電子管——不能忘卻的經(jīng)典

電子管曾經(jīng)是電子電路的主角，被廣泛應(yīng)用在無(wú)線電、電子儀器等電路中，如收音機(jī)、電視機(jī)、示波儀等，它為人類(lèi)文明的進(jìn)步做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。雖然晶體管的出現(xiàn)，以其優(yōu)越的性能迅速在很多領(lǐng)域里代替了電子管，但電子管的工作原理、研制思路、性能等仍然值得我們研究、學(xué)習(xí)，況且由于電子管負(fù)載能力強(qiáng)、線性性能優(yōu)于晶體管、在高頻大功率區(qū)域的工作特性比晶體管要好，因此一些電路中仍然有其身影，比如一些老式的電視機(jī)中的顯像管，古董級(jí)的電子管收音機(jī)等。備受推崇的膽機(jī)以其優(yōu)美的音色、音質(zhì)令許多人嘆為觀止，關(guān)鍵是其使用了電子管，這是晶體管、集成電路無(wú)法比擬的，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作比晶體管機(jī)還方便，因此倍受歡迎。還有一些大功率無(wú)線電發(fā)射機(jī)、治療機(jī)、對(duì)撞機(jī)等仍廣泛使用電子管。因此有必要繼續(xù)研究電子管。作為電子技術(shù)愛(ài)好者，知識(shí)沒(méi)有新舊，了解其基本結(jié)構(gòu)、原理、用途對(duì)于我們研究電子電路大有裨益。

電子管收音機(jī)

顯像管電視機(jī)

膽機(jī)

電子管發(fā)展簡(jiǎn)史

1.1883年偉大的發(fā)明家愛(ài)迪生在研制電燈時(shí)做了大量的試驗(yàn)，一次他在真空電燈泡內(nèi)部的炭絲附近安裝了一小結(jié)銅絲，想阻止炭絲的蒸發(fā)，但失敗了，他無(wú)意發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有連接在電路里的銅絲中有了電流，當(dāng)時(shí)愛(ài)迪生正在潛心研究電燈，沒(méi)有研究這個(gè)現(xiàn)象，但他為這一發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)了專(zhuān)利，叫做愛(ài)迪生效應(yīng)。

2.1904年，世界上第一只電子二極管在英國(guó)物理學(xué)家費(fèi)來(lái)明的手下誕生了，這樣使得愛(ài)迪生效應(yīng)有了實(shí)用價(jià)值。費(fèi)來(lái)明獲得了這項(xiàng)發(fā)明的專(zhuān)利。1907美國(guó)發(fā)明家德福雷斯特在二極管的燈絲和極板間巧妙的加入了一個(gè)極板，從而發(fā)明了具有放大作用的真空三極管。

電子管定義：是一種在玻璃等氣密性封閉容器中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，利用電場(chǎng)對(duì)真空中的電子流的吸引作用，以獲得信號(hào)放大或振蕩的電子器件。與晶體管相似的地方就是均有電場(chǎng)的參與，通過(guò)陽(yáng)極(正極)、基極(柵極)控制電流的變化。不同之處是電子管的載流子僅僅是電子，而晶體管有空穴、電子兩種，當(dāng)然還有其它許多不同之處。

電子管最大的特點(diǎn)：管子是高度真空狀態(tài)，這樣做的目的是為了保證不引起氣體電離，導(dǎo)致載流子性質(zhì)發(fā)生變化，特性曲線變差，并且電極氧化壽命縮短。因此漏氣的電子管就是損壞的管子，不能繼續(xù)使用了。電子管的缺點(diǎn)是明顯的：體積大、功耗大、發(fā)熱量大，壽命短、結(jié)構(gòu)脆弱，需要高壓電源。

世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)于1946年在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生，用了1.8萬(wàn)個(gè)電子管，占地167平方米，重達(dá)30噸，耗電150kw。

電子管分類(lèi)，同半導(dǎo)體器件一樣，聰明的人類(lèi)根據(jù)需要制造出了多種多樣的電子管，以適應(yīng)不同的條件，種類(lèi)很多，分發(fā)很多。

1.按電極數(shù)：三極管、四極管、五極管.....九極管、復(fù)合管，三極以上的電子管成為多極管

2.按冷卻方式：水冷、風(fēng)冷、自然冷卻

3.按內(nèi)部結(jié)構(gòu)：?jiǎn)味O管、雙二極三極管、單三極管等

4.按屏蔽方式：銳截止屏蔽電子管、遙截止屏蔽電子管

5.外形：瓶形玻璃管(ST)、橡實(shí)管、筒形玻璃管(GT)、大型玻璃管(G式管)、金屬瓷管、小型管(花生管或指形管)、塔形管(燈塔管)、超小型管(鉛筆型)

