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本帖最后由 两壶居士 于 2013-6-14 14:08 编辑 有人说:四极和五极电子管是比三极管更好的电子管，多加几个电极就像是锦上添花似的。这种说法是不完全正确的。这两种电子管和三极管在无线电设备里各有它们的分工，有的地方可以代替三极管，有些地方又不能代替三极管，它们是另外两种电子管的基本形式。 为什么要用四极管？ 我们说过：内阻Ri低的电子管，可以输出很大的电力（即电功率）。三极管的Ri最小，这种性能最优越，是四极或五极管所不能完全代替的。输出大电力的发信电子管，还很少使用四极或五极电子管。 但是，Ri愈低的电子管放大系数μ也愈低，能够输出电力，却不能很有效的放大电压。在扩音机和发信机里一般只注意电力输出，所以三极管的缺点还不严重；但对收音机来说，天线输入的电压不过几微伏，要变成几十伏来推动喇叭，在高频和中频部分，升压变压器又不好用（这道理以后再谈），完全要靠电子管得到几千万倍的电压放大，三极管就不能够很好的完成这样的任务。  在一个三极管里，最理想的情形，是把交流电压加到栅、阴极上，栅极控制着屏极电流，和屏极只有电子从中连系，栅极能够影响屏极电流的变化，但相反的，屏极电流不来影响栅极。事实上这个理想不能实现，因为栅极和屏极上都有电荷，屏、栅极都放在管泡里，它们上面的电荷一定会相互作用，使得屏、栅极放在一起就像一个电容器一样（一般是几个微微法）。电子通过栅极跑到屏极又通过屏、栅间电容量的作用来影响栅极，破坏三极管放大作用，这是一个严重的缺点，特别在频率较高时，电容器的作用也特别大，使三极管只能担任音频放大，根本不能担任高频或中频放大工作。虽说另在管外还可想些补救办法，但所用线路复杂，调整也相当困难。   那么，要能够放大高频成中频电压，首先就应当把屏极对栅极的影响隔断。在四极管里比三极管增加一个叫做“帘栅极”的电极，放在屏、栅极中间，就是为了达到这个目的。帘栅极上面也有许多洞孔，好让电子通过跑到屏极去，它的形状和栅极是很相似的。同时，帘栅极也使屏极对阴极附近的电子基本上失去作用，所以帘栅极上必须加正电压，好帮助吸引电子通过跑到屏极去。由于屏极对电子的作用不大，所以四极管的放大系数u比三极管大得多，可以大到1000左右。自然，内阻Rp也跟着变大，一般都有几十万欧。又由于帘栅极隔阴极较近，假定其他条件相同，多一个帘栅极所产生的屏流就比较大，同样栅极电压的变化所产生的屏流变化自然也大，所以一般四极管的Gm比三极管也大些，但差别并不像μ和Ri那样显著。  帘栅极放在屏、栅极中间为什么就能够隔断屏、栅极的相互影响呢？这是无线电里一个极其重要的问题。我们时常看见许多无线电设备里用隔离线和隔离罩，就可免除一些零件不应当有的相互干扰，道理都是一样的。  一个电荷放在空间，和很远地方金属物质里的自由电子都起作用，它们中间有电力线相互“连接”着。一个交流电源的两极上都有电荷，同样都有电力线到很远的地方，这种电力线可能是直线，也可以是曲线，除非用金属罩整个的把电源罩上，一点缝也不留，它们照样会绕过随便放置着的金属板，达到很远的地方，使那些地方的线路受电源电压变动的影响。但这些电力线的分布有一个规律，就是永远从正电极到负电极。因此我们可以把电源的一极接到机壳，所有充当隔离物的金属板或金属网也接到机壳，那么电力线就不再绕过它们，而极容易进入隔离物内，大大减少原来到处产生干扰的作用。  现在，我们想像电子管的屏、阴极是交流电源的两极，阴极是接通机壳的，屏极到阴极的电力线原来一定会影响栅极，但中间放一个接机壳的帘栅极后，这种电力线进入帘栅极，就可以免除屏极对栅极的影响。同样，如果我们想像栅极和阴极是一个交流电源，栅极到阴极的电力线也一定影响屏极，接机壳的帘栅极同时也免除了栅极对屏极的影响。其他无线电里的隔离线外皮或隔离罩需要接机壳，也是同样道理。 