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图解:什么是电子管?

 努力学习成绩好 2018-05-03

什么是电子管?

图解:什么是电子管?

以上就是号称梦幻之球、不朽的音响神话的300B。

真空管(Vacuum tube)是一种电子元件,因为参与工作的电极被封装在一个真空的容器(主要是玻璃)内,所以被称为真空管。在中国大陆,真空管则会被称为电子管。在香港和中国广东地区,有时又会被称作“胆”。

在二十世纪中期前,因半导体(如:晶体管)尚未普及,基本上当时所有的电子器材均使用电子管,形成了当时对电子管的需求。所以当时有各式各样的电子管面世。它们不仅功能不同,连外观也很不相同。不过,我们也可以把它的功能归纳为在电路中控制电子的流动。

随着半导体技术的发展普及和平民化,电子管因成本高、不耐用、体积大、效能低等原因,最后被半导体取代了。但是我们还可以在音响,电视机与电脑的显示器(阴极射线管),还有微波炉及太空卫星的高频发射机看见电子管的身影。另外,像是阳极射线管,X射线管等等则是属于特殊的电子管。

电子管的发展历史

电子管的历史需要从爱迪生讲起。1880年,他有天好奇地在灯泡中多放了一个电极,且洒了点箔片,结果发现了奇特的现象:第三极通正电时,箔片毫无反应;但通负电时,箔片随即翻腾漂浮。当时爱迪生不知道此现象的起由,但由于他不经意的发现,这个现象后来被称为爱迪生效应。一直到1901年,理察森(Owen Willans Richardson)才提出定律,说明电子的激发态引起箔片漂浮,后更以此拿到1928年的诺贝尔物理奖。接着佛莱明(John Ambrose Fleming)在1904年发展出二极管,德佛瑞斯特(Lee De Forest)更在1907年作出第一个三极管。

爱迪生

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佛莱明

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电子管的结构及功能

其实,电子管的类型有很多。现就以现代较常用的三极管和五极管来讲解电子管之结构。 为了能让大家能更仔细了解电子管的细微结构,本页的部份图片运用了显微镜把电子管之结构放大。

电子管具有发射电子的阴极(K)(旁热式是由灯丝(F)加热,直热式则灯丝就是阴极)和工作时通常加上高压的阳极(P)。

灯丝(F)是一种极细的金属丝,而电流通过其中,使金属丝产生光和热,而去激发阴极来放射电子。

栅极(G)它一定置于阴极与屏极之间。栅极加电压是抑制电子通过栅极的量,所以能够在阴极和阳极之间对电流起到控制作用。

图解:什么是电子管?

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五级管的解剖图

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除气剂

电子管中设有一物件,称为除气剂。一般由钡、铝、镁等活泼金属合金制成。在抽出管中空气后,将管中各元件及除气剂加热至红热,这样就可以吸收管内电极所含之气体,利用一围绕管子之高频电磁场而使除气剂迅速升华,除气剂就吸收管子中的气体。在反应过后,玻璃管内壁积存银色的除气剂披覆层。 若把一枝真管体的玻璃管打破或一枝电子管漏气时,玻璃管内壁积存银色的除气剂便会退色, 同时也表示该电子管不能被使用。

图解:什么是电子管?

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电子管的基本工作原理

其实,多极的电子管(如:三、四、五...极管)是由二极管演变出来,它们也是分享著共同的基本结构和原理。所以,本文也是先介绍二极管。

以下为真空二极管的简介

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以下为真空三极管的简介

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电子管内为什么要被抽空

电子在于其放射过程中,因会与空气中之组成分子相撞而产生阻力,因此电子经由如空气之类的介质来移动的话,将会比在真空状态来的困难,所以若想轻松的达成电子放射之移动过程,需将产生电子放射及电子收集之各项元件,也就是灯丝、阴极、栅极、屏极等封装于玻璃管内,且将其内部成为真空状态,才能使电子之放射动作达成最高效率,而此玻璃管也就是所谓的电子管。若然真空度不足,更会发出蓝光和严重影响电子管之工作表现。 发出蓝光的原因是被阴极射出的电子击打管中的空气,令空气的原子被激发至激态。

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我自己做的2A3单端所用的2A3直热管,在相机B门长时间曝光下,就可以看到明显的蓝光。

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电子管主要分类及演变

电子管可被分为2大类别,分别是直热式和旁热式。

直热式电子管是较早诞生的。它有一个致命的缺点,那就是阴极容易受到灯丝的温度而改变特性。当灯丝电压变动时,或以交流电供应灯丝时,阴极呈现在不稳定的状态下。

第一张图中的300B,还有我的发蓝光的2A3就都是直热管。

旁热式电子管作工相对较稳定。由于金属套筒的体积与储热量远远大于传统的灯丝,因此即使灯丝暂时的温度变动,甚至暂时几秒钟的停止加热,金属板的温度变化改变有限,这也就是为什么某些扩大机关机之后,它还能唱十多秒的主要原因,是因为电源供应部分有大容量电容器内部余电未放完。

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根据内部结构分类

电子管可被分为真空二极管,三极管,四极管,四极管束射管,五极管....复合管等很多种类别。

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根据容器结构分类

容器可作为分类的条件。容器通常是由玻璃制。也有是铁壳制的。

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下图为铁壳军规电子管 6Ж4

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典型电子管型号

整流用二极管:12F,81,35W4,25M-K15,5MK9

整流用双二极管:80,5Z3,5AR4,5U4,6X4,5Y3,83,82,274B

検波用二极管:6AL5,EAA91,6H6

调谐指示管:6E5,EM80

电圧放大用三极管:6C4

电圧放大用双三极管:12AX7,12AU7,12AT7,12BH7A,6DJ8,6SN7

功率放大用三极管:45,WE300B,2A3,211,845,8045G

功率放大用双三极管:6336A,6080

功率放大用集射四极管:UY-807,KT88,6L6,6V6

电圧放大用五极管:6AU6,6BA6,6BD6,6267,6SJ7

功率放大用五极管:6F6,6CA7,6BQ5,6550,6AR5,42,30A5,50C5

变频用七极管:6SA7,6BE6

发射用三极管:3-500Z,3-1000Z

发射用四极管:4CX250B

发射用五极管:6146B,S2001A

下面容我做下自我介绍:

12AX7:

旁热式双三极小信号管。现主要用在音响的前级/前置音频放大器,作电压放大。代用管为ECC83,ECC803S,5751,7025

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最后压阵的是最牛的12AX7,品牌就是我头像里的——德律风根。一对NOS的德律风根坑屏ECC803S已经卖到了近2万元一对。

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