6.陰極的加熱方式：直熱式(電流直接通過(guò)陰極使其達(dá)到熱電子發(fā)射狀態(tài))、旁熱式(通過(guò)陰極旁的燈絲發(fā)熱)

7.用途:電壓放大管、功率放大、混頻或變頻、整流管、振蕩管、檢波管、調(diào)諧指示、穩(wěn)壓管

電子管細(xì)分類(lèi)

1.空間電荷控制管：收信放大管、發(fā)射管、調(diào)制管、阻尼管、穩(wěn)流管、整流管、穩(wěn)壓管;

2.電子束管：光電圖像器件(攝像管)、陰極射線管(示波管等)

3.微波管：磁控管等

4.光敏器件：光電管等

5.離子管;輝光放電管

6.其它;X射線管等。

電子管內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.陰極，發(fā)射電子的源泉;但是在常溫下陰極不會(huì)發(fā)射電子，需要對(duì)其加熱才能發(fā)射電子，這種通過(guò)加熱的方式進(jìn)行發(fā)射電子叫做電子的熱發(fā)射。所有的電子管均是采用這種方式來(lái)發(fā)射電子的;

2.燈絲：用來(lái)加熱陰極，直熱式的燈絲就是陰極，旁熱式的燈絲只負(fù)責(zé)加熱陰極;

3.陽(yáng)極：接收陰極發(fā)射的電子，外接電源正極。

4.柵極：控制到達(dá)陽(yáng)極的電子數(shù)量;還有抑制柵極、屏柵極;柵極、抑制柵極加負(fù)電壓，屏柵極加正電壓

5.芯柱：支持管內(nèi)的各個(gè)電極以及把各個(gè)電極引出管外;

6.云母片：固定電機(jī)和維持電極間的相對(duì)位置以及有防止管芯振蕩的功能

7.吸氣劑：用來(lái)吸收管內(nèi)殘余的氣體，使管內(nèi)始終保持高真空狀態(tài)

8.管底;管腳上裝引腳，實(shí)現(xiàn)電子管的固定、安裝，與外電路連接

9.管殼：用來(lái)形成真空，固定內(nèi)部結(jié)構(gòu)

三極電子管結(jié)構(gòu)

電子管的引腳序號(hào)確定方法：

具有定位鍵的電子管：首先把管底向上，然后以定位鍵左方的第一個(gè)為1腳，其余的依次按順時(shí)鐘方向確定即可。

小型管：首先把小型管引腳向上，然后以引腳間距離最大的左方一個(gè)定為1腳，其余依次按順時(shí)鐘方向確定;

典型的雙三極管管腳圖

電子管管腳識(shí)別技巧：電子管管內(nèi)各電極是通過(guò)管腳與外部電路連接的，一旦接錯(cuò)了管腳，會(huì)使電路無(wú)法工作，甚至燒毀管子。

小七腳、小九腳管管腳排列：在電子管收音機(jī)、擴(kuò)音機(jī)中，采用的電子管大多是七、八、九腳。其中常用的七腳管有6A2、6K4、6J1、6J2、6G2、6Z4等;常用的九腳管有6P1、6N1、6P14、6U1、6E1、6E2，由于這兩類(lèi)管子都屬于玻璃外殼的小型管子，也稱(chēng)為指形管或花生管，而把它們的管腳稱(chēng)為小七腳、小九腳。這些管子的管腳朝向自己，有兩只管腳之間的距離較大，我們稱(chēng)這段較大距離為缺口，把缺口左邊第一只管腳數(shù)為第一腳，然后按順時(shí)針?lè)较蛞来螢榈诙⒌谌?..。如上圖典型的雙三腳管管腳圖。

八腳管，如6P6P、6J8P、5Z3P等，這些管子的管腳之間的距離是相等的，為了防止插錯(cuò)又設(shè)了一個(gè)中心管鑰其定位作用，管鑰左邊第一個(gè)管腳為第一腳，然后順時(shí)針?lè)较蛞来螢榈诙_....如上圖所示。

四腳管、五腳管管腳排列，這些管子的管腳中有兩只較粗，為燈絲，把管腳超限自己，左邊的粗腳為第一腳，然后按順時(shí)針?lè)较蛞来螢榈诙_.....

