电子管曾经是电子电路的主角,广泛用于无线电、电视、示波器等无线电、电子设备等电路,为人类文明的进步做出了不可磨灭的贡献。晶体管的出现在很多领域以优秀的性能迅速取代了电子管,但电子管的工作原理、研究思路、性能等仍然值得我们研究和学习。再加上电子管负载能力、线性性能优于晶体管、在高频大功率区域工作的特性优于晶体管,所以一些电路仍有其影子,受人尊敬的谭机以优美的音色和音质引起了很多人的感叹。关键是使用了电子管。晶体管、集成电路无法相比,电路结构简单,制作比晶体管机器容易,因此很受欢迎。另外,一些大功率无线发射器、治疗仪、对撞机等仍然广泛使用电子管。因此,有必要继续研究电子管。作为电子技术爱好者,知识没有新旧,了解其基本结构、原理和用途对我们研究电子电路大有帮助。
电子管收音机
显像管电视
谭基
电子管发展的药剂师
1.1883年,伟大发明家爱迪生在开发电灯时做了很多实验。有一次,在真空灯泡内部的木炭附近安装了一个小铜丝,试图阻止木炭公司蒸发,但失败了。他无意中发现电路上没有连接的铜线有电流。当时爱迪生正在研究电灯,没有研究这一现象,但他为这一发现申请了专利。
2.1904年,世界上第一个电子二极管诞生于英国物理学家费莱明的手下,因此爱迪生效应具有实用价值。费莱明获得了这项发明的专利。1907年,美国发明家德福雷斯特发明了真空三极管,通过在二极管的灯丝和极板之间巧妙地添加极板来发挥放大作用。
电子管定义:在玻璃等密封密封容器中产生电流传导,利用电场吸引真空中的电子流,使信号放大或振动的电子装置。与晶体管相似的地方在于,都是电场的参与,通过阳极(阳极)、基极(栅极)控制电流的变化。不同的是,电子管的载流子只是电子,但晶体管有空穴、电子两种,当然还有很多其他的不同。
电子管的最大特点:管子处于高真空状态,目的是不引起气体电离,使载流子性质发生变化,特性曲线变差,电极氧化寿命缩短。因此,漏气的电子管是损坏的管道,不能继续使用。电子管的缺点是体积大、耗电量大、热值大、寿命短、结构弱、需要高压电力。
世界上第一台计算机1946年出生于美国宾夕法尼亚大学,使用了1.8万根电子管,占地167平方米,重量达30吨,消耗了150千瓦。
和电子管分类、半导体装置一样,聪明的人类会根据需要制造各种电子管,适应各种条件,种类多样,分发很多。
1.根据电极数:三极管、四极管、五极管……。九极管、复合管、三极以上的电子管将成为多极化管
根据冷却方法:水冷、风冷、自然冷却
根据内部结构:单二极管、双二极管、单晶体管等。
根据屏蔽方式:锋利的屏蔽屏蔽管、远程屏蔽屏蔽管。
5.形状:丙型玻璃管(ST)、橡子管、筒型玻璃管(GT)、大型玻璃管(G型)、金属瓷管、小型管(花生管或手指管)、塔管(灯塔管)、超小型
6.阴极的加热方式:直列式(电流通过阴极直接达到热电子发射状态)、侧列式(通过阴极旁边的灯丝打开)
7.用途:电压放大管、功率放大、混合或变频、整流器、振荡管、检查员、调谐指令、稳定管
电子管精细分类
1.空间电荷控制管:接收放大管、发射管、调制管、阻尼管、稳定流管、
整流管、稳压管;2.电子束管:光电图像器件(摄像管)、阴极射线管(示波管等)
3.微波管:磁控管等
4.光敏器件:光电管等
5.离子管;辉光放电管
6.其它;X射线管等。
电子管内部结构
1.阴极,发射电子的源泉;但是在常温下阴极不会发射电子,需要对其加热才能发射电子,这种通过加热的方式进行发射电子叫做电子的热发射。所有的电子管均是采用这种方式来发射电子的;
2.灯丝:用来加热阴极,直热式的灯丝就是阴极,旁热式的灯丝只负责加热阴极;
3.阳极:接收阴极发射的电子,外接电源正极。
4.栅极:控制到达阳极的电子数量;还有抑制栅极、屏栅极;栅极、抑制栅极加负电压,屏栅极加正电压
5.芯柱:支持管内的各个电极以及把各个电极引出管外;
6.云母片:固定电机和维持电极间的相对位置以及有防止管芯振荡的功能
7.吸气剂:用来吸收管内残余的气体,使管内始终保持高真空状态
8.管底;管脚上装引脚,实现电子管的固定、安装,与外电路连接
9.管壳:用来形成真空,固定内部结构
三极电子管结构
电子管的引脚序号确定方法:
具有定位键的电子管:首先把管底向上,然后以定位键左方的第一个为1脚,其余的依次按顺时钟方向确定即可。
小型管:首先把小型管引脚向上,然后以引脚间距离最大的左方一个定为1脚,其余依次按顺时钟方向确定;
典型的双三极管管脚图
电子管管脚识别技巧:电子管管内各电极是通过管脚与外部电路连接的,一旦接错了管脚,会使电路无法工作,甚至烧毁管子。
小七脚、小九脚管管脚排列:在电子管收音机、扩音机中,采用的电子管大多是七、八、九脚。其中常用的七脚管有6A2、6K4、6J1、6J2、6G2、6Z4等;常用的九脚管有6P1、6N1、6P14、6U1、6E1、6E2,由于这两类管子都属于玻璃外壳的小型管子,也称为指形管或花生管,而把它们的管脚称为小七脚、小九脚。这些管子的管脚朝向自己,有两只管脚之间的距离较大,我们称这段较大距离为缺口,把缺口左边第一只管脚数为第一脚,然后按顺时针方向依次为第二、第三...。如上图典型的双三脚管管脚图。
八脚管,如6P6P、6J8P、5Z3P等,这些管子的管脚之间的距离是相等的,为了防止插错又设了一个中心管钥其定位作用,管钥左边第一个管脚为第一脚,然后顺时针方向依次为第二脚....如上图所示。
四脚管、五脚管管脚排列,这些管子的管脚中有两只较粗,为灯丝,把管脚超限自己,左边的粗脚为第一脚,然后按顺时针方向依次为第二脚.....
