第9节 电离（充气）管 (修订中)
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到目前为止，我们已经探索了完全“抽空”了玻璃外壳内的所有气体和蒸汽的管子，也就是所谓的_真空管_。然而，随着某些气体或蒸汽的添加，管子具有显著不同的特性，并且能够在电子电路中发挥某些特殊作用。
当在气体或蒸汽占据的距离上施加足够高的电压时，或者当该气体或蒸汽被充分加热时，这些气体分子的电子将从它们各自的原子核中剥离，从而形成_电离_条件。将电子从与原子核的静电键中释放出来后，它们可以以电流的形式自由迁移，使电离气体成为相对良好的电导体。在这种状态下，气体更恰当地称为_等离子体_。
电离气体不是完美的导体。因此，通过电离气体的电子流 (opens new window)将倾向于以热量的形式耗散能量，从而有助于将气体保持在电离状态。其结果是管子将在某些条件下开始导电，然后趋于保持导电状态，直到施加在气体上的电压和/或发热电流降至最低水平。
精明的观察者会注意到，这正是被称为“晶闸管 (opens new window)”的一类半导体器件所表现出的那种行为，一旦“开启”就会保持“开启”，一旦“关闭”就会保持“关闭”。可以说，充气管表现出同样的_滞后_特性。
与真空管不同，电离管通常在制造时根本没有灯丝（加热器）。这些被称为_冷阴极_管，加热版本被称为_热阴极_管。管子是否包含热源显然会影响充气管的特性，但不会影响到缺乏热量会影响硬真空管的性能。
最简单类型的电离装置根本不一定是管子。相反，它由两个电极构成，由一个充气间隙隔开。简单地称为_火花间隙_，电极之间的间隙可能被环境空气占据，有时是特殊气体，在这种情况下，设备必须具有某种密封的外壳。
火花隙的主要应用是过压保护。设计为不会电离或“击穿”（开始导电），在电极上施加正常系统电压时，火花隙的功能是在电压显著增加时导电。一旦导通，它将充当重负载，通过其大电流消耗以及随后沿导体和其他串联阻抗的电压降来降低系统电压。在设计合理的系统中，当系统电压降至正常水平（远低于启动导通所需的电压）时，火花隙将停止导通（“熄灭”）。
火花隙的一个主要警告是它们的寿命非常有限。这种装置产生的放电可能非常猛烈，因此往往会通过点蚀和/或熔化使电极表面劣化。
通过在另外两个电极之间放置第三个电极（通常具有锋利的边缘或尖端）并在该电极和其他电极之一之间施加高压脉冲，可以使火花间隙按指令进行。脉冲将在两个电极之间产生一个小火花，使两个大电极之间的部分通路电离，如果施加的电压足够高，则使它们之间能够导通：
可以构建触发和未触发的火花间隙来处理大量电流，有些甚至达到兆安培（数百万安培）的范围！物理尺寸是火花隙可以安全可靠地处理电流量的主要限制因素。
当两个主电极放入一个充满特殊气体的密封管中时，就形成了一个_放电管_。最常见的放电管类型是霓虹灯，通常用作彩色照明源，发出的光的颜色取决于填充管的气体类型。
霓虹灯的结构与火花隙的结构非常相似，但操作特性却大不相同：
通过控制电极的间距和管中气体的类型，可以使氖灯导通，而不会像火花隙那样吸收过多的电流。它们仍然表现出滞后现象，因为启动传导需要更高的电压而不是使它们“熄灭”，并且它们的电阻肯定是非线性的（施加在管子上的电压越大，电流越大，因此热量越多，因此电阻越低）。鉴于这种非线性趋势，氖管两端的电压不得超过一定限度，以免管子因温度过高而损坏。
这种非线性趋势为霓虹灯管提供了不同于彩色照明的应用：它的作用有点像齐纳二极管 (opens new window)，如果电压降低，则通过吸收越来越多的电流来“钳制”其两端的电压。当以这种方式使用时，该管被称为_辉光管_或_电压调节管_，并且在电子管电路设计的日子里是一种流行的电压调节方式。
请注意上面显示的管符号中的黑点（以及之前显示的霓虹灯符号）。该标记表明该管是充气的。它是所有充气管符号中使用的通用标记。
为电压调节而设计的辉光管的一个例子是 VR-150，其标称调节电压为 150 伏。在允许的电流范围内，它的电阻可以从 5 kΩ 到 30 kΩ 不等，跨度为 6:1。与当今的齐纳二极管稳压器电路一样，辉光管稳压器可以耦合到放大管，以实现更好的电压调节和更高的负载电流范围。
如果普通三极管充满气体而不是硬真空，它将表现出其他气体管的所有滞后和非线性，并具有一个主要优点：施加在栅极和阴极之间的电压量将决定所需的最小板到阴极电压启动传导。本质上，这个管子相当于半导体SCR（可控硅整流器） (opens new window)，被称为_闸流管_。
应该注意的是，对于大多数用途和闸流管设计，上面显示的示意图已大大简化。例如，一些闸流管要求电网电压在其“开”和“关”状态之间切换极性才能正常工作。此外，一些闸流管有不止一个网格！
闸流管的使用方式与今天 SCR 的使用方式大致相同：将整流交流电控制到大负载，例如电机。闸流管已经制造了具有不同特性的不同类型的气体填充物：惰性（化学非反应性）气体、氢气和汞（激活时蒸发成气体形式）。氘是一种稀有的氢同位素，用于一些需要切换高压的特殊应用。
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