一、磁控管
磁控管也称微波发生器，是微波炉的“心脏”，其作用是将直流电能转化为微波能量。磁控管实际上是一个真空管（金属管），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，从而达到产生微波能的目的。在磁控管中，电子运动方向、径向直流电场和轴向恒定磁场三者相互垂直，因而它又属于正交场器件。磁控管在电路图中的电气符号如图4-1所示。
图4-1 磁控管电气符号
磁控管主要由管心和磁铁两部分构成，磁控管工作的基本条件：一是阳极电压通常需要-4000V左右（具体按照额定输出功率的规格需要）；二是灯丝电压一般为3.3V。满足以上两个条件，磁控管就能够起振工作。图4-2所示为磁控管的电路原理。
接通电源后，高压变压器T1二次侧灯丝线圈两端产生的3.3V交流电给磁控管灯丝供电。与此同时，T1高压绕组产生约2000V交流高压经高压电容器C1限流，二极管D1整流后得到约-4000V的直流高压加至磁控管阴极（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。在电子向阳极加速运动的过程中还要受到永久磁铁所形成的垂直方向上的强磁场的作用，因此电子是边旋转边向阳极加速运动，旋转速度在加速的过程中不断加快。
从阴极到阳极高速运行（包括自身旋转）的电子通过扇形谐振腔时发生振荡，且振荡频率不断升高，当振荡频率达到2400MHz时即形成了电子微波，电子微波再由天线末端发射出去，经过中空的波导管传到微波炉上壁的微波出口处，在出口处有形如风扇叶片的搅拌器把微波分散开，射出的微波一部分直接射到食物上，一部分传输到炉膛内反射到食物上，使食物能从各个方向得到较为均匀的微波照射。
图4-2 磁控管的电路原理
磁控管按工作状态可分为脉冲磁控管和连续波磁控管；按结构特点可分为普通磁控管、同轴磁控管和反同轴磁控管；按频率可调与否，可分为固定频率磁控管和频率可调磁控管。频率可调磁控管又可分为机械调谐磁控管和频率捷变磁控管。另外还有一类借助改变阳极电压实现频率调谐的电压调谐磁控管。家用微波炉采用的是连续波磁控管，它是在两极上加有直流高压，可连续输出微波，对此类管的频率稳定性要求低些，但对效率要求较高（百瓦级的效率应在60%～70%之间，数千瓦级的效率应在80%以上），且要求抗过载能力强。当被加热的食物的种类、数量发生变化时，磁控管都能稳定工作。
功率在400～1000W之间的廉价的连续波磁控管广泛用于家用微波炉，连续波磁控管还用于电子对抗、工业加热和微波理疗。为了不干扰雷达和通信设备的正常工作，医用、工业加热和烹调用磁控管的工作频率通常为（915±25）MHz及（2450±50）MHz。磁控管的微波转换效率为70%左右，工作时其余30%左右的功率变成了热量，在管子上耗散，因功率大、温升较高，因此微波炉中均装有冷却风扇，对磁控管进行强迫风冷散热，以防止过热损坏。
磁控管外部主要由天线（即微波能量输出器）、灯丝端子（灯丝插头）、密封垫圈、冷却翅片、磁控管底盘、管心等组成。管心主要由阴极、阳极、磁场、电场、谐振腔和能量输出器等装置构成，如图4-3所示。下面分别介绍各部分的结构及作用。
图4-3 磁控管外部结构及内部剖视图
1.阳极
阳极是磁控管的主要部件之一，它与阴极一起构成高频电磁场。阳极多采用孔槽式和扇形式，用无氧铜制成，阳极块上腔口对着阴极，一般有偶数个。为了使用安全、安装方便，阳极接地，阴极上接负高压，这样在阳极和阴极之间就形成了一个径向直流电场。磁控管阳极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着决定性的作用。
2.谐振腔
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。其谐振腔频率主要决定于每个小谐振腔的谐振频率，小谐振腔的大小决定了磁控管的工作频段（谐振频率即磁控管的工作频率，一般为2450MHz左右）。谐振腔的数目必须是偶数，管子的工作频率越高腔数越多。
3.散热片
谐振腔内的电子打到阳极，使阳极温度升高，电流越大，则阳极收集的电子就越多，或电子的能量越大，也就是说能量转换率越低，阳极温度就越高。因此，阳极需有良好的散热能力。阳极带散热片就是为了降低阳极的温度。
4.阴极
磁控管的阴极即电子的发射体，是磁控管的“心脏”，工作时阴极接负高压，阴极被加热后其表面迅速发射足够的电子，以维持磁控管正常工作所需的电流。
阴极采用发射电子能力很强的材料制成，它分为直热式阴极（阴极和灯丝合为一体，采用此种方式只需10～20s的延时，就可加阳极电压进行工作）和间热式阴极（阴极做成圆筒状，灯丝安装在圆筒内，加热灯丝间接地加热阴极而使其发射电子）。直热式阴极具有加热时间短和抗电子轰击能力强等优点，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。
5.能量输出器
微波能量输出器也叫高频能量输出器或天线，它是把相互作用空间中所产生的微波能输送到负载去的一种装置（即将磁控管产生的微波能量耦合出来，再通过波导管输送到负载上，用来加热食物）。小功率磁控管大多采用同轴输出器，通过耦合环输出微波。大功率磁控管常用轴向能量输出器，通过输出天线连接在磁控管的极靴孔洞和阳极翼片之间，从而达到输出微波的目的。
6.磁场
在阳极的外壳嵌套了一对环形永久磁铁，磁铁形成的磁场用于控制阳极腔内的微波振荡能量。磁场的强弱对磁控管的工作影响很大，磁控管正常工作时要求有很强的恒定磁场，其磁场感应强度一般为数千高斯。工作频率越高，所加磁场越强。
7.电场
磁控管阳极与阴极之间形成的能量空间称为电场，是提供电子加速的空间。