基本介紹
- 中文名：充氣管整流器
- 外文名：gas-filled rectifier；gaseous rectifier
- 所屬學科：工程技術(電工技術)
- 屬性：一種整流管
- 相關概念：充氣管，整流，整流器等
- 別名：充氣整流器
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基本介紹
具有固體熾熱陰極的氣體放電二極體叫做充氣管整流器。在充氣管整流器內，充氣管是一個整流元件，也就是只讓電流單方向通過的一個儀器。
圖1充氣管(圖1) 是一個玻璃泡2，泡內裝置了由鎳片做成雙螺絲狀的用電流熾熱的陰極3 和陽極1(鐵的或者石墨的)。在燈泡的下面部分有一點水銀，因此，在抽盡空氣的燈泡中，好象充滿了汞氣。從陽極的材料與充滿燈泡的媒質方面來講，充氣管與水銀燈泡沒有區別。它們之間的區別以及充氣管優於水銀燈泡的地方，在於陰極的材料及其熾熱的方法：在水銀燈泡內，陰極是液體狀的水銀，藉助於人工形成的汞弧使泡點燃；在充氣整流管內陰極是固體的，藉助於電流通過陰極使它熾熱。
基本工作原理
熾熱的陰極從它的表面發射出電子，這些電子在電場的作用下，以加速度向陽極運動。在奔向陽極的路途上，電子與汞氣的分子撞擊，如果在撞擊的時刻電子有足夠的速度，則可將汞分子分成正離子與次級電子。這種現象稱做電離。電子趨向陽極，離了則帶著相應的電荷趨向陰極。如同在冰跟燈泡內一樣，在充氣管內，電流的流動主要是取決於電子向陰極的移動。沉重的汞正離子，打在螺旋絲狀的陰極上，會逐漸毀壞陰極；經過一段時間以後，陰極上就有一些閃光的熾熱點出現，這些閃光的熾熱點使電子發射特別劇烈，結果，在這些熾熱點的作用下，陰極開始熔解，充氣管的機構破壞。為了增加充氣管的使用期限，用屏板來防止離子直接打擊陰極。
充氣管整流器的運用特性
充氣管整流器的運用特性如下。充氣管對於燈絲電流的波動感應非常靈敏，這個燈絲電流與熾熱陰極的電壓有關。燈絲電壓的波動不應當超過額定值的
和
。燈絲電壓的過高和過低都會迅速毀壞陰極，而破壞充氣管的機構，因此在充氣管整流器線路中接有所謂燈絲電壓的穩定元件。
為了避免充氣管過熱，故不應當使充氣管過載。連線了陰極燈絲之後，只有經過一定時間才可以使充氣管承擔負載。對於功率不大的整流器，充氣管應當過熱1—3分鐘的時間，然後才可以把整流器接入負載。
整流器
交流電變換為直流電的過程叫做整流。實現整流的裝置叫做整流器。
整流器按整流的方法不同，可分為機械整流器和電子整流器。前者是利用機械運動來實現整流的，後者是利用單方嚮導電的電子器件來實現整流的。
整流器中單方嚮導電的器件叫做整流元件。按整流元件的不同，常用的整流器可分為；真空管整流器、充氣管整流器、半導體整流器、汞弧整流器和可控矽整流器等。
充氣管介紹
充氣管(gasfilled tube)是電特性基本上是由有意引進的氣體或蒸氣的電離作用所決定的一種電子器件，又名離子管。在充氣管內，電子在電極間運動時與氣體原子和分子碰撞，產生電離現象，運動較慢的正離子抵消電子的負空間電荷作用，使管子具有電流大、內阻低的特點。充氣管內放電形式取決於管子結構、氣體種類、氣壓和外電路參數。冷陰極放電的伏安特性和放電形式如圖所示。人們利用各种放電形式的不同特性製造出一系列不同性能的充氣管。充氣管分為冷陰極放電管、熱陰極放電管和汞弧整流器等。
