亿迅智能制造网
工业4.0先进制造技术信息网站!
首页 | 制造技术 | 制造设备 | 工业物联网 | 工业材料 | 设备保养维修 | 工业编程 |
home  MfgRobots >> 亿迅智能制造网 >  >> Manufacturing Technology >> 工业技术

电离(充气)管

到目前为止,我们已经探索了完全“抽空”了玻璃外壳内所有气体和蒸汽的管子,通常称为真空管 .然而,随着某些气体或蒸汽的加入,管子呈现出截然不同的特性,并能够在电子电路中发挥某些特殊作用。

当在气体或蒸气占据的距离上施加足够高的电压时,或者当该气体或蒸气被充分加热时,这些气体分子的电子将从它们各自的原子核中剥离,从而形成电离条件 .将电子从它们与原子核的静电键中释放出来后,它们可以以电流的形式自由迁移,使电离气体成为相对较好的电导体。在这种状态下,气体更恰当地称为等离子体 .

电离气体不是完美的导体。因此,通过电离气体的电子流将倾向于以热量的形式耗散能量,从而有助于将气体保持在电离状态。这样做的结果是管子在某些条件下开始导电,然后趋于保持导电状态,直到施加在气体两端的电压和/或发热电流降至最低水平。

精明的观察者会注意到,这正是一类称为“晶闸管”的半导体器件所表现出的行为,一旦“导通”往往保持“导通”状态,一旦“关断”往往保持“关断”状态。可以说,充气管表现出与滞后相同的特性 .

与真空管不同,电离管通常完全没有灯丝(加热器)。这些被称为冷阴极 管,加热版本指定为热阴极 管。管内是否有热源对充气管的特性有明显影响,但不至于热源不足会影响硬真空管的性能。

最简单类型的电离装置根本不一定是管;相反,它由两个由充气间隙隔开的电极构成。简称为火花间隙 ,电极之间的间隙可能被环境空气占据,有时是特殊气体,在这种情况下,设备必须有某种密封的外壳。

火花隙的主要应用是过压保护。设计为不会电离或“击穿”(开始导电),在电极上施加正常的系统电压时,火花隙的功能是在电压显着增加的情况下导电。一旦导通,它将充当重负载,通过其大电流消耗和随后沿导体和其他串联阻抗的电压降来保持系统电压下降。在设计合理的系统中,当系统电压降至正常水平,远低于启动导通所需的电压时,火花隙将停止导通(“熄灭”)。

火花隙的一个主要警告是它们的寿命非常有限。这种装置产生的放电可能非常剧烈,因此会通过点蚀和/或熔化使电极表面恶化。

通过在其他两个电极之间放置第三个电极(通常具有尖锐的边缘或尖点),并在该电极和其他电极之一之间施加高压脉冲,可以使火花隙按指令进行。脉冲会在两个电极之间产生一个小火花,使两个大电极之间的部分通路电离,如果施加的电压足够高,则使它们之间能够导电:

可以构建触发和未触发类型的火花隙来处理大量电流,有些甚至可以达到兆安培(数百万安培)的范围!物理尺寸是火花隙可以安全可靠地处理电流量的主要限制因素。

当两个主电极被放置在一个充满特殊气体的密封管中时,一个放电管 形成了。最常见的放电管类型是霓虹灯,通常用作彩色照明源,发出的光的颜色取决于填充管的气体类型。

霓虹灯的结构与火花隙的结构非常相似,但操作特性却大不相同:

通过控制电极的间距和管中气体的类型,可以使氖灯导通,而不会像火花隙那样消耗过多的电流。它们仍然表现出滞后,因为启动传导所需的电压比使它们“熄灭”所需的电压更高,并且它们的电阻绝对是非线性的(施加在管上的电压越大,电流越大,从而产生更多的热量,从而降低电阻)。鉴于这种非线性趋势,霓虹灯管两端的电压不能超过一定限度,以免温度过高损坏管子。

这种非线性趋势赋予氖管除彩色照明之外的其他应用:它的作用有点像齐纳二极管,如果电压降低,则通过吸收越来越多的电流来“钳制”其两端的电压。当以这种方式使用时,该管被称为辉光管 , 或 稳压管 ,是电子管电路设计时代流行的调压手段。

请注意上面显示的管符号(以及之前显示的霓虹灯符号)中的黑点。该标记表明管子是充气的。它是所有充气管符号中常用的标记。

VR-150 是用于电压调节的辉光管的一个例子,其标称调节电压为 150 伏。它的电阻在整个允许的电流限制范围内从 5 kΩ 到 30 kΩ 不等,跨度为 6:1。就像今天的齐纳二极管稳压器电路一样,辉光管稳压器可以与放大管耦合,以获得更好的电压调节和更高的负载电流范围。

如果普通三极管充满气体而不是硬真空,它将表现出其他气体管的所有滞后和非线性,并具有一个主要优点:栅极和阴极之间施加的电压量将决定所需的最小板到阴极电压启动传导。本质上,该管相当于半导体 SCR(可控硅整流器),称为 闸流管 .

应该注意的是,对于大多数用途和闸流管设计,上面显示的示意图已大大简化。例如,一些闸流管要求电网电压在“开”和“关”状态之间切换极性才能正常工作。此外,一些闸流管有不止一个网格!

闸流管的使用方式与当今 SCR 的使用方式大致相同:将整流交流电控制到电机等大负载。闸流管制造有不同类型的气体填充物,具有不同的特性:惰性(化学非反应性)气体、氢气和汞(激活时蒸发成气体形式)。氘是一种稀有的氢同位素,用于一些需要高电压切换的特殊应用。


工业技术

  1. 系列电池
  2. 分压器
  3. 热电
  4. 电位计
  5. 马铃薯电池
  6. 相移
  7. 电压调节器
  8. 电压跟随器
  9. 多级放大器
  10. 差分放大器
  11. 专用二极管
  12. 如何设置 MIG 焊机 - 技术指南