如何利用升壓三極管獲取功率

　　我們都知道一個(gè)原理：三極管輸出的功率，隨輸出電壓不同，輸出功率不同，電壓越高，功率越大。

　　三極管是靠載流子的運(yùn)動(dòng)來工作的，以 npn管射極跟隨器為例，當(dāng)基極加不加電壓時(shí)，基區(qū)和發(fā)射區(qū)組成的pn結(jié)為阻止多子（基區(qū)為空穴，發(fā)射區(qū)為電子）的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，在此pn結(jié)處會(huì)感應(yīng)出由發(fā)射區(qū)指向基區(qū)的靜電場（即內(nèi)建電場），當(dāng)基極外加正電壓的指向?yàn)榛鶇^(qū)指向發(fā)射區(qū)，當(dāng)基極外加電壓產(chǎn)生的電場大于內(nèi)建電場時(shí)，基區(qū)的載流子（電子）才有可能從基區(qū)流向發(fā)射區(qū)，此電壓的最小值即pn結(jié)的正向?qū)妷海üこ躺弦话阏J(rèn)為0.7v）。

　　但此時(shí)每個(gè)pn結(jié)的兩側(cè)都會(huì)有電荷存在，此時(shí)如果集電極-發(fā)射極加正電壓，在電場作用下，發(fā)射區(qū)的電子往基區(qū)運(yùn)動(dòng)（實(shí)際上都是電子的反方向運(yùn)動(dòng)），由于基區(qū)寬度很小，電子很容易越過基區(qū)到達(dá)集電區(qū)，并與此處的PN的空穴復(fù)合（靠近集電極），為維持平衡，在正電場的作用下集電區(qū)的電子加速外集電極運(yùn)動(dòng)，而空穴則為pn結(jié)處運(yùn)動(dòng)，此過程類似一個(gè)雪崩過程。

　　集電極的電子通過電源回到發(fā)射極，這就是晶體管的工作原理。三極管工作時(shí)，兩個(gè)pn結(jié)都會(huì)感應(yīng)出電荷，當(dāng)做開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，三極管處于飽和狀態(tài)，如果這時(shí)三極管截至，pn結(jié)感應(yīng)的電荷要恢復(fù)到平衡狀態(tài)，這個(gè)過程需要時(shí)間。

　　下面我們將介紹通過實(shí)例來說明利用升壓三極管可以獲取更多功率的方式。雖然采用的6L6束射功率管盡管已經(jīng)存在了66年，但是現(xiàn)在仍然十分流行地應(yīng)用于電吉他放大器中，與其同類的6CA7 （EL34）功率五極管也是高保真音響“發(fā)燒友”之所愛。

　　這些電子管的開發(fā)人員將它們?cè)O(shè)計(jì)得以五極管模式工作，而在這種模式下它們能夠輸出最大的音頻功率。另一方面，許多高保真音響愛好者更喜歡以三極管模式工作，而且直到現(xiàn)在也不得不將輸出功率降低50%.輸出功率降低意味著他們需要更大的電源和兩倍數(shù)量的昂貴電子管來從三極管放大器中獲得五極管的功率。圖1a、1b和1c分別示出了將6L6變?yōu)槲鍢O管、實(shí)三極管和“升壓三極管”的三種連接方式。升壓三極管配置使得五極管在以真三極管模式工作時(shí)可以產(chǎn)生類似五極管的功率。為了理解升壓三極管的工作情況，重說一下真空管理論是有益的。6L6是一個(gè)束射功率管，有陰極、控制柵極、簾柵極、抑制柵極和陽極。抑制柵極實(shí)際上是一個(gè)由兩塊聚束板提供的虛擬抑制柵極，但是可以將6L6束射功率管作為五極管來對(duì)待。你可以將五極管看作是具有下列電極功能的n溝道JFET:

　　圖1 五極管（a）能輸出比三極管（b）大得多的功率，但采用升壓三極管配置除外（c）

　　* 熱電子陰極：電子源（對(duì)應(yīng)于JFET源極）；

　　* 控制柵極：控制陰極電流；在相對(duì)于陰極的負(fù)電位下工作（對(duì)應(yīng)于JFET柵極）；

　　* 簾柵極：靜電屏蔽控制柵極和板極，從而減小陽極電壓對(duì)陰極電流的影響；在相對(duì)于陰極的正電位下工作；

　　* 抑制柵極：防止二次電子離開陽極到達(dá)簾柵極；在陰極電位下工作；

　　* 陽極：收集電子（對(duì)應(yīng)于JFET漏極）。

圖2 五極管的負(fù)載曲線表明，陽極可在陽極電壓僅為50V時(shí)吸收150 mA電流

　　上圖2示出了控制柵極電壓為0~ -25V和簾柵極電壓為250V時(shí)的五極管特性曲線。請(qǐng)注意理想化的負(fù)載線以及該五極管可以在板極電壓僅為50V時(shí)吸收150 mA的陽極電流。高電壓增益、高陽極阻抗和高輸出功率是五極管放大的三個(gè)特點(diǎn)。只要將簾柵極與陽極直接連接，該五極管可以以三極管模式工作。低電壓增益和低輸出阻抗是這種模式的特點(diǎn)。

圖3 純?nèi)龢O管需要200V陽極電壓才能吸收150 mA電流

　　上圖3示出了三極管曲線與五極管曲線的差別。這些曲線代表0 ~ -90V的控制柵極電壓。請(qǐng)注意負(fù)載線以及在三極管模式下板極無法在板極電壓低于200V時(shí)吸收150 mA電流。這一事實(shí)大大限制了放大器效率及輸出功率。但是，盡管輸出功率有限，一些人還是更喜歡三極管模式，因?yàn)樗麄兟暦Q它能產(chǎn)生一種優(yōu)秀的音響放大器。