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电子管束射四极管/五极管特性曲线
来源： 日期：2013-12-15 18:40:03 人气：标签：
多极电子管对阴极发射电子流利用率提高，使其与三极管相比效率大为提高，同时特性也大有改观。从多极管特性曲线上可知，束射管和五极管有以下特点：
五极管特性曲线族见上图，束射四极管特性曲线族见下图。
一、板流有明显的饱和区
由上图、下图可见，多极管特性和三极管大不相同， 明显的是板流有明显的饱和、弯曲点，因为在第二栅极正电场的加速后，阴极发射电子绝大部分被板极吸收，在板压一定的条件下，空间电荷的密度达到平衡，即使再提高板压，板流的增大也极有限。所以，当栅极电位为0v时饱和点板流可以认为是该管的 大阴极电流，无论电子管工作于连续放大状态，还是脉冲状态，此板流 大值仍难以逾越，可认为是该管 大阴极发射电流。在音频放大a类状态，此板流是栅极电位为0v的瞬间（即输入信号时栅负压安全抵消的瞬时）所能达到的 大值，决定了放大器输出动态范围。
二、有极高的板极电阻
在板流经过饱和点以后，随板压增高，板流变动极小。从特性曲线看，ug(ua-ia)特性为几条近似与x轴平行的曲线，且随栅负压增大曲线越接近水平线。根据前面所谈ri=△ua/△ia，显然ri极大。以上图为例，在ugl=0v～-2v之间，当ua从100v增大到400v，板流只从a点的200ma增大为b点的250ma，则ri=(400v-100v)/35ma=8.6kω。当6p12p在ug=-l0v时，板压从50v增大到250v，板流只增大约15ma，ri达到13kω。
实际上，在栅负压增压的工作区内阻还要增大（手册中6f3给出ri=15k0，为ugl=-14v的值）。以上6f3、6p12p均属输出功率管，刚较小，对小功率电压放大管而言，ri值常在200kω-lmω之间，高内阻对应用中的负面影响不能忽视。
对于音频应用而言，是对增益的选择。为了得到足够的电压增益，对三极管而言，常选择3～5倍的ri作为负载电阻。多极管显然不行，即使ri只有500kω(对电、压放大管而言为常见内阻)，若用1.5mω以上的负载电阻，其板极有效电压也极低了。因此，多极电压放大管常选择ri的1/5～1，2作为负载电阻值，在此情况下常用增益计算公式增益k=μra/(ra+ri)，因为μ极大，k仍很大，以常用6j8p为例，其跨导s=1.65man，ri=800kω，因此理论上u=rixs≈1320，所以即使负载电阻用200kω、增益k=μ.ra/(ra+ri)，也可达到220倍。多极管的μ已与k相距甚远，再用u标志其增益已脱离实际意义，所以多极管参数中多不提供u值，也无从高μ、低μ五极管之说。
实际上，在增益计算中，k=μ.ra/(ra+ri)的分母中ra只占ri的1/5以下，把分母写成ri误差也极小，因此，上式可写成k=μ.ra/ri，而μ/ri恰好为该同一管的跨导s，因此上式直接成为k=s.ra也误差不大，此式也广泛用于多极管电压增益的算式。
三、与三极管相距甚远的线性
多极管放大的线性极差，此点可以从ua(ugl～-a)性曲线的弯曲度直观地看出，其实在上图、下图的ugl(ua～a)曲线族上也不难发现。例如下图中从ugl=0v到ugl=-25v的6条曲线中，每条曲线的栅负压差均为-5v，但在板压为定值（例如设ua=200v）的垂直线上，每条曲线的间隔（实际表现的是板压200v时ugl变动导致的板流变动）却相差甚远，且越是栅负压值增大差距越大。同量的△ugl引起不等量的△la，说明跨导率的改变，根据多极管增益k=s.ri，s的改变必然形成输出信号的幅度失真。而三极管此类变化相对小得多，读者可从211.6sn7等特性曲线族直观看出。
还不止于此，五极管还存在另一种由负阻效应引起的谐波失真。由上图可以看出，6f3的板压在100v以下时，ug和la曲线出现一定范围的下凹，在曲线下凹的过程有一段处于板压上升板流反向减少的区域（如上图中a～b段），电压增高电流反而减小，从电阻的概念说此电路电阻是负的，此现象被称为多极管的负阻效应。负阻效应可以产生自激振荡，在放大器中形成失真，6f3的负阻效应不严重，合理选择各极电压即可避免。
负阻效应在常规四极结构中是不可避免的，其产生的机理源自第二栅极吸收板极溅射的二次电子，使板流减小。在负阻区当电子高速打到板极时，其动能导致板极溅射出二次电子被带正电位的第二栅所吸收形成板流减小，当此区域内板压稍有升高，电子撞击板极速度增大、二次电子增多，终至负阻效应的形成。束射四极、五极管在第二栅极和板极之间增设了与阴极同电位的束射屏或抑制栅极，其地电位可有效排斥板极溅射的二次电子，避免负阻效应的产生。在上图中，6f3曲线区的a、b段产生负阻区的原因是，此曲线圈是在ug2=170v时测绘的，而在a、b段的ua，在100v以下低于ug2，ug2的正电场高于板极，产生负阻效应也属必然。所以束射四极、五极管在放大状态时不宜工作在ug2＞ua的状态。
四、ug2的严格选定
看来ug2在多极管中功过兼具，因而慎选ug2成为多极管应用的关键，根据音频放大器的特点提出以下关注点：
1、对a类功放，板流变动小，如选用ug2＜ua的供电方式，可以用电阻降压，旁路电容接阴极或地。如系ab类，则ug2 好和负载电流变动小的前级共用一组供电，或采用充气稳压管稳压供电。
2、电压放大器ug2惯用降压电阻供电，必须慎选板级负载电阻和ug2降压电阻，使有效板压ua不致低于ug2。功放输出级应注意初级阻抗变换的输出变压器，其直流电阻不宜太大，以避免使ua低于ug2。
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