什么是电子管?电子管,是一种最早期的电信号放大器件。电子管有着怎样的发展历史,优缺点及种类之分呢?以下是详细的资料介绍:
电子管,是一种最早期的电信号放大器件。被封闭在玻璃容器(一般为玻璃管)中的阴极电子发射部分、控制栅极、加速栅极、阳极(屏极)引线被焊在管坐上。利用电场对真空中的控制栅极注入电子调制信号,并在阳极获得对信号放大或反馈振荡后的不同参数信号数据。早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中,近年来逐渐被半导体材料制作的放大器和集成电路取代,但目前在一些高保真的音响器材中,仍然使用低噪声、稳定系数高的电子管作为音频功率放大器件(香港人称使用电子管功率放大器为“胆机”)。
表示
电子管在电器中用字母“V”或“VE”表示,旧标准用字母“G”表示。
基本参数
1.灯丝电压:V;
2.灯丝电流:mA;
3.阳极电压:V;
4.阳极电流:mA;
5.栅极电压:V;
6.栅极电流:mA;
7.阴极接入电阻:Ω;
8.输出功率:W;
9.跨导:mA/v;
10.内阻:kΩ。
发展历史
1883年,发明大王托马斯·爱迪生正在为寻找电灯泡最佳灯丝材料,曾做过一个小小的实验。他在真空电灯泡内部碳丝附近安装了一小截铜丝,希望铜丝能阻止碳丝蒸发。但是他失败了,他无意中发现,没有连接在电路里的铜丝,却因接收到碳丝发射的热电子产生了微弱的电流。当时爱迪生正潜心研究城市电力系统,没重视这个现象。但他为这一发现申请了专利,并命名为“爱迪生效应”。
1904年,世界上第一只电子二极管在英国物理学家弗莱明的手下诞生了,这使爱迪生效应具有了实用价值。弗莱明也为此获得了这项发明的专利权。
1907年,美国发明家德福雷斯特(De Forest Lee),在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板,从而发明了第一只真空三极管.
1947年,美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿三人合作发明了晶体管——一种三个支点的半导体固体元件.
优缺点
由于电子管体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高压电源的缺点,它的绝大部分用途已经被固体器件晶体管所取代。优点:1、电子管负载能力强2、线性性能优于晶体管3、工作频率高4、高频大功率领域的工作特性要比晶体管更好
所以仍然在一些地方(如大功率无线电发射设备,高频介质加热设备)继续发挥着不可替代的作用。
种类
(一)按用途分类
高周波机使用的电子管
按其用途的不同可分为电压放大管、功率放大管、充气管、闸流管、引燃管、变频管、整流管、检波管、调谐指示管(电眼)、稳压管等。
(二)按电极数分类
电子管按其电极数的不同可分为电压放大管、三极管、四极管、五极管、六极管、七极管、八极管、九极管和复合管等。三极以上的电管又称为多极管或多栅管。
(三)按外形分类
电子管按其外形及外壳材料可分为瓶形玻璃管(ST管)、“橡实”管、筒形玻璃管(GT管)、大型玻璃管(G式管)、金属瓷管、小型管(也称花生管或指形管、MT管)、塔形管(灯塔管)、超小型管(铅笔形管)等多种。
(四)按内部结构分类
电子管按其内部结构可分为单二极管、二极管、双二极三极管、双二极管极管、单三极管、功率五极管、束射四极管、束射五极管、双一极管、二极——五极复合管、又束射四极管、三极-五极复合管、三极-六极复合管、三极-七极复合管、束射功率各处室等多种类型。
(五)按阴极的加热方式分类
电子管按阴极的加热方式可分为直热式阴极电子管(电流直接通过阴极使其达到热电子发射状态)和旁热式阴极电子管(通过阴极旁的灯丝加热阴极)。
(六)按屏蔽方式分类
电子管按屏蔽方式可分为锐截止屏蔽电子管和遥截止屏蔽电子管。
(七)按冷却方式分类
电子管按冷却方式可分为水冷式电子管、风冷式电子管和自然冷却式电子管。[2]
选用
1.按用途合理选择电子管的类型
电子管的种类繁多,功能各异。选用时,应根据应用的电路的具体要求(例如,是电压放大管还是功率放大管)来选择合适的类型及型号。在功率放大器中,电压放大管可选用*、6N8P、6N11.12AX7.6922、6DJ8等型号;电压驱动管可选用12AU7.12AT7、6SN7.6DJ6.6CG7.6NP8.ECC82.6N6等型号;功率输出管可选用KT88.EL34、300B、6650C等型号。
2.根据电路要求选用电子管的主要参数
