn)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(guó)人,1902年2月10日出生在中國(guó)南方美麗的城市廈門(mén),當(dāng)時(shí)他父親受聘在中國(guó)任教布拉頓是實(shí)驗(yàn)專(zhuān)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(guó)人巴丁是一個(gè)大學(xué)教授的兒子,1908年在美國(guó)威斯康星州的麥迪遜出生,相繼于1928年和1929

18、年在威斯康星大學(xué)獲得兩個(gè)學(xué)位后來(lái)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(lái)到貝爾實(shí)驗(yàn)室工作默文凱利是一位頗有遠(yuǎn)見(jiàn)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(kāi)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

19、著理論物理學(xué)家、實(shí)驗(yàn)專(zhuān)家、物理化學(xué)家、線路專(zhuān)家、冶金專(zhuān)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(zhǎng)小組內(nèi)部廣泛開(kāi)展有益的學(xué)術(shù)探討“有新想法,新問(wèn)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(mǎn)熱情,完全沉醉在理論物理領(lǐng)域的研究與探索中開(kāi)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(chǎng)效應(yīng)概念場(chǎng)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(chǎng)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)屢屢失敗人們得到的效應(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

20、？問(wèn)題究竟出在那里呢？經(jīng)過(guò)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(hào)放大效應(yīng)表面態(tài)概念的引入,使人們對(duì)半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的認(rèn)識(shí)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(shì)力發(fā)生了改變,這不正是肖克利曾經(jīng)預(yù)言過(guò)的場(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)又反復(fù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)誰(shuí)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

21、勢(shì)又變得撲朔迷離了然而肖克利小組并沒(méi)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(guò)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(xiě)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(tīng)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

22、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(chēng)點(diǎn)接觸晶體管這種晶體管對(duì)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(méi)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(xiě)論文和申請(qǐng)專(zhuān)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(yōu)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(guó)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?cè)阪N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(kāi),它的發(fā)明人之

23、一布拉頓此刻就端坐在聽(tīng)眾席上布拉頓清楚地意識(shí)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(lái)他不敢多開(kāi)口,只讓對(duì)方講話(huà),生怕泄密給對(duì)方,支吾幾句就匆匆忙忙地走開(kāi)了后來(lái),布雷曾惋惜地說(shuō)過(guò)：“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(jiàn),當(dāng)時(shí)科學(xué)界的競(jìng)爭(zhēng)是多么的激烈！實(shí)力雄厚的貝爾實(shí)驗(yàn)室在這場(chǎng)智慧與技能的角逐中,也不過(guò)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)室首次在紐約向民眾展示了晶體管這個(gè)偉大的發(fā)明使許多專(zhuān)家不勝驚訝然而,對(duì)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

24、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民眾的心目中,晶體管不過(guò)是實(shí)驗(yàn)室的珍品而已估計(jì)只能做助聽(tīng)器之類(lèi)的小東西,不可能派上什么大用場(chǎng) 電子管(15張) 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(duì)它無(wú)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(méi)有被人們所認(rèn)識(shí)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(guò)一個(gè)多月的反復(fù)思索,肖克利瘦了,眼中也布滿(mǎn)了血絲一個(gè)念頭卻在心中越來(lái)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

25、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(lái)追求的場(chǎng)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(kāi)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(shù)上綻開(kāi)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：

26、晶體管的構(gòu)件是沒(méi)有消耗的無(wú)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(wèn)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(zhǎng)100到1000倍,稱(chēng)得起永久性器件的美名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(tái)晶體管收音機(jī)只要幾節(jié)干電池就可以半年一年地聽(tīng)下去,這對(duì)電子管收音機(jī)來(lái)說(shuō),是難以做到的晶體管不需預(yù)熱,一開(kāi)機(jī)就工作例如,晶體管收音機(jī)一開(kāi)就響,晶體管電視機(jī)一開(kāi)就很快出現(xiàn)畫(huà)面電子管設(shè)備就做不到這一點(diǎn)開(kāi)機(jī)后,非得等一會(huì)兒才聽(tīng)得到聲音,看得到畫(huà)面顯然,在軍事、測(cè)量、記錄

27、等方面,晶體管是非常有優(yōu)勢(shì)的晶體管結(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(wú)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(jiǎn)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(guó)防建設(shè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪?953年,首批電池式的晶體管收音機(jī)一投放市場(chǎng),就受到人們的熱烈歡迎,人們爭(zhēng)相購(gòu)買(mǎi)這種收音機(jī)接著,各廠家之間又展開(kāi)了制造短波晶體管的競(jìng)賽此后不久,不需要交流電源的袖珍“晶體管收音機(jī)”開(kāi)始在世界各地出售,又引起了一個(gè)新的消費(fèi)熱潮。412效晶體

