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電子管
 
電子管又叫真空管，美國人稱為Tube，英國人稱為Valve。J.A.Fleming于1904年制造出第一只二極管Diode，使整流直流電源的使用成為現(xiàn)實(shí);De Forest Lee于1907年在二極管的基礎(chǔ)上研制出三極管Triode，使放大器從此登上了歷史舞臺(tái);之后衍生出的五級(jí)管Pentode和束射四極管Beam Tetrode，使電子管可以工作于更高的頻率和輸出更大的功率。
 

中文名	外文名	表示方法	優(yōu)點(diǎn)
電子管	Tube	字母“v”“ve”	電子管負(fù)載能力強(qiáng)

 
 
 
目錄
 
1、電子管的定義
2、電子管的分類
3、電子管的應(yīng)用
4、電子管的基本參數(shù)
5、電子管的工作原理
6、電子管的工作條件
7、電子管的選用
8、電子管的發(fā)展史
9、電子管檢測方法
10、電子管使用注意事項(xiàng)
11、如何延長電子管放大器的壽命
 
 
 
 
電子管的定義：
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(duì)真空中的電子流的作用以獲得信號(hào)放大或振蕩的電子器件。早期應(yīng)用于電視機(jī)、收音機(jī)擴(kuò)音機(jī)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”)。
 
電子管的分類：
 
2.1.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。
2.2.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。
2.3.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(shí)”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。
2.4.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。
2.5.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(dá)到熱電子發(fā)射狀態(tài))和旁熱式陰極電子管(通過陰極旁的燈絲加熱陰極)。
2.6.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。
2.7.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。
 
電子管的應(yīng)用：
 
電子管放大器的工作狀態(tài)決定于放大器柵極電路中所加?xùn)牌珘篍g的大少，見圖Z，改變柵偏壓Eg，陽極電流中的直流分量就要發(fā)生變化。當(dāng)柵極偏壓Eg等于截止柵壓Ug0的一半時(shí)，在交流信號(hào)變化的整個(gè)周期內(nèi)均有陽極電流流過，陽極的直流分量最大，失真最小，可是效率最低，這種工作狀態(tài)我們稱甲類工作狀態(tài)。它適宜于對(duì)失真指標(biāo)要求較高的放大器。
當(dāng)柵極電壓等于截止柵壓Ug0時(shí)，這時(shí)只有在柵極交流信號(hào)的正半周內(nèi)才有陽極電流。這種工作狀態(tài)叫乙類工作狀態(tài)，在此狀態(tài)下可獲得較高的工作效率，多用于低頻推挽式放大電路。
電子管的基本參數(shù)：
4.1.燈絲電壓
燈絲電壓VF是指電子管燈絲的額定工作電壓。不同結(jié)構(gòu)和規(guī)格的電子管，其燈絲電壓也不相同。通常，電子二極管的燈絲電壓為1.2V或2.4V(雙二極管)，三極以上電子管的燈絲電壓為6.3V、12.6V(復(fù)合管)，部分直熱式電子管、低內(nèi)阻管、束射管等的燈絲電壓還有2.5V、5V、6V、7.5V、10V、26.5V等多種規(guī)格。
4.2.燈絲電流
燈絲電流IF是指電子管燈絲的工作電流。不同結(jié)構(gòu)和規(guī)格的電子管，其燈絲電流也不同。例如，同樣是束射四極管，F(xiàn)U-7的燈絲電流為0.9mA，而FU-13的燈絲電流卻為5A。
4.3.屏極內(nèi)阻rP
屏極內(nèi)阻是指在柵極電壓VC不變時(shí)，屏極電壓VA的變化量與其對(duì)應(yīng)的屏極電流IA變化量的比值。
4.4.放大系數(shù)μ
放大系數(shù)是指在電子管陰極k的表面上，電柵極電壓VG和屏極電壓VA所形成的兩個(gè)電場的有效值之比，或指在屏極電流Ia不變時(shí)，柵極電壓VG的變化與其對(duì)應(yīng)的屏極電壓Va的變化的比值。
放大系數(shù)用來反映電子管的放大能力。通常將放大系數(shù)值大于40的三極電子管稱為高放大系數(shù)管，將放大系數(shù)低于40、高于104 三極電子管稱為中放大系數(shù)管，將放大系數(shù)低于10的三極管稱為低放大系數(shù)管。
4.5.電導(dǎo)S
電導(dǎo)是指屏極電壓VA為定值時(shí)，柵極電壓VG的變化量與因VG變化引起屏極電流Ia變化化的比值。
電導(dǎo)用來瓜電子管的柵極電壓對(duì)屏極電流的控制能力。
4.6.極間電容
極間電容是指電子管各電極之間的分布電容。
 
