磁控管的工作原理是怎样的

    磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件，它实际上是一种置于磁场中的二极管，管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得的能量转变成微波能量。

    1．磁控管的结构

    磁控管由管芯和磁钢（或电磁铁）两部分组成。其中，管芯包括阴极、阳极、磁场、电场、谐振腔和能量输出器等装置，管子内部为真空状态，其基本结构如图15-11所示。

    图15-11    磁控管的基本结构

   (1)阳极

    磁控管的阳极是磁控管的主要部件之一，它除与普通的二极管的阳极一样收集电子外，还对高频电磁场的振荡频率起主要作用。

    阳极一般用导电性能良好的无氧铜制成，并设有多个谐振腔，谐振腔的数目多少与磁控管的工作频率有关，工作频率越高，谐振腔数目越多。但谐振腔的数目必须是偶数。在磁控管内阳极与阴极一起构成高频电磁场。

   (2)阴极

    阴极是磁控管的核心部件，工作时阴极接负高压，起电子发射作用。

    阴极有直热式和间热式两种。直热式阴极由钨丝绕成螺旋形状，通电流加热到规定温度后就具有发射电子的能力。这种阴极具有加热时间短和抗电子轰击能力强的优点，多应用在连续波磁控管上。间热式阴极则将灯丝与阴极分离开来，与显像管的灯丝与阴极类似。

   (3)散热片

    散热片即为阳极散热的部件。磁控管的谐振腔是由阳极围成的，许多谐振腔耦合在一起形成一个复杂的谐振系统。谐振腔的电子打到阳极，使阳极温度升高，电流增大，则阳极收集的电子就越多，电子的能量就越大，因此阳极需要散热片散热。

   (4)磁场

    磁场由磁控管的磁路系统提供，又为磁控管正常工作创造条件。磁控管工作时要求有很强的恒定磁场，其磁感应强度一般在数千高斯以上，工作频率越高，所需磁感应强度要越强。

   (5)电场

    磁控管阳极与阴极之间形成的能量空间称为电场，是电子加速的空间。

   (6)能量输出器

    能量输出器是将磁控管产生的微波能量输送到负载的一种装置。根据磁控管功率大小的不同，采用的能量输出器也就不一样。小功率磁控管大多采用轴输出器，通过耦环输出微波。大功率磁控管则采用轴向能量输出器，通过输出天线连接在磁控管的极靴孔洞和阳极翼片之间来输出微波。

    2．磁控管工作的基本条件

    磁控管正常工作必须满足以下三个条件：

   (1)阳极电压通常需要-4kV左右（具体数据按照额定输出功率的规格要求决定）。

   (2)灯丝电压应为3~4V（一般为3.3V）。

   (3)阴极引线应粗而短，连接部分接触良好，引线部分应有良好的绝缘性能并能满足真空密封的要求。

    3．磁控管电路原理

    磁控管电路原理如图15-12所示。当微波炉接通电源后，高压变压器工作，从二次侧灯丝绕组两端产生3.3V交流电给磁控管灯丝供电。与此同时，高压变压器的高压绕组还产生约2kV的交流高压，该电压经高压C1限流、二极管VD1整流后，得到约-4kV的直流高压加到磁控管阴极（阳极接地），形成加速电场，使阴极发射的电子向阳极加速运动。通过扇形谐振腔发生振荡，由于阴极发射的电子在向阳极加速运动过程中受到永磁铁所形成的垂直方向上的强磁场作用，因此，使电子边旋转边向阳极加速运动，而且旋转速度不断加快，使谐振腔的振荡频率也不断升高。当振荡频率达到2450MHz时，即形成了电子微波，电子微波从波导管口发射出去，传送到炉胆内对食品进行加热。

    图15-12    磁控管电路原理