【电子行业标准(SJ)】 电子管电性能的测试 第１７部分：充气管的测试方法

中华人民共和国电子工业推荐性部标准电子管电性能的测试
第17部分：充气管的测试方法
Measurements of the electrical propertiesofelectronic tubesand valvesSJ/Z9010.17-87
15117(1969)
t of gasfilled
Partl7Methodsof measurement
tubes and valves
1范圈
本文件论述下列管型：
工：热阴极管。
工a：充气整流管。
Ib：闸流管，脉冲调制用的除外。Ⅱ：冷阴极管。
Ⅱa：稳压管，不包括电晕稳压管。Ⅱb：触发管。
本文件是以测试充气管的现行实践为基础。不应将它看作标准性质的推荐文件，因为如果以这些原理为基础的测试结果必须在限定的公差以内比较，对测试方法需要有更加详细的说明。
2.1管子的分类
2.1.1充气管（IEV-07-25-060—第二版）。电特性基本上是由所充的气体或蒸汽决定的一种电子管。2.1.2充气整流管（IEV-07--40-020—第二版）。用作交流电整流的一种充气管。2.1.3闸流管（IEV-07-40--015-第版）。一个或一个以上电极引起阳极电流但不控制阳极电流的一种热阴极充气管。中华人民共和国电子工业部1987—09-14批准*1
2.1.·4稳压管
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一种充气的辉光放电管或电晕放电管，它有一个维持电压，该电压在工作条件如电流、温度和时间的规定范内基本上不变。2.15电压基准管
一种稳压管，它有一个维持电压，该电压在电流和温度的狭窄范围内不随时间变化。
2.1.6触发管
一个或一个以上电极引起阳极电流但不控制阳极电流的一种冷阴极充气管。2.2电极和间隙
2.2.1主间隙（IEV-07-40-185-第二版）*传送负载电流的通导途径。
2。2.2起动电极或触发极（IEV-07-40-095-第二版）*在冷阴极充气管中，用来引起通导的一种辅助电极。2.2.3触发间隙（工EV-07—40-140-第二版）*在起动电极和其它电极之间加上起动电压的通导途径。2.3电压
2.3.1引燃（在气体中）（工EV-07—18—080-第二版）*在某一电压数值下，两个电极之间突然产生的一种自持放电、辉光放电或弧光放电，电压的值决定于气体的密度、阴极材料、电极的布置和它们的极性。2.3.2引燃电压（在气体中）（1EV—07-18-085第二版）*产生引燃所需要的电压。
2.3.3阳极引燃电压（IEV-07-40-145-第二版）*使主间隙导通所需的阳极电压，在引燃前起动间隙并不导电和管子全部其它元件基本上保持在阴极电位。
2.3。4触发极引燃电压
除了主阳极外，管子所有其它元件在引燃前基本上保持在阴极电位时，使触发间隙产生自持放电所需的触发极电压。2.3.5临界册压（TFV-07-40-155-第二版*对于规定的阳极电压和在规定的条件下，负载电流开始流过主间隙时闸流管中珊极电压的瞬时值。
2.3.6临界阳极电压
对于规定的栅极电压和在规定的条件下，负载电流开始流过主间隙时闻流管中阳极电压的瞬时值。
2.3：7控制特性
（IEV-07-40—225-第二版）*
通常用曲线图表示临界栅压和阳极电压之间的一种关系。*这个定义不完全是工三辞汇中给出的定义，给出查询导作参考。*2*
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2.3.8管压降（IEV-07-27040第二版）*在规定的工作条件下，导电时的阳极电压。2.3.9维持电压
在充气管的阴极和一个规定的电极（当该电极在传导电流时）之间的电位差。2．3、10重新引燃电压
在阳极电流停止后的引燃电压。2.3.11稳压度（IEV-07—40-150-第二版）*稳压管在规定的阳极电流范围内，阳极维持电压的最大值和最小值之间的差。2.312漂移率
在不变的工作条件下，稳压管的阳极维持电压对时间所给的平滑曲线上某一规冠时间的斜率。
2.313电位差的重复性
在任何导电周期开始以后，充气管以规定的时间达到同样的阳极维持电压的能这个定义不完全是IEV辞汇中给出的定义，给出查询号作参考。注一一重复性不好是用一个导电周期到任何另一个导电周期中这个电压的变化来表示，工作条件保持不变。
电压跳变