 
電子管的工作原理：
 
將一支電子管拆開之後，繪於附圖之中，從圖可知，當(dāng)點(diǎn)亮燈絲，燈絲溫度逐漸升高，雖然是真空狀態(tài)，但燈絲溫度以輻射熱的方式傳導(dǎo)至陰極金屬板上，等到陰極金屬板溫度達(dá)到電子游離的溫度時(shí)，電子就會(huì)從金屬板飛奔而出。此時(shí)在電子是帶負(fù)電的，在屏極加上正電壓，電子就會(huì)受到吸引而朝屏極金屬板飛過去，穿過柵極而形成一電子流。柵極猶如一個(gè)開關(guān)，當(dāng)柵極不帶電時(shí)，電子流會(huì)穩(wěn)定的穿過柵極到達(dá)屏極，當(dāng)在柵極上加入正電壓，對(duì)于電子是吸引作用，可以增強(qiáng)電子流動(dòng)的速度與動(dòng)力;反之在柵極上加入負(fù)電壓，同性相斥的原理電子必須繞道才能到達(dá)屏極，若柵極的結(jié)構(gòu)龐大，則電子流有可能全數(shù)被阻隔。
利用柵極可以輕易控制電子流的流量，將輸入訊號(hào)連接在柵極上，并且加入適當(dāng)?shù)钠珘?，并且在屏極串上一個(gè)電阻，藉此即可達(dá)到訊號(hào)放大的目的。電子管也與晶體管一樣，具有多種放大形式(事實(shí)上，晶體管的放大形式是從電子管延伸過來的應(yīng)用)，結(jié)合不同的電子材料如電阻、電感、變壓器以及電容等，就可以創(chuàng)造出千變?nèi)f化的電子產(chǎn)品。
觀察電子管的管壁內(nèi)部可以看到一塊類似水銀的薄膜黏附在玻璃壁上，這是延長電子管壽命的設(shè)計(jì)。除了極少部份低壓電子管外(并非指工作電壓低，而是指電子管內(nèi)部存在低壓氣體)，大部分的電子管必須抽真空才能正常工作。電子管的接腳為金屬腳，雖然以玻璃封裝，但玻璃與金屬接腳之間仍然有漏氣的機(jī)會(huì)。玻璃管內(nèi)的金屬蒸鍍物(即消氣劑)，會(huì)與氣體進(jìn)行作用，它存在的目的就在于吸收氣體，以維持電子管內(nèi)部的真空度。這一層薄薄的金屬物氧化之後，會(huì)變成白色，表示電子管已經(jīng)漏氣不行了，所以若打破電子管時(shí)，這一層蒸鍍物質(zhì)也會(huì)變成白色，因此購買老電子管時(shí)，也要注意蒸鍍物的情況，像水銀一樣的為佳，若開始蒼白、剝落時(shí)，就表示這支電子管已經(jīng)邁入老年了。
電子管的優(yōu)缺點(diǎn)
由于電子管體積大、功耗大、發(fā)熱厲害、壽命短、電源利用效率低、結(jié)構(gòu)脆弱而且需要高壓電源的缺點(diǎn)，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(qiáng)，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(如大功率無線電發(fā)射設(shè)備)繼續(xù)發(fā)揮著不可替代的作用
 
電子管的工作條件
 
6.1. 晶閘管承受反向陽極電壓時(shí)，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)短狀態(tài)。
6.2. 晶閘管承受正向陽極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。
6.3. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。
6.4. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓(或電流)減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。
 
