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電子管
作者:1106 來源: 閱讀次數:14532次 發布日期:2014年2月26日

  什么是電子?電子管,是一種最早期的電信號放大器件。電子管有著怎樣的發展歷史,優缺點及種類之分呢?以下是詳細的資料介紹:
  
  電子管,是一種最早期的電信號放大器件。被封閉在玻璃容器(一般為玻璃管)中的陰極電子發射部分、控制柵極、加速柵極、陽極(屏極)引線被焊在管坐上。利用電場對真空中的控制柵極注入電子調制信號,并在陽極獲得對信號放大或反饋振蕩后的不同參數信號數據。早期應用于電視機、收音機擴音機等電子產品中,近年來逐漸被半導體材料制作的放大器和集成電路取代,但目前在一些高保真的音響器材中,仍然使用低噪聲、穩定系數高的電子管作為音頻功率放大器件(香港人稱使用電子管功率放大器為“膽機”)。
  
  表示
  
  電子管在電器中用字母“V”或“VE”表示,舊標準用字母“G”表示。
  
  基本參數
  
  1.燈絲電壓:V;
  
  2.燈絲電流:mA;
  
  3.陽極電壓:V;
  
  4.陽極電流:mA;
  
  5.柵極電壓:V;
  
  6.柵極電流:mA;
  
  7.陰極接入電阻:Ω;
  
  8.輸出功率:W;
  
  9.跨導:mA/v;
  
  10.內阻:kΩ。
  
  發展歷史
  
  1883年,發明大王托馬斯·愛迪生正在為尋找電燈泡最佳燈絲材料,曾做過一個小小的實驗。他在真空電燈泡內部碳絲附近安裝了一小截銅絲,希望銅絲能阻止碳絲蒸發。但是他失敗了,他無意中發現,沒有連接在電路里的銅絲,卻因接收到碳絲發射的熱電子產生了微弱的電流。當時愛迪生正潛心研究城市電力系統,沒重視這個現象。但他為這一發現申請了專利,并命名為“愛迪生效應”。
  
  1904年,世界上第一只電子二極管在英國物理學家弗萊明的手下誕生了,這使愛迪生效應具有了實用價值。弗萊明也為此獲得了這項發明的專利權。
  
  1907年,美國發明家德福雷斯特(De Forest Lee),在二極管的燈絲和板極之間巧妙地加了一個柵板,從而發明了第一只真空三極管.
  
  1947年,美國物理學家肖克利、巴丁和布拉頓三人合作發明了晶體管——一種三個支點的半導體固體元件.
  
  優缺點
  
  由于電子管體積大、功耗大、發熱厲害、壽命短、電源利用效率低、結構脆弱而且需要高壓電源的缺點,它的絕大部分用途已經被固體器件晶體管所取代。優點:1、電子管負載能力強2、線性性能優于晶體管3、工作頻率高4、高頻大功率領域的工作特性要比晶體管更好
  
  所以仍然在一些地方(如大功率無線電發射設備,高頻介質加熱設備)繼續發揮著不可替代的作用。
  
  種類
  
  (一)按用途分類
  
  高周波機使用的電子管
  
  按其用途的不同可分為電壓放大管、功率放大管、充氣管、閘流管、引燃管、變頻管、整流管、檢波管、調諧指示管(電眼)、穩壓管等。
  
  (二)按電極數分類
  
  電子管按其電極數的不同可分為電壓放大管、三極管、四極管、五極管、六極管、七極管、八極管、九極管和復合管等。三極以上的電管又稱為多極管或多柵管。
  
  (三)按外形分類
  
  電子管按其外形及外殼材料可分為瓶形玻璃管(ST管)、“橡實”管、筒形玻璃管(GT管)、大型玻璃管(G式管)、金屬瓷管、小型管(也稱花生管或指形管、MT管)、塔形管(燈塔管)、超小型管(鉛筆形管)等多種。
  
  (四)按內部結構分類
  
  電子管按其內部結構可分為單二極管、二極管、雙二極三極管、雙二極管極管、單三極管、功率五極管、束射四極管、束射五極管、雙一極管、二極——五極復合管、又束射四極管、三極-五極復合管、三極-六極復合管、三極-七極復合管、束射功率各處室等多種類型。
  
  (五)按陰極的加熱方式分類
  
  電子管按陰極的加熱方式可分為直熱式陰極電子管(電流直接通過陰極使其達到熱電子發射狀態)和旁熱式陰極電子管(通過陰極旁的燈絲加熱陰極)。
  
  (六)按屏蔽方式分類
  
  電子管按屏蔽方式可分為銳截止屏蔽電子管和遙截止屏蔽電子管。
  
  (七)按冷卻方式分類
  
  電子管按冷卻方式可分為水冷式電子管、風冷式電子管和自然冷卻式電子管。[2]
  
  選用
  
  1.按用途合理選擇電子管的類型
  
  電子管的種類繁多,功能各異。選用時,應根據應用的電路的具體要求(例如,是電壓放大管還是功率放大管)來選擇合適的類型及型號。在功率放大器中,電壓放大管可選用*、6N8P、6N11.12AX7.6922、6DJ8等型號;電壓驅動管可選用12AU7.12AT7、6SN7.6DJ6.6CG7.6NP8.ECC82.6N6等型號;功率輸出管可選用KT88.EL34、300B、6650C等型號。
  