28、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(lái),電子測(cè)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(mài)出去一件輕便收發(fā)機(jī),甚至車(chē)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(kāi)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(cè)器就連可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵靥?yáng)能電池也都能用晶體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(jiǎn)便的半導(dǎo)體元件還為縫紉機(jī)、電鉆和熒光燈開(kāi)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(guó)家投入了巨額資金,用于研究、開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)晶體管和半導(dǎo)體器件例如

29、,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(chēng)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(guò)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(kāi)始失效為了攻陷這一技術(shù)難關(guān),美國(guó)政府在工業(yè)界投資數(shù)百萬(wàn)美元,以開(kāi)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(méi)過(guò)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(lái)以后,為爭(zhēng)奪電子領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位,世界各國(guó)展開(kāi)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)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

30、雷斯特發(fā)明真空三極管以來(lái),電子學(xué)作為一門(mén)新興學(xué)科迅速發(fā)展起來(lái)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(kāi)始的尤其是PN結(jié)型晶體管的出現(xiàn),開(kāi)辟了電子器件的新紀(jì)元,引起了一場(chǎng)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(wú)所顧忌的氣勢(shì),迅速取代了電子管工業(yè)通過(guò)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(chéng)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(wèn)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(wèn)題可是單個(gè)晶體管的出現(xiàn),仍然不能滿(mǎn)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

31、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(lái)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(wàn)多個(gè)無(wú)線電元件電子計(jì)算機(jī)就更不用說(shuō)了1960年上市的通用型號(hào)計(jì)算機(jī)有10萬(wàn)個(gè)二極管和2.5萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(lái)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(guó)朝野的極大震動(dòng),它嚴(yán)重挫傷了美國(guó)人的自尊心和優(yōu)越感,發(fā)達(dá)的空間技術(shù)是建

32、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(guó)政府于1958年成立了國(guó)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(jìng)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(lèi)社會(huì)生活密切相關(guān)的設(shè)備不僅體積小了,效用也越來(lái)越齊全了,給現(xiàn)代人的工作、學(xué)習(xí)和娛樂(lè)帶來(lái)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(wàn)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

33、電路的問(wèn)世是離不開(kāi)晶體管技術(shù)的,沒(méi)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(guó)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(duì)半導(dǎo)體的全面研究,現(xiàn)在似乎可以想象,未來(lái)電子設(shè)備是一種沒(méi)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(lái),一個(gè)叫基爾比的美國(guó)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)

34、,他在一家公司負(fù)責(zé)一項(xiàng)助聽(tīng)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(tīng)器上,他果然獲得了成功他研究出一種簡(jiǎn)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(duì)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(guó)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(guò)長(zhǎng)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

35、到無(wú)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(kāi)發(fā)成果”在晶體管技術(shù)基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來(lái)的集成電路,帶來(lái)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(guò)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?lèi)的生活它正在沖擊著人類(lèi)生活的許多方面：勞動(dòng)生產(chǎn)、家庭、政治、科學(xué)、戰(zhàn)爭(zhēng)與和平晶閘管T在工作過(guò)程中,它的陽(yáng)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(mén)極G和陰

36、極K與控制晶閘管的裝置連接,組成晶閘管的控制電路。513工作條件1. 晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí),不管門(mén)極承受何種電壓,晶閘管都處于關(guān)短狀態(tài)。2. 晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí),僅在門(mén)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(yáng)極電壓,不論門(mén)極電壓如何,晶閘管保持導(dǎo)通,即晶閘管導(dǎo)通后,門(mén)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(guò)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(yáng)極電

37、壓時(shí),為使晶閘管導(dǎo)通,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(mén)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(guò)J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,晶閘管的陽(yáng)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(mén)極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik=Ia Ig從而可以

38、得出晶閘管陽(yáng)極電流為：I=(Ic0 Iga2)/（1-（a1 a2）（11）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(yáng)極電壓,而門(mén)極未受電壓的情況下,式（11）中,Ig=0,(a1 a2)很小,故晶閘管的陽(yáng)極電流IaIc0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)晶閘管在正向陽(yáng)極電壓下,從門(mén)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(guò)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(guò)程迅速進(jìn)行。從圖

39、3,當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而（a1 a2）1時(shí),式（11）中的分母1-（a1 a2）0,因此提高了晶閘管的陽(yáng)極電流Ia.這時(shí),流過(guò)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（11）中,在晶閘管導(dǎo)通后,1-（a1 a2）0,即使此時(shí)門(mén)極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來(lái)的陽(yáng)極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后,門(mén)極已失去作用。14構(gòu)造原理簡(jiǎn)介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(duì)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(wàn)伏的正向電壓（在上面說(shuō)到的顯像管,陽(yáng)極上就加有7000-27000伏的高壓