電子二極管的基礎知識分析

電子二極管，也叫真空二極管。只具有一個陰極與一個陽極（板極）的電子管。它是靠被燈絲加熱的陰極發射電子導電的，因為燈絲有熱損耗，所以效率比半導體二極管低。

具有單向導電性能，即陽極電位高于陰極時，陰極發射的電子在電場的作用下，向陽極運動形成電子流。而陰極電壓比陽極高時，電子所受到的電場力是將電子拉回陰極的，不能產生電流，一般用于整流與檢波，有真空與充氣（充有惰性氣體）兩種電子二極管。充氣二極管也可以做穩壓、指示、控制之用。

原理

現代的真空管共由4種基本構件組成：極對燈絲（Filament） （加熱用）、陰極（Cathode）、柵極（Grid）和陽極（Anode）。當極對燈絲連上電壓對陰極加熱，激發陰極電子通過柵極打在陽極上。通過這樣的電子流，電子管可以將較小的交流電放大成較強的信號，實現信號放大功能。在信號放大的同時，通過控制柵極電壓可以控制電子流量，因而獲得所需的電子特性。

PN接合二極管是n型半導體和p型半導體互相結合所構成。PN接合區彼此的電子和電洞相互抵銷，造成主要載子不足，形成空乏層。在空乏層內N型側帶正電，P型側帶負電，因此內部產生一個靜電場，空乏層的兩端存在電位差。但是如果讓兩端的載子再結合的話，兩端的電壓差則會變成零。

真空管與半導體二極管

二極管具有陽極（anode）和陰極（cathode）兩個端子（這些用語是來自于真空管），電流只能往單一方向流動。也就是說，電流可以從陽極流向陰極，不能從陰極流向陽極。這種作用就被稱之為整流作用。而在真空管內，藉由電極之間加上的電壓讓熱電子從陰極到達陽極，因而有整流的作用。 半導體二極管中，有利用P型和N型兩種半導體接合面的PN接合效應，也有利用金屬與半導體接合產生的肖特基效應達成整流作用的類型。若是PN接合型的二極管，在P型側就是陽極，N型側則是陰極。

真空二極管的最重要特點是單向導電性，可以用于檢波和整流。在半導體二極管發明之前，人們首先有了真空二極管。

發展

電子管又稱真空管，它是電子設備工作的心臟，電子管的發展又是電子工業發展的起點。世界上第一只電子管是英國弗萊明發明的二極管。

1882年，弗萊明曾擔任愛迪生電光公司技術顧問。1884年，弗萊明出訪美國時拜會了愛迪生，共同討論了電發光的問題。愛迪生向弗萊明展示了一年前他在進行白熾燈研究時，發現的一個有趣現象（人們稱之為愛迪生效應）：把一根電極密封在碳絲燈泡內，靠近燈絲，當電流通過燈絲使之發熱時，金屬板極上就有電流流過。愛迪生進一步試驗讓板極通過電流計與燈絲的陽極相連時有電流，而與燈絲陰極相連時則沒有電流。

弗萊明對這一現象非常感興趣，回國后，他對此進行了一些研究，認為：在燈絲板極之間的空間是電的單行路。

1896年，馬可尼無線電報公司成立，弗萊明被聘為顧問。在研究改進無線電報接收機中的檢波器時，他就設想采用愛迪生效應進行檢波。弗萊明在真空玻璃管內封裝入兩個金屬片，給陽極板加上高頻交變電壓后，出現了愛迪生效應，在交流電通過這個裝置時被變成了直流電。弗萊明把這種裝有兩個電極的管子叫作真空二極管，它具有整流和檢波兩種作用，這是人類歷史上第一只電子器件。弗萊明將此項發明用于無線電檢波，并于1904年11月16日在英國取得專利。

電子管

電子管又稱「真空管」 （Vacuum Tube），代表玻璃瓶內部抽真空，以利于游離電子的流動，也可有效降低燈絲的氧化損耗。二極管、三極管、五極管，從字面意義代表電子管內部基本「極」的數量。電子管擁有三個最基本的極，第一是「陰極」（Cathode,以K代表）：陰極當然是陰性的，它是釋放出電子流的地方，它可以是一塊金屬板或是燈絲本身，當燈絲加熱金屬板時，電子就會游離而出，散布在小小的真空玻璃瓶里。第二個極是「屏極」（Plate，以P代表），基本上它是電子管最外圍的金屬板，眼睛見到電子管最外層深灰色或黑色的金屬板，通常就是屏極。屏極連接正電壓，它負責吸引從陰極散發出來的電子（利用異性相吸的原理），作為電子游離旅行的終點。第三個極為「柵極」（Gird,以G代表），從構造看來，它猶如一圈圈的細線圈，就如同柵欄一般，固定在陰極與屏極之間，電子流必須通過柵極而到屏極，在柵極之間通電壓，可以控制電子的流量，它的作用就如同一個水龍頭一般，具有流通與阻擋的功能。

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