  2.根據電路要求選用電子管的主要參數
  
  電子管在使用時應嚴格遵照產品手冊中規定的各極電壓值(包括燈絲電壓、屏極電壓和簾柵極電壓等)。選用哪種型號的電子管,還應根據應用電路的工作電壓值、電流值等參數而定。所選電子管的各極電壓值應與應用電路的工作電壓值相同或相近,否則會縮短電子管的使用壽命。
  
  如何延長
  
  自70年代電子管放大器復出重登音響舞臺以來,已占有一定市場,但在電子管音響產品中,電子管引起的故障--包括歐美電子管在內,并不少見,使人產生一種電子管壽命短的看法,然而這卻往往并非電子管本身的問題,而是電路設計存在缺陷和使用上的問題。須知品質良好的電子管,還得有正確設計的電路,充分的散熱,周到的避震。
  
  在使用上,電子管要有良好的通風散熱,溫度的過熱必然縮短電子管壽命,所以要盡可能使電子管保持較低的溫度。電子管怕振動,所以采取防震措施盡量避免振動也是很重要的。若做到這兩點,電子管的使用壽命至少可提高一倍。為此,電子管設備的周圍要有適當的空間,尤其是它的上方,以便有良好的對流通風,可能的話可用風扇幫助散熱。
  
  電子管陰極在尚未達到要求溫度即加上高壓電源時,它的陰極將受到損害,同樣會縮短電子管壽命。所以電子管設備若有預熱裝置的話,一定要使用,例如先開燈絲低壓電源預熱,后開緩慢施加高壓電源。假如沒有預熱裝置,那你不要急著將輸入信號接入,可將音量關到最小,待先開機20~30分鐘進行溫機再使用。如果使用旁熱式整流管供給整機高壓,那正好提供了簡單又有效的高壓延時。另外,在正常使用時,不要頻繁開關電源。
  
  當然,如果對電子管電路進行正確的設計,避免錯誤運用,就能使電子管不致"英年早逝",電子管使用數以千計的聆聽時數應是正常的。電路設計中最常見的錯誤有電子管燈絲與陰極間的電位差過高、電子管屏極或簾柵極電壓運用至最大值、電子管控制柵極懸空,電子管燈絲電壓過低或過高、電子管安裝位置不當造成電極過熱及高壓電源沒有延時裝置等。
  
  發展史
  
  1904年,世界上第一只電子管在英國物理學家弗萊明的手下誕生了。弗萊明為此獲得了這項發明的專利權。人類第一只電子管的誕生,標志著世界從此進入了電子時代。世界上第一臺計算機用1.8萬只電子管,占地170m*2,重30t,耗電150kW。
  
  說起電子管的發明,我們首先得從“愛迪生效應”談起。愛迪生這位舉世聞名的大發明家,在研究白熾燈的壽命時,在燈泡的碳絲附近焊上一小塊金屬片。結果,他發現了一個奇怪的現象:金屬片雖然沒有與燈絲接觸,但如果在它們之間加上電壓,燈絲就會產生一股電流,趨向附近的金屬片。這股神秘的電流是從哪里來的?愛迪生也無法解釋,但他不失時機地將這一發明注冊了專利,并稱之為“愛迪生效應”。后來,有人證明電流的產生是因為熾熱的金屬能向周圍發射電子造成的。但最先預見到這一效應具有實用價值的,則是英國物理學家和電氣工程師弗萊明。
  
  弗萊明的二極管是一項嶄新的發明.它在實驗室中工作得非常好.可是,不知為什么,它在實際用于檢波器上卻很不成功,還不如同時發明的礦石檢波器可靠.因此,對當時無線電的發展沒有產生什么沖擊.
  
  此后不久,貧困潦倒的美國發明家德福雷斯特,在二極管的燈絲和板極之間巧妙地加了一個柵板,從而發明了第一只真空三極管.這一小小的改動,竟帶來了意想不到的結果.它不僅反應更為靈敏、能夠發出音樂或聲音的振動,而且,集檢波、放大和振蕩三種功能于一體.因此,許多人都將三極管的發明看作電子工業真正的誕生起點.德福雷斯特自己也非常驚喜,認為“我發現了一個看不見的空中帝國”.電子管的問世,推動了無線電電子學的蓬勃發展.到1960年前后,西方國家的無線電工業年產10億只無線電電子管.電子管除應用于電話放大器、海上和空中通訊外,也廣泛滲透到家庭娛樂領域,將新聞、教育節目、文藝和音樂播送到千家萬戶.就連飛機、雷達、火箭的發明和進一步發展,也有電子管的一臂之力.
  
  三條腿的魔術師電子管在電子學研究中曾是得心應手的工具.電子管器件歷時40余年一直在電子技術領域里占據統治地位.但是,不可否認,電子管十分笨重,能耗大、壽命短、噪聲大,制造工藝也十分復雜.因此,電子管問世不久,人們就在努力尋找新的電子器件.第二次世界大戰中,電子管的缺點更加暴露無遺.在雷達工作頻段上使用的普通的電子管,效果極不穩定.移動式的軍用器械和設備上使用的電子管更加笨拙,易出故障.因此,電子管本身固有的弱點和迫切的戰時需要,都促使許多科研單位和廣大科學家,集中精力,迅速研制成功能取代電子管的固體元器件.
  
  電子管的替代產品叫晶體管。
 

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