电子管的命名方法分阴极射线管、收信放大管、发射管、光电管等命名方法不一。下面仅以常见的收信放大管说明
由四部分组成:1234,
1表示灯丝电压(v)的数字,如有小数则取其整数部分。
2.表示管子的类型,D-二极管(检波),Z-二极管(小功率整流),H-双二极管,6-双二极管、三极管,B-双二极管-五极管,C-三极管,N-双三极管,F-三极-五极管,S-四极管,J-锐截止五极管和锐截止束射四极管,K-遥截止五极管,T-双四极管或双五极管,P-输出五极管及输出束射四极管,A-变频管,U-三极-六极管-七极管-八极管,E-调谐指示管;
3.表示同类产品序号的数字;
4.表示结构形式的字母,p-玻璃管,k-陶瓷管,j-橡实管-小型管-无代号,超小型管-直径大于11mm-g,直径11-8mmb,直径4mm-8mma,直径<4mmr,锁式管s,盘封管d
如5Z4P:双二极管整流管
6N9P:间热式双三极管
二极电子管
二极电子管结构:阳极、阴极、灯丝、真空管组成,也叫真空二极电子管,是最先被发明的。灯丝的作用是加热阴极,使其内部热运动增强,阴极是由金属组成,我们知道金属内的自由电子的运动受温度影响较大,当温度增加时会有自由电子从其表面逸出,这就叫做电子的热发射,不同金属的热发射电子的能力不同,我们在阴极上涂抹容易发射电子的物质。当中阳极施加正电压后,就会在阳极、阴极之间形成电场,电场方向由阳极指向阴极,阴极逸出的电子就会在电场力的作用下向阳极运动,这样就形成了电流,电流方向由阳极指向阴极,与自由电子运动方向相反。当在阳极施加负电荷后,会阻挡电子的运动,这样就不会形成电流,这就是二极电子管的工作原理,它有很好的单向导电性,这一点上比晶体二极管要强,但其可以通过的电流较小,阳极电压较高。用它的这个特性可以用来整流,为了发挥其整流效果,人们将阳极做成两个这样就可以组成双二极管,共用一个阴极,可以用来做全波整流。
旁热式二极电子管
三极电子管:在二极电子管的阳极和阴极之间靠近阴极的地方加装第三电极g(栅极),就形成了三极管。利用栅极来控制阴极向阳极发射电子的数量。其和晶体三极管的对应关系:阴极相当于发射极,栅极相当于基极,阳极相当于集电极,其电路组成如同晶体三极管基本放大电路,不过栅极加的是负偏压。三极电子管的缺点是极间电容大,放大系数低。
三极电子管
电子三极管放大电路
四极管:如果真三极管的阳极和控制栅极之间,另加一个栅极就构成了四极管,这个栅极称为屏栅极,其上加固定的正电压。四极管的缺点是阳极特性曲线存在下凹现象,使其工作范围受到了影响,单一的四极管已经被淘汰了。
五极电子管和束射四极管
五极电子管是在三极管的基础上,再增加两个栅极,成为具有三个栅极的电子管,g1称为控制栅极,g2称为屏栅极,g3称为抑止栅极。其特殊的结构使得极间电容减小,放大系数增加;
束射四极管和五极电子管的不同之处是,它不用抑止栅极,而在阳极和屏栅极之间,装置了一对和阴极相连的聚束板,使其具有较大的功率。
复合电子管;将两个或三个独立的电子管合并装在一个管壳内,就形成了复合管
电子射线示波管,广泛应用在电子示波仪中作为显示电学量变化的波形,分:电子枪、偏转板、荧光屏,控制电子流运动轨迹的是电场;
显像管:电子枪、偏转线圈、高压极、荧光屏,控制电子流运动轨迹的是电场和磁场。
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