电子管在使用时应严格遵照产品手册中规定的各极电压值(包括灯丝电压、屏极电压和帘栅极电压等)。选用哪种型号的电子管,还应根据应用电路的工作电压值、电流值等参数而定。所选电子管的各极电压值应与应用电路的工作电压值相同或相近,否则会缩短电子管的使用寿命。
如何延长
自70年代电子管放大器复出重登音响舞台以来,已占有一定市场,但在电子管音响产品中,电子管引起的故障--包括欧美电子管在内,并不少见,使人产生一种电子管寿命短的看法,然而这却往往并非电子管本身的问题,而是电路设计存在缺陷和使用上的问题。须知品质良好的电子管,还得有正确设计的电路,充分的散热,周到的避震。
在使用上,电子管要有良好的通风散热,温度的过热必然缩短电子管寿命,所以要尽可能使电子管保持较低的温度。电子管怕振动,所以采取防震措施尽量避免振动也是很重要的。若做到这两点,电子管的使用寿命至少可提高一倍。为此,电子管设备的周围要有适当的空间,尤其是它的上方,以便有良好的对流通风,可能的话可用风扇帮助散热。
电子管阴极在尚未达到要求温度即加上高压电源时,它的阴极将受到损害,同样会缩短电子管寿命。所以电子管设备若有预热装置的话,一定要使用,例如先开灯丝低压电源预热,后开缓慢施加高压电源。假如没有预热装置,那你不要急着将输入信号接入,可将音量关到最小,待先开机20~30分钟进行温机再使用。如果使用旁热式整流管供给整机高压,那正好提供了简单又有效的高压延时。另外,在正常使用时,不要频繁开关电源。
当然,如果对电子管电路进行正确的设计,避免错误运用,就能使电子管不致"英年早逝",电子管使用数以千计的聆听时数应是正常的。电路设计中最常见的错误有电子管灯丝与阴极间的电位差过高、电子管屏极或帘栅极电压运用至最大值、电子管控制栅极悬空,电子管灯丝电压过低或过高、电子管安装位置不当造成电极过热及高压电源没有延时装置等。
发展史
1904年,世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生了。弗莱明为此获得了这项发明的专利权。人类第一只电子管的诞生,标志着世界从此进入了电子时代。世界上第一台计算机用1.8万只电子管,占地170m*2,重30t,耗电150kW。
说起电子管的发明,我们首先得从“爱迪生效应”谈起。爱迪生这位举世闻名的大发明家,在研究白炽灯的寿命时,在灯泡的碳丝附近焊上一小块金属片。结果,他发现了一个奇怪的现象:金属片虽然没有与灯丝接触,但如果在它们之间加上电压,灯丝就会产生一股电流,趋向附近的金属片。这股神秘的电流是从哪里来的?爱迪生也无法解释,但他不失时机地将这一发明注册了专利,并称之为“爱迪生效应”。后来,有人证明电流的产生是因为炽热的金属能向周围发射电子造成的。但最先预见到这一效应具有实用价值的,则是英国物理学家和电气工程师弗莱明。
弗莱明的二极管是一项崭新的发明.它在实验室中工作得非常好.可是,不知为什么,它在实际用于检波器上却很不成功,还不如同时发明的矿石检波器可靠.因此,对当时无线电的发展没有产生什么冲击.
此后不久,贫困潦倒的美国发明家德福雷斯特,在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板,从而发明了第一只真空三极管.这一小小的改动,竟带来了意想不到的结果.它不仅反应更为灵敏、能够发出音乐或声音的振动,而且,集检波、放大和振荡三种功能于一体.因此,许多人都将三极管的发明看作电子工业真正的诞生起点.德福雷斯特自己也非常惊喜,认为“我发现了一个看不见的空中帝国”.电子管的问世,推动了无线电电子学的蓬勃发展.到1960年前后,西方国家的无线电工业年产10亿只无线电电子管.电子管除应用于电话放大器、海上和空中通讯外,也广泛渗透到家庭娱乐领域,将新闻、教育节目、文艺和音乐播送到千家万户.就连飞机、雷达、火箭的发明和进一步发展,也有电子管的一臂之力.
三条腿的魔术师电子管在电子学研究中曾是得心应手的工具.电子管器件历时40余年一直在电子技术领域里占据统治地位.但是,不可否认,电子管十分笨重,能耗大、寿命短、噪声大,制造工艺也十分复杂.因此,电子管问世不久,人们就在努力寻找新的电子器件.第二次世界大战中,电子管的缺点更加暴露无遗.在雷达工作频段上使用的普通的电子管,效果极不稳定.移动式的军用器械和设备上使用的电子管更加笨拙,易出故障.因此,电子管本身固有的弱点和迫切的战时需要,都促使许多科研单位和广大科学家,集中精力,迅速研制成功能取代电子管的固体元器件.
电子管的替代产品叫晶体管。