在无线电设备里，“接机壳”有两种解释。对直流电源的一个电极来说，接机壳真是直接的连接，像甲、乙电池的负极接机壳都是这样；而对交流电源来说，将它的一个电极接机壳，并不需要直接连接，而一般是用一个容量足够大的电容器来“接通”机壳的。因为我们谈电容器时已经说过，频率愈高电容器对电流的阻挡愈小，就等于直通一样。开始我们说帘栅极上要加正电压（对阴极），是指直流电压；后来又说帘栅极接机壳，是指交流电压，实际上是经过一个电容器才接机壳的。换包话说：帘栅极对阴极有直流的电压而没有交流电压。  无线电工程师们创制四极管成功是一件大事，因为有了四极管才真正解决了无线电里的高频放大问题。四极管的u数值都很大，它们是相当灵敏的放大器，可以把很小的电压放大上千倍。但是四极管还是有它的一些缺点。  为什么需要五极管？ 因为加了一个帘栅极，差不多隔断了屏极对阴极附近电子的吸力，所以四极管屏流的大小基本上由帘栅极上的直流电压的高低所决定，除非帘栅极直流电压相当高，屏流就不够大、电子管输出的电力也不会大。但是帘栅极电压一高，对电子的吸力过大，它们会冲击屏极板产生极不规则的二次电子放射，这些由屏极放出的电子立刻被电压很高的帘栅极所吸收，结果真正流入屏极的电流，不完全受栅极电压的控制屏极电流的变化和栅极电压的变化不一样，便是不能忠实的完成放大任务，这叫做“失真”。要免除失真，又得减低帘栅极电压，并在工作中保持屏极电压高于帘栅极电压，使二次放射的电子仍旧回到屏极，也就是使实际由屏极流出的电流，还等于完全受栅极控制的电流。可是这样又过分提高了屏压。发信电子管提高屏压可以做到，像860管的屏压高到3000伏，帘机压规定是500伏，它们的比值是3000／500=6，因此这类电子管可以供给相当大的高频电力输出。但在收音机里屏压不能过高，通常最高不能大于帘栅极电压的一倍，要得到较大电力输出就难免失真。  收音机里要得到的不是高频电力输出，而是音频电力输出。收音机的高频部分，用不着考虑电力输出问题，而在音频部分要电力输出还可以用三极管。缺点就是三极管的u比较低不够灵敏，要它输出适当的电力，就得输入相当大的电压，需要多加音频放大级，使收音机的构造复杂。  针对着四极管和三极管的这些缺点，无线电工程师们又创制了五极管，专为免除屏极二次放射的电子不回到屏极的现象，又在屏极和帘栅极中间加了一个电极，叫做“抑制栅极”，这个电极是直接和阴极连在一起的，帘栅极的电力线被它“吸收”，到不了屏极附近，所以不会有二次电子被拉到帘栅极，帘栅极电压可以大大提高。例如24A四极管的帘栅极电压一般用90伏，而6F6， 2A5和42等五极管的帘栅极电压都可以高到250伏，所以能够输出相当大的音频电力。有了五极管，收音机的制造才更简单经济。 加了抑制栅极以后，实际上是在屏极和栅极间又多了一层隔离，所以五极管的μ和Ri比四极管更大些，因此五极管不仅可以用做音频电力输出管，也同样可以用做高频放大管。现在收音机的高频和中频放大级，大多数用五极管，像6J7，6K7等，放大电压的倍数一般都大于四极管。五极管又因帘栅电压较高，在其他条件完全相同的情形下，它的Gm也比四极管大。  五极管既可以用做电力输出管又可以用做电压放大管，但两种用法屏极所接的负荷大不相同。为了得到高频电压放大，负荷电阻应当高，为了得到不失真的音频电力输出，负荷电阻应当较低，比它的Ri要小得多。例如42电力输出五极管的Ri=80000欧，它的负荷应当是7000欧。这个原因当我们以后谈了电子管的特性曲线后就会了解的。 把五极管42和三极管2A3作为电力输出管来比较一下，同样输出3.5瓦的电力，所加栅极输入电压，2A3需要45伏，而42只需要约16伏。 四极管和五极管还有许多特别的构造方法，例如束射四极管，可变放大系数和高Gm五极管等，我们以后再详细讨论。 |
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