玻璃吹制 #3:更好的热离子二极管
作者在上一支真空管的基础上改进了设计,用围绕灯丝的阳极解决了玻璃表面积聚电荷的问题。虽然制作过程中遇到了焊接、对准和短路等挑战,但最终成功制作出一支可在无真空泵状态下稳定工作的密封玻璃热离子二极管。在4V灯丝电压下,正向电流在8V后趋于饱和,反向漏电流仅为22nA;在更高温度下观察到汤森放电现象。经过24小时测试,器件性能与初始测试保持一致。
背景速读
- 作者是电子产品爱好者,正在尝试自行手工制作真空管(电子管),这是系列的第三篇。真空管在半导体出现之前是电子电路的核心元件,如今极少有人从头制作。
- 热离子二极管(thermionic diode)是一种最简单的真空管:加热灯丝(阴极)使其发射电子,被带正电的阳极吸引,从而导通电流;反向则截止。
- 上一篇(#2)做的管子因玻璃阻隔了电子流,性能极差。本篇的关键改进是让阳极完全包围灯丝,以屏蔽管壁上积累的电荷干扰。
- 制作过程涉及吹玻璃密封、将钨丝封入硼硅玻璃作引线、在高真空下封口——全是传统灯泡/电子管工艺,操作难度极高。
- Townsend放电(汤森放电):在真空度不高的气体中,高速电子撞击气体分子产生更多电子,导致电流骤增。作者发现自己的管子高温下出现此现象,说明真空度不够理想,但管子仍能工作。