電子管的概述,基本參數(shù),構(gòu)造和原理,分類介紹

電子管也叫“真空管”，是一種在氣密性封閉容器（一般為玻璃管）中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，利用電場對真空中的電子流的作用以獲得信號放大或振蕩的電子器件。(常見的電子管就是一個特殊的燈泡，不過除燈絲以外,還有幾個“極”，里面的燈絲與極都有連線與各自的管腳相連)。最簡單的電子管是二極管．

電子管 - 電子管概述

電子管是一種在氣密性封閉容器（一般為玻璃管）中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，利用電場對真空中的電子流的作用以獲得信號放大或振蕩的電子器件。早期應(yīng)用于電視機、收音機擴音機等電子產(chǎn)品中，近年來逐漸被晶體管和集成電路所取代，但目前在一些高保真音響器材中，仍然使用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“煲膽”.
最簡單的電子管是二極管，它有兩個極（陰極和陽極，有的燈絲還兼作陰極），陰極有發(fā)射電子的作用，陽極有接收電子的作用，并有單向?qū)щ姷奶匦?，可用作整流和檢波。增加一個柵極就成了三極管，柵極能控制電流，柵極上很小的電流變化，能引起陽極很大的電流變化，所以，三極管有放大作用。當(dāng)然還有多極管，它是在三極管內(nèi)增加了一個或幾個網(wǎng)柵（稱為控制柵），主要是增加控制作用。晶體管是一種半導(dǎo)體器件，晶體二極管有負(fù)極和正極（相當(dāng)于電子二極管的陰極和陽極），作用與電子管三極管相同；晶體三極管有三個極：集電極、基極、發(fā)射極（分別對應(yīng)于電子管的陽極、柵極和陰極），主要用于放大電路和開關(guān)電路。晶體管的體積已比電子管縮小了許多許多，當(dāng)年用電子管做的有幾間屋子大的計算機，用晶體管已縮小為幾個機柜了。集成電路是把由晶體管、電阻、電容等等器件組成的電路做到一個模塊內(nèi)，稱為集成塊。隨著科技的發(fā)展，集成塊的體積越來越小，包含的電路越來越多。所以計算機又由幾個機柜的大小，縮小成一個機箱或“筆記本”，甚至更小，而且，功能還擴大了許多許多。

近兩年，“膽”的概念出現(xiàn)在PC多媒體音頻領(lǐng)域，遂出現(xiàn)了“膽”音箱、“膽”耳放等設(shè)備。膽管實際上就是電子管，也叫“真空管”，而以電子管為放大核心的功放則為膽機。膽放大和現(xiàn)在一般采用的晶體管放大有什么不同呢？電子管放大器是一種“電壓”放大器，而晶體管放大器是一種“電流”放大器，他們的工作機理不同。電子管的信號失真特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于晶體管，電子管放大電路中，信號的偶次諧波失真大，奇次諧波失真小，晶體管正好相反。人耳對于偶次諧波是比較喜歡的，基音的偶次諧波越多，表現(xiàn)出的聽覺感受就越“溫暖、柔和”也就是人們說的“聽感好”。奇次諧波正好相反，聽覺感受上表現(xiàn)出“生硬、刺耳”等感覺，實際上就是現(xiàn)在人們常說的“金屬聲”。

電子管 - 電子管的標(biāo)示

電子管在電器中用字母“V”或“VE”表示，舊標(biāo)準(zhǔn)用字母“G”表示。
電子管 - 電子管的基本參數(shù)

