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在《电子管工作原理(一)(电子云 )》里,主要讲了电子云,这是电子管的最基本原理。因为有了电子云,就有可能实现单向导电性了。半导体与之相对应的最基本原理是掺杂。因为极纯的半导体材料是不导电的,掺杂后才会有自由电子,才会有电子导电和空穴导电。
现在再在管子里加一块金属板。管子外面接一直流电源,金属板接电源的正极,电源的负极接阴极。这个金属板,多数管子是近似于椭圆筒形状,像屏风一样围住阴极。所以叫屏极。也叫阳极,因为它接电源的正极。
电荷异性相吸。阴极附近有电子云,电子是带负电荷的,就有一部分电子跑向屏极。是一部分,不是全部。因此,在电子管理论里的标准用语是:由于屏极带正电,电子云减薄了。
由此推想,如果我们把电源倒过来,让屏极带负电会怎么样?肯定,电子云增厚了。以后,我们也一直说增厚和减薄。增厚也好,减薄也好,都是电子云达到了新的动态平衡。
所谓电子云的动态平衡,就是不停有电子从阴极跑出来(逸出)进入电子云,电子云里的电子也不停地跑回阴极。电子云总数保持不变。半导体的电子数与空穴数也是动态平衡。
电子跑进屏极后,在导线里“移动”进电源正极,又从电源负极出来,在导线里“移动”进入阴极。这样,就构成了回路。《科普1:电流不是电流》里说了,有电压,有回路,就有了电流。不过要说明一点。在导线里,电子不是从头跑到脚的,而是像多米诺骨牌那样的“移动”(在《科普1:电流不是电流》里说过了);而在电子管的真空中,每个电子都是从阴极跑到屏极的,也就是正儿八经移动的。这有个什么问题呢?在导线里,电子的“移动”非常快,而在真空中要慢得多。在电子管里,取决于阴极到屏极的距离,有一个确定的渡越时间,就是一个电子从阴极跑到屏极的时间。这个限制了电子管的最高应用频率。
前面说了,如果屏极电位相对于阴极为正,电子云减薄,有电流产生,电位差越大,电流也越大;如果屏极电位相对于阴极为负,电子云增厚,屏极与阴极之间没有电流。这就是电子管的单向导电性。有了单向导电性,就开启了电子管电子学。
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