电子二极管的基础知识分析

电子二极管，也叫真空二极管。只具有一个阴极与一个阳极（板极）的电子管。它是靠被灯丝加热的阴极发射电子导电的，因为灯丝有热损耗，所以效率比半导体二极管低。

具有单向导电性能，即阳极电位高于阴极时，阴极发射的电子在电场的作用下，向阳极运动形成电子流。而阴极电压比阳极高时，电子所受到的电场力是将电子拉回阴极的，不能产生电流，一般用于整流与检波，有真空与充气（充有惰性气体）两种电子二极管。充气二极管也可以做稳压、指示、控制之用。

原理

现代的真空管共由4种基本构件组成：极对灯丝（Filament） （加热用）、阴极（Cathode）、栅极（Grid）和阳极（Anode）。当极对灯丝连上电压对阴极加热，激发阴极电子通过栅极打在阳极上。通过这样的电子流，电子管可以将较小的交流电放大成较强的信号，实现信号放大功能。在信号放大的同时，通过控制栅极电压可以控制电子流量，因而获得所需的电子特性。

PN接合二极管是n型半导体和p型半导体互相结合所构成。PN接合区彼此的电子和电洞相互抵销，造成主要载子不足，形成空乏层。在空乏层内N型侧带正电，P型侧带负电，因此内部产生一个静电场，空乏层的两端存在电位差。但是如果让两端的载子再结合的话，两端的电压差则会变成零。

真空管与半导体二极管

二极管具有阳极（anode）和阴极（cathode）两个端子（这些用语是来自于真空管），电流只能往单一方向流动。也就是说，电流可以从阳极流向阴极，不能从阴极流向阳极。这种作用就被称之为整流作用。而在真空管内，藉由电极之间加上的电压让热电子从阴极到达阳极，因而有整流的作用。 半导体二极管中，有利用P型和N型两种半导体接合面的PN接合效应，也有利用金属与半导体接合产生的肖特基效应达成整流作用的类型。若是PN接合型的二极管，在P型侧就是阳极，N型侧则是阴极。

真空二极管的最重要特点是单向导电性，可以用于检波和整流。在半导体二极管发明之前，人们首先有了真空二极管。

发展

电子管又称真空管，它是电子设备工作的心脏，电子管的发展又是电子工业发展的起点。世界上第一只电子管是英国弗莱明发明的二极管。

1882年，弗莱明曾担任爱迪生电光公司技术顾问。1884年，弗莱明出访美国时拜会了爱迪生，共同讨论了电发光的问题。爱迪生向弗莱明展示了一年前他在进行白炽灯研究时，发现的一个有趣现象（人们称之为爱迪生效应）：把一根电极密封在碳丝灯泡内，靠近灯丝，当电流通过灯丝使之发热时，金属板极上就有电流流过。爱迪生进一步试验让板极通过电流计与灯丝的阳极相连时有电流，而与灯丝阴极相连时则没有电流。

弗莱明对这一现象非常感兴趣，回国后，他对此进行了一些研究，认为：在灯丝板极之间的空间是电的单行路。

1896年，马可尼无线电报公司成立，弗莱明被聘为顾问。在研究改进无线电报接收机中的检波器时，他就设想采用爱迪生效应进行检波。弗莱明在真空玻璃管内封装入两个金属片，给阳极板加上高频交变电压后，出现了爱迪生效应，在交流电通过这个装置时被变成了直流电。弗莱明把这种装有两个电极的管子叫作真空二极管，它具有整流和检波两种作用，这是人类历史上第一只电子器件。弗莱明将此项发明用于无线电检波，并于1904年11月16日在英国取得专利。

电子管

电子管又称「真空管」 （Vacuum Tube），代表玻璃瓶内部抽真空，以利于游离电子的流动，也可有效降低灯丝的氧化损耗。二极管、三极管、五极管，从字面意义代表电子管内部基本「极」的数量。电子管拥有三个最基本的极，第一是「阴极」（Cathode,以K代表）：阴极当然是阴性的，它是释放出电子流的地方，它可以是一块金属板或是灯丝本身，当灯丝加热金属板时，电子就会游离而出，散布在小小的真空玻璃瓶里。第二个极是「屏极」（Plate，以P代表），基本上它是电子管最外围的金属板，眼睛见到电子管最外层深灰色或黑色的金属板，通常就是屏极。屏极连接正电压，它负责吸引从阴极散发出来的电子（利用异性相吸的原理），作为电子游离旅行的终点。第三个极为「栅极」（Gird,以G代表），从构造看来，它犹如一圈圈的细线圈，就如同栅栏一般，固定在阴极与屏极之间，电子流必须通过栅极而到屏极，在栅极之间通电压，可以控制电子的流量，它的作用就如同一个水龙头一般，具有流通与阻挡的功能。

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