電子管的命名方法分陰極射線管、收信放大管、發(fā)射管、光電管等命名方法不一。下面僅以常見(jiàn)的收信放大管說(shuō)明

由四部分組成：1234,

1表示燈絲電壓(v)的數(shù)字，如有小數(shù)則取其整數(shù)部分。

2.表示管子的類(lèi)型，D-二極管(檢波)，Z-二極管(小功率整流)，H-雙二極管，6-雙二極管、三極管，B-雙二極管-五極管，C-三極管，N-雙三極管，F(xiàn)-三極-五極管，S-四極管，J-銳截止五極管和銳截止束射四極管，K-遙截止五極管，T-雙四極管或雙五極管，P-輸出五極管及輸出束射四極管，A-變頻管，U-三極-六極管-七極管-八極管，E-調(diào)諧指示管;

3.表示同類(lèi)產(chǎn)品序號(hào)的數(shù)字;

4.表示結(jié)構(gòu)形式的字母，p-玻璃管，k-陶瓷管，j-橡實(shí)管-小型管-無(wú)代號(hào)，超小型管-直徑大于11mm-g，直徑11-8mmb，直徑4mm-8mma，直徑<4mmr，鎖式管s，盤(pán)封管d

如5Z4P：雙二極管整流管

6N9P：間熱式雙三極管

二極電子管

二極電子管結(jié)構(gòu)：陽(yáng)極、陰極、燈絲、真空管組成，也叫真空二極電子管，是最先被發(fā)明的。燈絲的作用是加熱陰極，使其內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，陰極是由金屬組成，我們知道金屬內(nèi)的自由電子的運(yùn)動(dòng)受溫度影響較大，當(dāng)溫度增加時(shí)會(huì)有自由電子從其表面逸出，這就叫做電子的熱發(fā)射，不同金屬的熱發(fā)射電子的能力不同，我們?cè)陉帢O上涂抹容易發(fā)射電子的物質(zhì)。當(dāng)中陽(yáng)極施加正電壓后，就會(huì)在陽(yáng)極、陰極之間形成電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由陽(yáng)極指向陰極，陰極逸出的電子就會(huì)在電場(chǎng)力的作用下向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，這樣就形成了電流，電流方向由陽(yáng)極指向陰極，與自由電子運(yùn)動(dòng)方向相反。當(dāng)在陽(yáng)極施加負(fù)電荷后，會(huì)阻擋電子的運(yùn)動(dòng)，這樣就不會(huì)形成電流，這就是二極電子管的工作原理，它有很好的單向?qū)щ娦?，這一點(diǎn)上比晶體二極管要強(qiáng)，但其可以通過(guò)的電流較小，陽(yáng)極電壓較高。用它的這個(gè)特性可以用來(lái)整流，為了發(fā)揮其整流效果，人們將陽(yáng)極做成兩個(gè)這樣就可以組成雙二極管，共用一個(gè)陰極，可以用來(lái)做全波整流。

旁熱式二極電子管

三極電子管：在二極電子管的陽(yáng)極和陰極之間靠近陰極的地方加裝第三電極g(柵極)，就形成了三極管。利用柵極來(lái)控制陰極向陽(yáng)極發(fā)射電子的數(shù)量。其和晶體三極管的對(duì)應(yīng)關(guān)系：陰極相當(dāng)于發(fā)射極，柵極相當(dāng)于基極，陽(yáng)極相當(dāng)于集電極，其電路組成如同晶體三極管基本放大電路，不過(guò)柵極加的是負(fù)偏壓。三極電子管的缺點(diǎn)是極間電容大，放大系數(shù)低。

三極電子管

電子三極管放大電路

四極管：如果真三極管的陽(yáng)極和控制柵極之間，另加一個(gè)柵極就構(gòu)成了四極管，這個(gè)柵極稱(chēng)為屏柵極，其上加固定的正電壓。四極管的缺點(diǎn)是陽(yáng)極特性曲線存在下凹現(xiàn)象，使其工作范圍受到了影響，單一的四極管已經(jīng)被淘汰了。

五極電子管和束射四極管

五極電子管是在三極管的基礎(chǔ)上，再增加兩個(gè)柵極，成為具有三個(gè)柵極的電子管，g1稱(chēng)為控制柵極，g2稱(chēng)為屏柵極，g3稱(chēng)為抑止柵極。其特殊的結(jié)構(gòu)使得極間電容減小，放大系數(shù)增加;

束射四極管和五極電子管的不同之處是，它不用抑止柵極，而在陽(yáng)極和屏柵極之間，裝置了一對(duì)和陰極相連的聚束板，使其具有較大的功率。

復(fù)合電子管;將兩個(gè)或三個(gè)獨(dú)立的電子管合并裝在一個(gè)管殼內(nèi)，就形成了復(fù)合管

電子射線示波管，廣泛應(yīng)用在電子示波儀中作為顯示電學(xué)量變化的波形，分：電子槍、偏轉(zhuǎn)板、熒光屏，控制電子流運(yùn)動(dòng)軌跡的是電場(chǎng);

顯像管：電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈、高壓極、熒光屏，控制電子流運(yùn)動(dòng)軌跡的是電場(chǎng)和磁場(chǎng)。