专利名称：闸流管的制作方法
技术领域：
本发明涉及闸流管。
闸流管是一种用以切换大电流的装置。闸流管有一个阴极和一个阳极，该两电极之间至少有一个控制栅极，各电极都装在充有气体(一般为氢气)的陶瓷或玻璃外壳中。使用闸流管时，当阳极与阴极之间加上电压而需要使电流截止时，给单个或多个控制栅极加以偏压电位，以防气体击穿。要切换通过装置的电流时，控制各栅极上的电位，使气体击穿，在阴极与阳极之间形成放电通路(也叫导电通路)。
本发明旨在提供一种经改进的闸流管。
按照本发明，提供了一种闸流管，该闸流管有一个阴极与一个围绕着轴线而轴向配置的阳极，两个电极之间有一个屏蔽构件，设计成使闸流管导通时有一个折叠形的放电通路形成在阴极与阳极之间，从而使部分的放电通路在轴向上重叠。
应用本发明的闸流管，由于其折叠形的放电通路结构使通路的电感很小，因而能够较快地进行切换。它还可以使阻抗与电路达到最佳匹配。通过共轴线配置方式而形成的对称结构尤其能使电感降低，同时也使整个装置的结构紧凑。
重叠部分可以只占整个放电通路较小的一部分，然而增加重叠部分可以减小电感。
本发明的闸流管还能传导具有较长的持续时间的电流脉冲。当普通闸流管导通时，气体分子趋向于迁移到闸流管的阳极端，这可能导致通过闸流管的电流在脉冲结束之前遏止。
本发明折叠形的放电通路有利于气体分子通过闸流管反复循环，从而减低了遏止的风险。气体分子将沿着放电通路的方向行进，并且借助设置的许多小孔眼或其它孔口，气体分子就可以继续循着该方向通过阳极，从而被引导回到阴极区。
放电通路的折叠角度最好约为180°。这样，在折叠区电流就完全反向，从而使电感减小。然而如果在轴向上存在一定的重叠，则放电通路折叠的角度小于180°时也能有效地减小电感。
在大电流情况将产生收缩效应(pincheffect)，这时，与电流相关联的磁场会将载流子吸引到一起，从而限制了装置的导电能力。折叠形的放电通路(尤其是当放电通路取薄层导电的形式时)趋向于起对抗该收缩效应的作用，从而增大通过闸流管的电流。
应用本发明可以把闸流管的一个或多个控制栅极表面设置在气密性外壳外面，或使其可以从闸流管外面接近。这样，一个或多个栅极的冷却就可以通过令气体或液体流遍整个外表面而实现。
在本发明的一个实施例中，在阳极与阴极之间设置一个控制栅极，它在纵向轴线上与阳极和阴极间隔一段距离，其表面基本上垂直于纵向轴线。栅极可包括一个沿装置轴线配置的圆盘，并包括一个绕圆盘配置的元件，从而使得在圆盘和该元件之间形成环形窗孔。普通的闸流管中的第一栅极通常具有多个彼此为辐板所隔开的沟槽，供支撑栅极的内盘之用。在本发明的这个实施例中，由于无需去支撑各支柱，所述环形窗孔可制成围绕着中心盘的完整的环。这样，在圆盘大小和窗孔宽度确定的情况下可得到较大的窗孔面积，同时可在不受栅极结构的其它部分干扰的情况下使得通过沟槽均匀导电。
在本发明的一个有利的实施例中，阳极本身可以是气密性外壳的一部分，从而便于阳极冷却，或者阳极的某些部分延伸到外壳，从而便于冷却。
本发明可应用于其它形式的闸流管。举例说，闸流管可以采用一个空心阳极，使电流可以双向传导，或者可以把闸流管制造成两端各有一个筒形阴极，阳极在两个阴极之间。在另一种双端式闸流管中，两个电极分别既可用作阳极也可用作阳极，完全由流经闸流管电流的方向而定。各电极例如可含有热离子材料，而且附带着作为阴极用的加热元件，同时具有适宜作为阳极使用的一个表面。
现在参看附图通过举例说明实现本发明的一些方法。
附图中，
图1、2、3、4和5示意地表示出了本发明的各不同闸流管的纵向剖视图。
参看图1。本发明的闸流管包括阴极1，热屏蔽件2围绕着阴极1，阴极1的正向表面3(如图所示)朝上，电子在闸流管工作期间即从表面3上发射出来。闸流管还包括一个空心筒形阳极4，围绕闸流管的纵向轴线X-X而共轴线配置在阴极1的周围。阳极4的轴向长度比阴极1的大，在空间上与其共同延伸。单控制栅极5有一个盘形的中间部分6面向着阴极1的发射电子的表面3，且基本上垂直于纵向轴线X-X。栅极5还有一个向上延伸的壁7，且连同筒形陶瓷壁8和端板9一起形成闸流管气密性外壳的组成部分。与栅极5的连接是经引线10而实现的。冷却流体能够流遍栅极5的外表面。
