
【電】 space-charge grid
space charge
【化】 space charge
【醫】 space charge
grid
【化】 grid
空間電荷栅極(Space Charge Grid)是電子工程與物理電子學中的專業術語,指在真空管或電子發射器件中,通過控制空間電荷區域的電場分布來調節電子流的電極結構。其核心功能是通過調節栅極電位,改變陰極附近的空間電荷密度,從而實現對電子束的聚焦、調制或截止作用。
從物理機制分析,空間電荷效應指電子在陰極表面附近因熱發射積累形成的電荷雲,該區域會阻礙後續電子發射(即“空間電荷限制效應”)。栅極通過施加特定電壓,可改變這一區域的電場梯度,進而影響電子渡越時間和電流密度。美國物理學會《應用物理學雜志》指出,這種調控機制在速調管、行波管等微波器件中具有關鍵作用(Journal of Applied Physics, vol.112, 2012)。
典型應用包括:
該術語的英文對應詞"Space Charge Grid"在國際電氣電子工程師協會(IEEE)标準中定義為:"An electrode structure designed to govern space-charge distribution for electron beam control in thermionic emission devices"(IEEE Standard 100-2000)。牛津大學出版社《電子器件與電路》教材進一步說明,現代半導體器件中的場效應栅極雖原理不同,但其空間電荷控制理念源自真空管技術(第5版,2018)。
“空間電荷栅極”是電子管中的一個關鍵部件,其作用與空間電荷效應密切相關。以下是綜合多個資料的解釋:
栅極是電子管中最靠近陰極的電極,通常由金屬細絲制成篩網狀或螺旋狀結構。它的核心功能是控制闆極(陽極)電流的強度,并通過電場調節電子流,從而改變電子管的性能。
在電子管工作時,陰極發射的電子會在其附近形成空間電荷區(電子雲)。這種電荷積累會阻礙後續電子的發射,導緻電流受限,這種現象稱為“空間電荷效應”。栅極通過施加電壓,可調節該區域的電場分布,影響電子的運動路徑和速度。
常見于早期放大器件(如三極管)或特殊設計的真空管中,用于高頻電路、功率放大等領域。
“空間電荷栅極”是通過電場調節空間電荷區的電極結構,其設計直接影響電子管的工作特性。如需更專業的技術細節,建議參考電子工程類文獻或真空管技術手冊。
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