電子管的選用
 
7.1.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(shí)，應(yīng)根據(jù)應(yīng)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(hào)。在功率放大器中，電壓放大管可選用*、6N8P、6N11.12AX7.6922、6DJ8等型號(hào);電壓驅(qū)動(dòng)管可選用12AU7.12AT7、6SN7.6DJ6.6CG7.6NP8.ECC82.6N6等型號(hào);功率輸出管可選用KT88.EL34、300B、6650C等型號(hào)。
7.2.根據(jù)電路要求選用電子管的主要參數(shù)
電子管在使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵照產(chǎn)品手冊(cè)中規(guī)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(hào)的電子管，還應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的工作電壓值、電流值等參數(shù)而定。所選電子管的各極電壓值應(yīng)與應(yīng)用電路的工作電壓值相同或相近，否則會(huì)縮短電子管的使用壽命。
 
 
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(xiàng)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(jìn)入了電子時(shí)代。世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)用1.8萬只電子管，占地170m*2，重30t，耗電150kW。
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(shí)，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(gè)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(huì)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(shí)機(jī)地將這一發(fā)明注冊(cè)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?yàn)闊霟岬慕饘倌芟蛑車l(fā)射電子造成的。但最先預(yù)見到這一效應(yīng)具有實(shí)用價(jià)值的，則是英國物理學(xué)家和電氣工程師弗萊明。
 
電子管檢測方法
 
9.1.外觀檢查
9.1.1觀察電子管頂部的顏色 正常的電子管，其頂部的顏色是銀色或黑色。若頂部已變成乳白色或淺黑色，則說明該電子管已漏氣或老化。
9.1.2觀察管內(nèi)是否有雜物 輕輕搖動(dòng)或用手指輕彈電子管玻殼，再上下顛倒幾下仔細(xì)觀察內(nèi)是否有碎片、白色氧化物、碎云母片等雜物。若電子管內(nèi)有雜物，則說明該管經(jīng)過居中烈振動(dòng)，其內(nèi)部極間短路的可能性較大。
9.2.用萬用表檢測
9.2.1.測量燈絲電壓 用萬用表R×1檔，測量電子管的兩個(gè)燈絲引腳的電阻值，正常值只有幾歐姆。若測得阻值為無窮大，則說明該電子管的燈絲已斷。
9.2.2.檢測電子管是否衰老 通過用萬用表測量電子管陰極的發(fā)射能力，即可判斷出電子管是否衰老。檢測時(shí)，可單獨(dú)為電子管的燈絲提供工作電壓(其余各極電壓均不加)，預(yù)熱2min左右，用萬用表R×100檔，紅表筆接電子管極陰，黑表筆接?xùn)艠O(表內(nèi)1.5V電池相當(dāng)于給電子管加上正偏柵壓)，測量柵、陰極之間的電阻值。正常的電子管，柵、陰極之間的電阻值應(yīng)小于3kΩ。若測得電子管柵、陰極之間的阻值大于3 kΩ，則說明該電子管已衰老。該電阻值越大，電子管的衰老程度越嚴(yán)重。
 