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(dǎo)：mA/v；
10.內(nèi)阻: kΩ。

幾個常用值的計算：

放大因數(shù) μ=陽極電壓Uak/柵極電壓Ugk
表示在維持陽極電流不變的情況下，陽極電壓與柵極電壓的比值。

跨導(dǎo) S=陽極電流Ia/柵極電壓Ugk
表示在維持陽極電壓不變的情況下，柵極電壓若有一個單位（如mV）的電壓變化時將引起陽極電流有多少個單位的變化。

內(nèi)阻 Ri=柵極電壓Uak/陽極電流Ia
表示在維持柵極電壓不變的情況下，陽極電流若有一個單位（如mA）的電壓變化時將引起陽極電壓有多少個單位的變化。

上面的幾個值也可以表述為 放大因數(shù) μ=跨導(dǎo)S乘以內(nèi)阻Ri

電子管 - 構(gòu)造和原理

二極管：
考慮一塊被加熱的金屬板，當(dāng)它的溫度達(dá)到攝氏800度以上時，會形成電子的加速運動，以至能夠擺脫金屬板本身對它們的吸引而逃逸到金屬表面以外的空間。若在這一空間加上一個十幾至幾萬伏的正向電壓（踏雪留痕在上面說到的顯象管，陽極上就加有7000--27000伏的高壓），這些電子就會被吸引飛向正向電壓極，流經(jīng)電源而形成回路電流。把金屬板（陰極），加熱源（燈絲），正向電壓極板（陽極）封裝在一個適當(dāng)?shù)臍だ铮瓷厦嬲f的玻璃（或金屬，陶瓷）封裝殼，再抽成幾近真空，就是電子二極管。
需要說明的是由于制造工藝，雜質(zhì)附著以及材料本身等原因，管內(nèi)會殘留微量余氣，成品管都在管內(nèi)涂敷了一層吸氣劑。吸氣劑一般使用摻氮的蒸散型鋯鋁或鋯釩材料。目前除特殊用途外（如超高頻和高壓整流等），為便于使用和增加一至性，均為兩只二極管，或二極三極，或三極三極以及二極五極等合裝在一個管殼內(nèi)，這就是復(fù)合管。
三極管：
二極管的結(jié)構(gòu)決定了它的單向?qū)щ姷男再|(zhì)，當(dāng)在陰極與陽極之間再加上一個帶適當(dāng)電壓的極點，這個電壓就會改變陰極的表面電位，從而影響了陰極熱電子飛向陽極的數(shù)量，這就是調(diào)制極，一般是用金屬絲做成螺旋狀的柵網(wǎng)，所以又把它稱為柵極。這就是閥門功能了。由此可以知道，當(dāng)作為被放大的信號電壓加在柵極----陰極之間時，由于它的變化必然會使陽極電流發(fā)生相應(yīng)的變化，又由于陽極電壓遠(yuǎn)高于陰極，因此柵陰極間微小的電壓變化同樣能使陽極產(chǎn)生相應(yīng)的幾十至上百倍的電壓變化，這就是三極管放大電壓信號的原理。
四極管：
純粹意義的四極管只是在電子管的發(fā)展史上作為驗證管出現(xiàn)過而沒有進入實用，在商品功放里超過半數(shù)以上的機種用的是束射四極管。束射四極管全部是功率管，對功率管的要求是產(chǎn)生盡可能大的陽極電流。束射四極管在電極的結(jié)構(gòu)上做了一些特殊的安排，使其在保持和其它功率管體積差別不大的前提下，能夠形成比其它功率管更大的陽極電流。
束射四極管的幾個結(jié)構(gòu)特點：
1. 陰極為橢圓型，這就增加了陰極的有效發(fā)射面積，從而增加了熱電子的發(fā)射量。
2. 和五極管一樣，在抑制柵極和陽極之間加有簾柵極，作用前面說過了。
3. 在簾柵極和和陽極之間加了一對弓型金屬板（說到重點了，注意下面的表述），這就是集束屏。集束屏在管內(nèi)和陰極相連即與陰極等電位，它迫使已經(jīng)越過簾柵極的電子流只能沿弓型金屬板的開口方向成束狀射向陽極。

