二極體的構造和特性
一、二極體的構造
二極體內只有兩個電極,在中間的個叫陰極,它在加熱後可以發射電子。另一個在外圍的電極叫陽極(也叫板極或屏極),當陽極與陰極間加上正電壓時(即使陽極電位高於陰極,陽極接電池正,陰極接電池負時),陽極就能吸收陰極發射的電子,而在電極間形成陽極電流。
陰極根據加熱的方式不同,有直熱式和旁熱式兩種。直熱式陰極就是將發射電子的金屬絲做成燈絲,加熱的電流直接通過它,使它溫度升高發射電子。旁熱式陰極是將它做成小元筒套,裡面安放熱絲,加熱電流流過熱絲,熱絲溫度升高後將熱量傳給陰極,電子便從陰極表面上發射出來。
陰極一般用鎢、碳化釷鎢、氧化物等材料製成,陽極用金屬片製成(小型管為鎳制,大型管用鉭與鉬或石墨製成),並圍繞於陰極之外,以減低陰極的輻射熱損失。電極上下的絕緣支撐片(雲母的或陶瓷的)是為了維持各電極之間的相互距離,並使全部電極嵌在管殼中不致在受到震動時發生搖擺。小型電子管常用玻璃平底的管底,針狀的管腳在管底上排成一環。管腳在管內與各電極相連,使用時將管子插在機器的管坐上,各電極就通過管腳與管外的線路接通。另外有許多電子管採用軟的引出線,它們需要在下端裝上一個膠木的管底,引出線就接到管底的各個管腳上。
二、二極體的特性
(一)單向導電性
所謂單向導電性,就是電流只能從陽極流向陰極而不能從陰極流向陽極。二極體的基本連接電路。當陰極被加熱後就發射電子,如果在陽極接電源正端,陰極接電源負端,即陽極電位高於陰極電位,那麼電子將受到陽極的吸引,從陰極奔向陽極,然後經過外部導線和電池而返回陰極,因此,二極體「導電」形成了陽極電流。因陽極電流的方向與電子運動的方向相反。所以,我們說陽流從陽極流向陰極。反之,如果在陽極接在電源負極陰極接在電源正極,即陽極電位低於陰極電位,陰極發射的電子將受到陽極的排斥,就不能達到陽極,陽極電流為零,二極體「不導電」。可見,二極體具有單向導電性,其導電性能與加於它兩端的外加電壓的方向有關,當外加電壓陽「負」陰「正」時,二極體不導電,而陽「正」陰「負」時,二極體才導電。這種單向導電性能是二極體最主要的特性。
(二)空間電荷效應
空間電荷就是指在電子管內部空間運動的電荷。由於二極體的陰極和陽極之間有一定的距離,因此電子由陰極到陽極需要一定的時間,在任何瞬間,陽陰空間總存有定數量的處於運動狀態的電子,這些電子就叫空間電荷。
當陽壓較小時,空間電荷密度較大,隨著陽壓的增加,空間電荷的密度越來越小。空間電荷的作用是阻礙剛剛離開陰極的電子跑向陽極,因此,陰極發射出來的電子不僅受到陽極的吸引力,而且還要受到空間電荷的排斥力,這種由於空間電荷的排斥力對陽流的限制作用,稱為空間電荷效應。
(三)二極體的伏安特性
極管的電流和外加電壓有密切的關係。二極體的伏安特性通常是指陽極電路不接負載時,陽流和陽壓間的關係曲線,又叫二極體的靜態特性曲線。