電子管使用注意事項(xiàng)：
 
10.1.燈絲電壓要保持額定值使用，一般允許變動(dòng)范圍為*5%釷鎢陰極)，過高或過低的燈絲電壓都會(huì)影響電子管的壽命。
10.2.對(duì)強(qiáng)制冷卻的電子管
10.3.對(duì)陽極為水冷的電子管，必須注意冷卻水的流量，不能光憑水管上壓力表的指示。當(dāng)水流量達(dá)不到電子管要求的數(shù)值時(shí)，必須降低板耗使用，以使進(jìn)出水溫差 10℃為宜。接入燈絲電壓，必須先啟動(dòng)冷卻系統(tǒng);而在燈蘭(絲)電壓關(guān)斷后，作為冷卻電子管的水和風(fēng)仍需繼續(xù)冷卻十分鐘，以驅(qū)散眾熱。
10.4.水冷陽極要掌握水的純度。水中雜質(zhì)多，陽極表面水垢沉積快。必須定期清除水垢。清洗水垢時(shí)可用10一30%的鹽酸浸泡，嚴(yán)禁用金屬利器刮削陽極表面。
10.5.發(fā)射管裝入冷卻鳳道、水套或蒸發(fā)鍋時(shí)，要小心、緩慢地進(jìn)行。要特別注意防止碰撞管殼、封接處和玻璃突出部位。要保持電子管陽極與水套蒸發(fā)鍋的同軸度，防止偏移。
10.6.緊固陽極法蘭盤螺栓時(shí)，要防止工具碰壞管殼;要在對(duì)角方位上均勻而緩慢地放緊，不要用力過猛或旋得過死，防止法蘭盤變形或橡皮墊移位。
10.7.電子管工作時(shí)，其陽流、柵流、板耗、柵耗均不得超過極限值。陽柵流比例要按照整機(jī)說明書規(guī)定的范圍調(diào)節(jié)，過大或過小的陽、柵流比例會(huì)使陽、柵權(quán)損耗功率超過規(guī)定而損壞電子管。
10.8.備用的電子管半年以上要和設(shè)備上使用的電子管交替使用，防止在長期存放中使電子管真空度降低。
10.9.新啟用的電子管上機(jī)時(shí)應(yīng)進(jìn)行老化處理。老化處理的方法如下：
10.9.1燈絲老煉：
半壓： 10～15分鐘,全壓：30分鐘(存放時(shí)間長于6個(gè)月則為1-2小時(shí))
10.9.2靜態(tài)高壓老煉:
將電子管柵極引線摘下(即柵極懸空)，陽極到隔直電容器的連線斷開，然后從額定陽壓的 0. 2- 0. 3倍逐步開始升壓。老煉時(shí)以不超過極限板耗的 60%為限度，保持30min。如果冷卻條件不聲足規(guī)定值，則還應(yīng)降低老煉時(shí)的板耗數(shù)值。
10.9.3動(dòng)態(tài)老煉
恢復(fù)陽、柵極連線，使電子管在振蕩狀態(tài)逐步升到口壓，最后達(dá)到額定值即可。如果在升壓過程中，出現(xiàn)過流跳閘，則可降低陽壓老煉 20min，然后以 500V為一檔，每檔停留 15- 20min，直工加到額定陽壓，保持 30min即可
 
如何延長電子管放大器的壽命
 
自70年代電子管放大器復(fù)出重登音響舞臺(tái)以來，已占有一定市場，但目前的電子管音響產(chǎn)品中，電子管引起的故障--包括歐美電子管在內(nèi)，并不少見，使人產(chǎn)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(shè)計(jì)存在缺陷和使用上的問題。須知品質(zhì)良好的電子管，還得有正確設(shè)計(jì)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(fēng)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(dòng)，所以采取防震措施盡量避免振動(dòng)也是很重要的。若做到這兩點(diǎn)，電子管的使用壽命至少可提高一倍。為此，電子管設(shè)備的周圍要有適當(dāng)?shù)目臻g，尤其是它的上方，以便有良好的對(duì)流通風(fēng)，可能的話可用風(fēng)扇幫助散熱。
電子管陰極在尚未達(dá)到要求溫度即加上高壓電源時(shí)，它的陰極將受到損害，同樣會(huì)縮短電子管壽命。所以電子管設(shè)備若有預(yù)熱裝置的話，一定要使用，例如先開燈絲低壓電源預(yù)熱，后開高壓電源。假如沒有預(yù)熱裝置，那你不要急著將輸入信號(hào)接入，可將音量關(guān)到最小，待先開機(jī)20～30分鐘進(jìn)行溫機(jī)再使用。如果使用旁熱式整流管供給整機(jī)高壓，那正好提供了簡單又有效的高壓延時(shí)。另外，在正常使用時(shí)，不要頻繁開關(guān)電源。
當(dāng)然，如果對(duì)電子管電路進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)，避免錯(cuò)誤運(yùn)用，就能使電子管不致"英年早逝"，電子管使用數(shù)以千計(jì)的聆聽時(shí)數(shù)應(yīng)是正常的。電路設(shè)計(jì)中最常見的錯(cuò)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(yùn)用至最大值、電子管燈絲電壓過低或過高、電子管安裝位置不當(dāng)造成電極過熱及高壓電源沒有延時(shí)裝置等。