栅极调制是一种电流调制方式。一般的控制栅极具有栅网结构,由于栅极离阴极距离近,其控制作用远远大于阳极调制和控制极调制方式,所加的截止负偏压和正脉冲电压低。安装栅网的基本思路是使栅网的形状与阴极面附近的等位面形状一致。
几种栅控电子枪的栅极结构如图所示。图1为包含一个控制栅极的截获栅极结构,这种栅极结构的制备工艺简单,其缺点是栅网会截获相当大一部分的阴极电流(15%~20%),导致栅极调制器功率增加,栅极温度升高。因此,大多数栅控结构在控制栅和阴极面之间包含阴影栅极,如图2所示。阴影栅极的电位等于或接近阴极电位,可减少因电流截获引起的温升。阴影栅极的栅丝与控制栅极的栅丝严格对齐,使控制栅极得到遮挡而几乎不截获电流,控制栅极的截获电流接近零,从而减小了栅极调制器功率,降低了栅极温度。
为了避免阴极与栅极间的击穿,用于截止电子注的栅截止电压不能过高。栅截止电压主要受栅网之间的距离所控制。阳极的强电场在栅孔区域中的渗透作用非常强,间距越大栅极的截止电压就越高。因此,为了避免阴极-栅极之间发生击穿,栅丝之间的间距须非常小。除了采用小的栅丝间隔外,为了减小栅极的截获电流,栅丝的面积(即栅丝宽度)与阴极面积相比须非常小。栅极面积与阴极面积之比即为屏蔽系数,它反映了栅极截获阴极电流的大小。为了减轻电流截获,须降低屏蔽系数。