辉光放电管在工作期间，管压降的突然变化。2.4电流
2.4.1临界栅流（工EV--07-40-190-第二版）*当放电刚好建立时，与临界栅压相对应的栅流值。2.4.2转移电流
在规定的工作条件下，在主间隙建立起自持放电所需的触发间隙电流。2.4.3电极浪涌电流
在意外的条件下流过一个电极的峰值电流，这些意外条件如：（a）开关接通条件：
（b）故障条件，例如，反和外部短路。2.5时间
2.5.1电离时间（IEV-07-40-260-—第二版）*充气管中放电开始和放电建立之间的时间间隔，例如，在规定的工作条件下，从栅极或触发极电压加上时起到管压降达到规定值时止的瞬间时间间隔。2.5.2恢复时间（IEV-07--40-265-第二版）*在规定的工作条件下，阳极电流终止后，栅极或触发极恢复控制所要求的时间2.6温度
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2.6.1凝汞温度（IEV-0740-275-第二版）*在水银凝结区域（玻壳的管子），或者在规定点上（金属外壳的管子）在管壳外边测得的温度。
2.6．2管压降的温度系数
在不变的电路条件下，辉光放电管的管压降的变化（任何电压跳变除外）被管壳温度变化除得的商。
3基本原理和注意事项
充气管的特性与真空管的特性有很大的差异。因为管子的电压降几乎与通导的电流数值无关，而且在放电已经开始以后，摄极或触发极一般没有控制作用，通过管子的电流主要由所加电压和电路参数决定。通常必须使用足够大的电阻（或阻抗）与阳极和栅极或触发极串联来限制阳极和栅极或触发极电流，在引燃以后，使电流数值低到足以防止管子损坏。
汞汽管中的蒸气压影响电特性并且是凝汞温度迅速变化的函数。因此，在测试汞汽管时，必须注意控制疑汞温度。以便得到重复的结果。在一般情况下，随着温度的增加，管压降和蜂值正向电压将减小，管子要承受的峰值反向电压也将减小，临界栅压将变得更负，恢复时间也变得较长。通常，得到需要的凝汞温度所要求的时间长于阴极加热时间。当测试最大峰值反向电压或控制特性时，必须采取措施来保证在管子上部不存在凝结的水银。这个通常由预热过程中只对管子加上阴极加热功率来实现。管子必领保持在直立的位置，远离空气流，以便防止水银在管壳上部量新凝结。4热阴极充气管的测试
4。1灯丝和热丝的电特性
只在灯丝或热丝端头加电压来取得灯丝或热丝电流和电压的读数。电流应在它到达平衡时测试。
41.1注意事项
灯丝或热丝的冷电阻远小于它在正常工作条件下的电阻。如果高功率充气管的灯丝直接接到加热电源，过量的热丝电流可能流过，而且会引起管子或测试设备的损坏。因此，可能需要限制灯丝电流到某一规定的起始值。对于灯丝电流大的管子，当在插座的端头测试电压时，可能需要对插座中电压降进行修正。
4.2控制特性
绘控制特性曲线的数据在下面得到。4.2.1临界栅压
对灯丝或热丝加上电压，并对控制栅加上足够大的直流电压来阻止通导，将交*4*
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流电压通过一个电阻加到阳极上，该电阻在通导期间限制电流到一个合适的值（见图1）。
图1一测试栅极电流和电压的电路排列控制栅压逐渐地变得更正（或者较小的负值），直到管子阳极和阴极之间由于击穿的结果（电弧出现）而有阳极电流流过为止，刚好在放电以前记下临界栅压。如果临界栅压是正的，在击穿以前，可能有相当大的栅流流过。因此，栅压必须在栅极端头测试。
汞管的凝汞温度应该保持在需要的值，它应与测试结果一起记录。这个值决定于工作条件和管子的结构，但是一般是在20和50°之间。对于有帘栅管子，屏蔽栅的电位是一个附加的参数，而且应保持在一个规定值，通常为零。4.2．1.1注意事项
在每个橱极和阴极之间可能需要使用个小数值的电容器来防止可能的阳极电压浪涌而影响栅压。如果是利月大数值的橱极电阻进行测试，电容器能够影响测试结果。这是由于电容器聚积，在一周中不同的部分流过的栅极电流，極极电阻应足够高，以避免筐子通导时使極极过载，而又应足够低，使得对测试结果没影响。
对于直热式管子，通带必须规定使灯丝变压器的中心抽头或者使灯丝的中心抽头（如與存在的话）作为明极。然而，对于有一个端头在内部接到灯丝屏上，而且该端头由制造厂规定用作阴极端头的管子，则电压参考点必须为制造厂所标出的端头。如果管子是直热式的，灯丝和阳极电压的相对相位应加以规定。4.2.2临界阳极电压