筒形挡板11插入热屏蔽件2与阳极4之间的部位，且在闸流管工作期间使其保持在阴极电位。
工作期间，经过引线10往栅极5加上偏压电位，从而使阴极1与阳极4之间当加上电压时，气体不被击穿，因而闸流管不导通。当要触发闸流管使其导通时，往栅极5上加触发脉冲，使气体击穿，从而在阴极1与阳极4之间形成放电通路。
本发明闸流管具有这样的结构放电通路折叠180°，从而形成轴向长度为a的重叠部分，如图中虚线所示。
闸流管在阴极支架处有孔眼12。在导通期间，气体在闸流管内循环，即从阴极1到阳极4循着导电通路前进，然后通过孔眼12返回到阴极区，使闸流管在加上电流脉冲的整个脉冲持续期间持续导通。
参看图2，这是本发明与上面图1类似的另一种闸流管。该闸流管有两个控制栅极13和14，以增强对导电过程的控制，加到各控制栅极的电位按普通闸流管的方式进行控制。阴极17和阳极15之间的放电通路用虚线表示。阳极有一个延长部分16径向地向外延伸，冷却剂可流遍其外表面上。与阳极15连接和与阴极17连接的接头配置得彼此相当近，间隔距离为b。这种配置方式使电感小，有利于阻抗与电路相匹配。
参看图3，另一种具折叠放电通路的闸流管有一个空心阳极18，里面充有一定容积的气体19。闸流管导通期间，在该容积的气体中形成等离子体。若瞬时地往闸流管两端加上反向电压，则闸流管反向导通，从而减小或消除不加反向电压时可能造成的对阳极表面的破坏。
参看图4，本发明闸流管的两端有两个筒形阴极20和21，两个阴极之间配置有阳极22。这种闸流管呈共轴线的筒形结构，且各阴极20和21与阳极22之间形成的各放电通路都包括自身反折的部分，从而使闸流管的电感减小。
参看图5，另一种闸流管的阳极23和阴极24共轴线配置，两个电极与控制栅极26之间有一个筒形挡板25。这种闸流管的阳极23安置在空心阴极24之中，挡板25也起阴极热屏蔽件的作用。
权利要求
1.一种闸流管，包括一个阴极和一个阳极，其特征在于，阴极和阳极围绕一个轴线而共轴配置，两个电极之间配置有一个屏蔽件，使得闸流管导通时在阴极与阳极之间形成折叠形的放电通路，从而使部分的放电通路在轴向上重叠。
2.如权利要求1所述的闸流管，其特征在于，阳极呈筒形，且配置在阴极外面。
3.如权利要求1所述的闸流管，其特征在于，阴极呈筒形，且配置在阳极外面。
4.如权利要求1、2或3所述的闸流管，其特征在于，部分的放电通路在垂直于阴极电子发射表面的方向上重叠。
5.如权利要求1、2或3所述的闸流管，其特征在于，放电通路折叠大约180°。
6.如权利要求1、2或3所述的闸流管，其特征在于，它包括一个控制栅极，该控制栅极有一个基本上平行于阴极的电子发射表面的平面表面。
7.如权利要求1、2或3所述的闸流管，其特征在于，它包括一个控制栅极，该控制栅极有一个表面处在闸流管气密性外壳外。
8.如权利要求1、2或3所述的闸流管，其特征在于，阳极中装有一定容积的气体，在闸流管工作期间，在该一定容积的气体中形成等离子体。
9.如权利要求1、2或3所述的闸流管，其特征在于，阳极的一个表面处在闸流管外。
10.如权利要求1、2或3所述的闸流管，其特征在于，它包括第二阴极，该第二阴极与阳极共轴线配置，第二阴极与阳极之间具有折叠形的放电通路，从而使得该放电通路在轴向上形成重叠。
11.如权利要求1、2或3所述的闸流管，其特征在于，闸流管具有电极支架，该电极支架具有供气体循环流通的孔眼。
全文摘要
一种闸流管，其中阳极4与阴极1和控制栅极5共轴线配置。在导通期间，在阳极与阴极之间形成折叠形的放电通路，放电通路的重叠部分的轴向距离为a。这种结构使闸流管的电感减小，从而缩短了开关时间。
文档编号H01J17/50GK1070767SQ9210946
公开日1993年4月7日 申请日期1992年8月12日 优先权日1991年8月13日
发明者L·J·凯特尔 申请人:Eev有限公司