如何利用升壓三極管獲取功率

　　我們都知道一個原理：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動來工作的，以 npn管射極跟隨器為例，當基極加不加電壓時，基區和發射區組成的pn結為阻止多子（基區為空穴，發射區為電子）的擴散運動，在此pn結處會感應出由發射區指向基區的靜電場（即內建電場），當基極外加正電壓的指向為基區指向發射區，當基極外加電壓產生的電場大于內建電場時，基區的載流子（電子）才有可能從基區流向發射區，此電壓的最小值即pn結的正向導通電壓（工程上一般認為0.7v）。

　　但此時每個pn結的兩側都會有電荷存在，此時如果集電極-發射極加正電壓，在電場作用下，發射區的電子往基區運動（實際上都是電子的反方向運動），由于基區寬度很小，電子很容易越過基區到達集電區，并與此處的PN的空穴復合（靠近集電極），為維持平衡，在正電場的作用下集電區的電子加速外集電極運動，而空穴則為pn結處運動，此過程類似一個雪崩過程。

　　集電極的電子通過電源回到發射極，這就是晶體管的工作原理。三極管工作時，兩個pn結都會感應出電荷，當做開關管處于導通狀態時，三極管處于飽和狀態，如果這時三極管截至，pn結感應的電荷要恢復到平衡狀態，這個過程需要時間。

　　下面我們將介紹通過實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存在了66年，但是現在仍然十分流行地應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“發燒友”之所愛。

　　這些電子管的開發人員將它們設計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變為五極管、實三極管和“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可以產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。抑制柵極實際上是一個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（對應于JFET源極）；

　　* 控制柵極：控制陰極電流；在相對于陰極的負電位下工作（對應于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陰極電流的影響；在相對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簾柵極；在陰極電位下工作；

　　* 陽極：收集電子（對應于JFET漏極）。

圖2 五極管的負載曲線表明，陽極可在陽極電壓僅為50V時吸收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時的五極管特性曲線。請注意理想化的負載線以及該五極管可以在板極電壓僅為50V時吸收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特點。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。

圖3 純三極管需要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。請注意負載線以及在三極管模式下板極無法在板極電壓低于200V時吸收150 mA電流。這一事實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，因為他們聲稱它能產生一種優秀的音響放大器。