1是吸氣劑；2是燈絲陰極和柵極的組合體；3就是陽極?，F(xiàn)在打破玻殼，注意吸氣劑顏色的變化，注意：一旦管子的吸氣劑變成這種乳白色，不管玻殼破裂與否這顆管子都沒用了。

1：陽極；2：柵極，柵極里白色部分是柵極和陰極的絕緣層；3 就是陰極，這是個扁型金屬管，里面包有燈絲。

電子管 - 電子管的發(fā)展史

1904年，世界上第一只電子管在英國物理學(xué)家弗萊明的手下誕生了。弗萊明為此獲得了這項發(fā)明的專利權(quán)。人類第一只電子管的誕生，標(biāo)志著世界從此進入了電子時代。

說起電子管的發(fā)明，我們首先得從“愛迪生效應(yīng)”談起。愛迪生這位舉世聞名的大發(fā)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(jié)果，他發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)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(chǎn)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(fā)明注冊了專利，并稱之為“愛迪生效應(yīng)”。后來，有人證明電流的產(chǎn)生是因為熾熱的金屬能向周圍發(fā)射電子造成的。但最先預(yù)見到這一效應(yīng)具有實用價值的，則是英國物理學(xué)家和電氣工程師弗萊明。弗萊明的二極管是一項嶄新的發(fā)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(fā)明的礦石檢波器可靠．因此，對當(dāng)時無線電的發(fā)展沒有產(chǎn)生什么沖擊．

此后不久，貧困潦倒的美國發(fā)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(fā)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(jié)果．它不僅反應(yīng)更為靈敏、能夠發(fā)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(fā)明看作電子工業(yè)真正的誕生起點．德福雷斯特自己也非常驚喜，認(rèn)為“我發(fā)現(xiàn)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(xué)的蓬勃發(fā)展．到1960年前后，西方國家的無線電工業(yè)年產(chǎn)10億只無線電電子管．電子管除應(yīng)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(lǐng)域，將新聞、教育節(jié)目、文藝和音樂播送到千家萬戶．就連飛機、雷達(dá)、火箭的發(fā)明和進一步發(fā)展，也有電子管的一臂之力．

三條腿的魔術(shù)師電子管在電子學(xué)研究中曾是得心應(yīng)手的工具．電子管器件歷時40余年一直在電子技術(shù)領(lǐng)域里占據(jù)統(tǒng)治地位．但是，不可否認(rèn)，電子管十分笨重，能耗大、壽命短、噪聲大，制造工藝也十分復(fù)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(zhàn)中，電子管的缺點更加暴露無遺．在雷達(dá)工作頻段上使用的普通的電子管，效果極不穩(wěn)定．移動式的軍用器械和設(shè)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(zhàn)時需要，都促使許多科研單位和廣大科學(xué)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 - 電子管的優(yōu)缺點

由于電子管體積大、功耗大、發(fā)熱厲害、電源利用效率低、結(jié)構(gòu)脆弱而且需要高壓電源的缺點，現(xiàn)在它的絕大部分用途已經(jīng)基本被固體器件晶體管所取代。但是電子管負(fù)載能力強，線性性能優(yōu)于晶體管，在高頻大功率領(lǐng)域的工作特性要比晶體管更好，所以仍然在一些地方繼續(xù)發(fā)揮著不可替代的作用。
電子管 - 電子管的種類

（一）按用途分類
電子管按其用途的不同可分為電壓放大管、功率大管、充氣管、閘流管、引燃管、混頻或變頻管、整流管、振蕩管、檢波管、調(diào)諧指過管、穩(wěn)壓管等。

  （二）按電極數(shù)分類
電子管按其電極數(shù)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(fù)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、超小型管（鉛筆形管）等多種。

  （四）按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分類
電子管按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(fù)合管、又束射四極管、三極-五極復(fù)合管、三極-六極復(fù)合管、三極-七極復(fù)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和旁熱式陰極電子管。

  （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(fēng)冷式電子管和自然冷卻式電子管。