将灯丝或热丝加上电压并使栅极或几个圾（1果存在）保持在需要的电压，而将阳极交流电压增加惠到子的阳极相阴极之间由千击穿（电弧出现）而有阳极电流流过为止。在这个点阳极电压的蜂值就是临界阳极电压。必须有足够大的电阻插进阳极路，以更在通导期间将惠流限制到个适当值。*5*
4.2.2.1注意事项
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对于直热式管子，通带需要规定使灯丝变压器的中心抽头作为阴极或者使灯丝的中心抽头（如果存在）作为阴极。然而，对于有一个端头在内部接到灯丝屏上，而且该端头由制造厂规定用作阴极端头的管子，则电压参考点必须为制造厂所标出的端头。如果管子是直热式的，应该规定灯丝和阳极电压的相对相位。4.3发射
对于特定结构的管子，电压降主要是发射的函数。较低的电压降表示有较高的发射。
充气管的电子发射特性通常是在阳极电流高到足以显示阴极能力下测试电压降来确定的。这个测试有时是在连续电流通导的条件下进行的。因为电弧电流的加热或冷却使阴极衰减，所以一种间通导的方法更加精确。阴极辉点的形成，如电弧压降断续减小所示的那样，是表示阴极工作的故障。43。1直流和交流电压法
（a）在灯丝或热丝加上所需要的电压，阳极电源电压足以引起着火，阴极电流由一个串联电阻限制在所需要的值，如果用直流电压，则用一个电压表来测试电压降，如果用交流电压，则用一个示波器或其它的合适方祛测试。在后一种情况下，是在电流峰值的一瞬间读出电压的。（b）被测管应接入交流电源的低压电路中（见图2a）。栅极应该通过一个给定的电阻R名接询阳极。通过改变负载电阻R，在示波器屏上观察到阳极电压曲线上出现驼峰的舞间（见图2b）读出阳极电流的有效值，大致等于阴极发射电流的阳极电流峰值是根据阳极电流的有效值计算的。*6*
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驼峰的形成
到示波器
图2利用示波器显示管压降曲线来确定阳极发射电流。4.3.2间歇电压法
将灯丝和热丝加上所需要的电压，阴极电流由电路限制到所需要的值，按某一工作比间歇地加上阳极电压不使阳极发生显著的加热或冷却，管压降用示波器或其它的合适方法在电流达到峰值的瞬间进行测试。通导周期应该很长，以保证管子充分电离，使得测试的电压降与通导周期无关。43.3注意事项
在这些测试中，有分开端头的任何极应该直接或通过一个限流电阻接到阳极。因为管压降受到栅极和阳极之间电流分配的影响，应该规定电阻的数值。因为，汞气管的电压降随着蒸气压变化，凝汞温度的容许范圈应该控制在狭窄的范围内。
4.4栅流
闸流管的临界栅流是阳极电压的函数，并包括正离子流、电子流和漏电流。极间电容的充电电流可能也是重要的成分。这些栅流通常较低，一般是由橱极串联的电阻两端的电压降该数来测盘。*7*
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4.4。1临界栅压法（对于有负控制特性的管子）确定栅极电流的临界栅压法通常是在管子通导额定的平均阳极电流而加热到工作温度下进行。阳极交流电压在需要的值和栅极电源电压调整到保证基本上完全在半波通导，将阳极电路的阻抗调到建立起规定的阳极电流。用个电阻R与概极串联，如图1中的电路所示，然后使栅极电源电压变得更负直到通导停止。这个电压用V，表示。然后用一个不同的电阻R名，重复测试，这个电阻应该足够低，以便使通导前的栅流在它上面引起的电压降可以忽略不计，又要足够大，以避免通导期间栅流引起的极电源电压的变化。第二次测试的值用V，表示。因为可以假定在两次测试中临界栅压的数值相等，所以在刚刚通导以前流过的研流为：'V.-V.
igRg Rg'
通常，Rg远小于Rg并可忽略不计。频率应足够低，以便使管子和电路电容的影响忽略不计。栅极的一次电子放射与极的温度有关。为了能够测试各种栅流的总值，在进行测试以前，使管子在所需要的阳极电流值下工作一个适当的时间将栅极加热。在这种测试中，屏蔽栅（如果有的话）接到阴极。其它栅极电流的测造可以在屏蔽栅上加直流电压进行。4.4。1.1注意事项
如果闸流管中的电流引起的到达栅极上正离子电流的数值与栅极其它电流成分可以比较，而且如果R的值太大，这个方法就可能不准确。4。4.2栅极热电子放射电流
被测管按图3所示的电路连接。在进行测试以前，管子应通过标称的阳极电流，通电时间为使它的全部零件加热并达到一个稳定的温度所要的时间。R.
