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來源：Digi-Key 作者： Art Pini 回到那個(gè)昏暗的年代，當(dāng)約翰·肯尼迪擔(dān)任美國總統(tǒng)時(shí)，我作為一名電子技術(shù)員制造用于航空航天的加速和高度檢測(cè)裝置。這些裝置的獨(dú)特之處在于它們是依靠核電池自行供電的。這種電池基于捕捉氪 85 (Kr85) 發(fā)射的 β 粒子（電子）——氪的放射性同位素。你能夠想象到，可用功率是幾分之一毫瓦。事實(shí)上，這些電池將產(chǎn)生大約 600 pA 的恒定電流。這些設(shè)備中使用的有源元件是非常普遍的氖燈——現(xiàn)由 Interlight 提供的 WX-EGA2-0，類似歷史久遠(yuǎn)的 NE2 燈（圖 1）。 
圖 1：老舊的 NE-2 氖燈現(xiàn)已變成了 Interlight WX-EGA2-0，類似于在自供電航空安全設(shè)備中用作有源電壓敏感型開關(guān)的氖燈。（圖片來源：Interlight） 更現(xiàn)代的設(shè)備是 Lumex Optical Components Inc. 提供的 GT-NE4H1125T 或者 GT-NG6H1825T。 氖燈是對(duì)電壓敏感的設(shè)備。在低電壓下，氖燈基本是熄滅的，只有很小的電流流過。這種模式下，這種燈對(duì)光和靜電有些敏感，所以被封閉在金屬屏蔽罩中。隨著所施加電壓的增大，燈內(nèi)的氣體發(fā)生離子化，此時(shí)流經(jīng)燈的電流迅速增大并開始發(fā)光。此時(shí)，燈上的電壓近似穩(wěn)定。如果電流不受限，燈會(huì)在其電極之間產(chǎn)生電弧，電流迅速增大，設(shè)備處于開啟狀態(tài)。由于這些特性，氖燈可用作開關(guān)或穩(wěn)壓器。 讓我們以對(duì)海拔高度敏感的執(zhí)行器為例說明這一點(diǎn)（圖 2）。
圖 2：一個(gè)自供電（核電池）的高度敏感執(zhí)行器可以使用氖燈作為有源設(shè)備。（圖片來源：Art Pini） 核電池由充滿 Kr85 的玻璃安瓿組成。銅填充管是核電池的陽極。玻璃安瓿外部是兩個(gè)半球形的電鍍銅套。這些部件形成了一個(gè)雙陰極元件。低海拔時(shí)空氣充滿了陰極之間的間隙，來自 Kr85 的輻射使空氣電離，將兩個(gè)半球有效地連接在一起。電容器 C1 和 C2 由核電池充電。 我們將氖燈稱作冷陰極氣體二極管，它有幾個(gè)用途。D3 與其串聯(lián)電阻 R2 起構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)壓器，可使 C1 和 C2 上的電壓保持恒定。隨著海拔的升高，間隙中的的氣壓降低，直至間隙變得不導(dǎo)電。此時(shí)，穩(wěn)壓器從 C1 斷開。隨著穩(wěn)壓器脫離電路，電池的恒流輸出使得從 C1 進(jìn)入電感 L1 的電壓升高。由此產(chǎn)生的脈沖被施加到二極管 D2 的屏蔽層上，使其導(dǎo)通。這就把 C2 上儲(chǔ)存的電荷傾瀉到輸出端。輸出端可以根據(jù)需要給繼電器通電或激發(fā)電爆。因此，氖燈作為穩(wěn)壓器和有源開關(guān)運(yùn)行。 制造和測(cè)試這些功耗極低的設(shè)備是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。組裝和測(cè)試室必須保持干凈、干燥。所有的表面都需要用酒精清洗；即便一個(gè)指紋也能形成短路。電容器是定制的，使用特氟隆或玻璃電介質(zhì)，其最小絕緣電阻為 1015 Ω。關(guān)鍵測(cè)量儀器是靜電電壓計(jì)和靜電計(jì)。 需要指出的是，在設(shè)備密封之前所做的大部分設(shè)備測(cè)試都是在紅色的暗室燈下進(jìn)行的。 結(jié)語 正如我們討論的那樣，插線板上的氖燈看起來不起眼，但其能力比看上去要強(qiáng)大得多。氖燈還可用作穩(wěn)壓器或擊穿開關(guān)，這在功率極低的應(yīng)用中特別有用。 |