圖2 冷陰極放電的伏安特性和放電形式冷陰極放電管
冷陰極放電管的陰極發射電子是靠二次電子來供給的，即由於放電使正離子與陰極相碰撞，產生二次電子。冷陰極放電管主要包括：穩壓放電管、觸發管、GM計數管和指示放電管，還有十進制計數放電管、光調製器、轉換放電管等。
(1)穩壓放電管：在正常輝光放電區或電暈放電區內，當電流在一定範圍內變化時，電極間的電壓基本不變。輝光放電穩壓管用於低電壓，較大電流;電暈放電穩壓管用於高電壓，小電流(數百伏到30 kV，1 mA左右)。用它構成的直流穩壓器，當輸入電源電壓或與穩壓管並聯的負載電流變化時，流過穩壓管的電流產生相應的改變，從而使負載兩端的電壓基本保持不變。
(2)觸發管：又稱為冷陰極閘流管。它是利用加到觸發極(啟動極)的信號來控制放電的一種冷陰極充氣管、分為輝光放電型、弧光放電型和火花放電型。輝光放電觸發管的電流一般為幾十毫安，弧光放電型觸發管的脈衝電流達幾千安，高壓火花放電型觸發管脈衝電流可達幾萬安。
(3)蓋革-彌勒(GM)計數管：這是放射性計數管。它由線性陽極和與陽極同軸的圓筒形陰極構成，是管內充有了惰性氣體和熄滅氣體的二極體。每當射線進入管子時便產生電暈放電，但由於有熄滅氣體(鹵素氣體等)放電很快停止，成為脈衝狀放電，故能夠進行計數。
(4)指示放電管：主要是利用氦氣的輝光放電所發出的明亮的橙色光顯示數字或文字等。數碼管中有0到9數字形狀的細陰極線，並使之重疊，而在其對面有一個網狀陽極。這種結構的數碼管一直沿用至今。還製成有小型板狀七段多位數碼指示管。它與發光二極體和液晶等顯示器件相比，成本較高，但可製成大型指示管，且色彩明亮醒目。此外，還有用等離子顯示板等點陣方式製成位數多的文字、數字和圖像顯示，主要用於電子計算機終端等。
熱陰極放電管
熱陰極放電管是指有熱陰極充氣二極體和具有控制極的閘流管。熱陰極充氣二極體是一種非自持弧光放電管，採用鎳制陽極和釷鎢陰極或金屬氧化物陰極，管內充以惰性氣體、氫氣或汞。陰極靠熱電發射電子。當陽極加正向電壓達到著火電壓時，氣體電離，產生弧光放電；當陽極電壓變負時管子不能反嚮導電而熄滅。管子具有單嚮導電性，因此利用它進行整流。鎢氬整流管(Tungan管)是低壓整流管(電壓200V以下，電流達15A)，常用於蓄電池充電。高壓整流放電管耐壓可達20 kV，平均電流可達15A，常用作通信裝置電源。閘流管是具有控制特性的熱陰極放電管，用於可控整流。
汞弧整流器
汞弧整流器是一種用石墨作陽極，用水銀池作陰極，能在汞蒸氣中產生自持弧光放電的充氣管。電子發射來自陰極表面在強電場作用下的幾個或一小片陰極輝點。汞弧整流器電壓降低，能導通幾萬安的大電流，過載能力強，適用於大電流控制和整流;但體積大、使用不方便。近年來，它已被半導體器件所取代。
用插入水銀中的引燃極來激勵陰極輝點從而起動電弧的汞弧管稱引燃管，其特點是電流容量大，峰值負載強，過去曾廣泛用於電焊機和可控整流。
由於半導體器件的發展，某些類型的充氣管(如汞弧整流器，熱陰極充氣二極體，十進位計數放電管，穩壓放電管等)已部分地被半導體器件所取代。但有些管型，如氫閘流管、觸發管、電漿指示器等仍然有所發展，在國防及國民經濟各領域中仍有套用。