注开关3，和1S，是司轴的，因此它们同时打开。图3一一测试栅极热电子放射电流的电*8
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然后加上一个负栅压，其数值大到足以熄灭放电，断开阳极电路，同时将微安表接进栅极电路。
4.4.2.1注意事项
汞汽管应在最大容许环境温度下测试。45浪甬电流（故障电流）
将管子与一个大电流器件如引燃管串联，如图4所示，在这个电路中检查管子耐受正向浪涌电流而不会过度损坏的能力。由于引燃管的控制，所要求的半波电流峰值就能够在一定的对间通过管子。引燃控制
试验电流波形
图4测醒浪通电流的电路
4.6工作测试
将充气管在常用的整流器电路中工作，可以对它们作一次工作测试。图5示出一种典型的单相全波电路。图6示出了一种用作闸流管连接的典型的三相星形电路。“测试二极管时，除去概极电路。将管子在规定的温度下工作一定的时间，观察反弧的次数和栅极是否失去控制。关
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移相器
单相整流器工作测试的电路
图6一一三相整流器工作测试的电路10
转换电流
开始的反向电压
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峰值阳极电流
转换时间
阳极反峰电压
图7一典型的三相整流器波形
管子电流
臂子电压
测试条件的严格性取决于若干因素，如图7中所示的那样，这些因素和其它重要因素为：
1）峰值阳极电流。
2）反向蜂值阳极电压。
8）转换开始的电流。
4）转换后瞬间的反向电压。
5）转换时间。下载标准就来标准下载网
6）反弧电流。
这些因素的数值取决于下列电路参数：（a）整流器的相数
（b）滤波电路的类型
（C）变压器的阻抗
（d）负载电路的类型（功率可以被一个电阻或者被个反电动势负载所吸收。后者的例子为电池组、电容器或电动机，它们能够增加反弧电流）。（）栅控管中的引燃角。
（f）反弧电路的阻抗。
除非每次测试的条件与上面的参数一致：否则测试结果相互比较是困难的。为了方便起见，这种测试通常是在电阻负载（如水电阻）下用单相全波整流器工作来进行。这样，因素8、4和5的影响就减到最小。为了使这种测试的严格性与多相测试可以比较，通常需要增加测试电压。4.8。1“镜象电路”的测试
可以设计-种称为“镜象电路”（CheaterCircuit）的测影电路来模拟4。6涤最后一段所述的电路的电流和电压波形。这种电路通常是由大电流低电压电源和小电流高电压电源构成，前者供给被测管正向电流，后者在通导周期结束*11*
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后加上反向电压。使用同步转换的方法，在每周的适当时间将一个电源转换到另一个电源。这种电路的目的是降低能源的要求和设备的价格。这一般要求高压电源的功率容量比较小而阻抗要相当高。因此，在反弧出现时，通过管子的电流就比较小。在这些条件下，可能出现的反弧率比使用低阻抗电源时得到的反弧率也许要小。由于使用灵敏的反弧指示器，当出现反弧时流过很小的反向电流也能观察出来。这种测试方法要求将测试结果与实际工作条件下所得的结果仔细地互相比较。由于电路有高阻抗，在不导通期间阳极轰击减小，管子的发热条件与正常工作条件下发热情况是不同的。电源之间的转换是用一个旋转的转换开关或用一个适当的闸流管电路来进行。图8示出了“镜象电路”的一种类型，在这个电路中，转换是由闸流管来完成的。
①一电压源
电压相位滞后
图8-典型的镜相电路整流器测试4。7热阴极汞气管发热的测试
②相位控制器
③电流源
用空气对流冷却的热阴极汞气管的工作温度取决于管子耗散的功率和空气的冷却效率。后者取决于周围环境的空气温度和流过管子冷却面的空气流量。管子从低温升到它所需要的最低工作温度所要求的时间取决于灯丝功率和环境温度。由于管*12
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