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實;De Forest Lee于1907年在二極管的基礎上研制出三極管Triode，使放大器從此登上了歷史舞臺;之后衍生出的五級管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	優點
電子管	Tube	字母“v”“ve”	電子管負載能力強

 
 
 
目錄
 
1、電子管的定義
2、電子管的分類
3、電子管的應用
4、電子管的基本參數
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、電子管的發展史
9、電子管檢測方法
10、電子管使用注意事項
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)中產生電流傳導，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。早期應用于電視機、收音機擴音機等電子產品中，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、調諧指過管、穩壓管等。
2.2.按電極數分類
電子管按其電極數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”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.按內部結構分類
電子管按其內部結構可分為單二極管、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——五極復合管、又束射四極管、三極-五極復合管、三極-六極復合管、三極-七極復合管、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到熱電子發射狀態)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、風冷式電子管和自然冷卻式電子管。
 
電子管的應用：
 
電子管放大器的工作狀態決定于放大器柵極電路中所加柵偏壓Eg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生變化。當柵極偏壓Eg等于截止柵壓Ug0的一半時，在交流信號變化的整個周期內均有陽極電流流過，陽極的直流分量最大，失真最小，可是效率最低，這種工作狀態我們稱甲類工作狀態。它適宜于對失真指標要求較高的放大器。
當柵極電壓等于截止柵壓Ug0時，這時只有在柵極交流信號的正半周內才有陽極電流。這種工作狀態叫乙類工作狀態，在此狀態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：
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。不同結構和規格的電子管，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(復合管)，部分直熱式電子管、低內阻管、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。不同結構和規格的電子管，其燈絲電流也不同。例如，同樣是束射四極管，FU-7的燈絲電流為0.9mA，而FU-13的燈絲電流卻為5A。
4.3.屏極內阻rP
屏極內阻是指在柵極電壓VC不變時，屏極電壓VA的變化量與其對應的屏極電流IA變化量的比值。
4.4.放大系數μ
放大系數是指在電子管陰極k的表面上，電柵極電壓VG和屏極電壓VA所形成的兩個電場的有效值之比，或指在屏極電流Ia不變時，柵極電壓VG的變化與其對應的屏極電壓Va的變化的比值。
放大系數用來反映電子管的放大能力。通常將放大系數值大于40的三極電子管稱為高放大系數管，將放大系數低于40、高于104 三極電子管稱為中放大系數管，將放大系數低于10的三極管稱為低放大系數管。
4.5.電導S
電導是指屏極電壓VA為定值時，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。
電導用來瓜電子管的柵極電壓對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，當點亮燈絲，燈絲溫度逐漸升高，雖然是真空狀態，但燈絲溫度以輻射熱的方式傳導至陰極金屬板上，等到陰極金屬板溫度達到電子游離的溫度時，電子就會從金屬板飛奔而出。此時在電子是帶負電的，在屏極加上正電壓，電子就會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。柵極猶如一個開關，當柵極不帶電時，電子流會穩定的穿過柵極到達屏極，當在柵極上加入正電壓，對于電子是吸引作用，可以增強電子流動的速度與動力;反之在柵極上加入負電壓，同性相斥的原理電子必須繞道才能到達屏極，若柵極的結構龐大，則電子流有可能全數被阻隔。
利用柵極可以輕易控制電子流的流量，將輸入訊號連接在柵極上，并且加入適當的偏壓，并且在屏極串上一個電阻，藉此即可達到訊號放大的目的。電子管也與晶體管一樣，具有多種放大形式(事實上，晶體管的放大形式是從電子管延伸過來的應用)，結合不同的電子材料如電阻、電感、變壓器以及電容等，就可以創造出千變萬化的電子產品。
觀察電子管的管壁內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計。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會。玻璃管內的金屬蒸鍍物(即消氣劑)，會與氣體進行作用，它存在的目的就在于吸收氣體，以維持電子管內部的真空度。這一層薄薄的金屬物氧化之後，會變成白色，表示電子管已經漏氣不行了，所以若打破電子管時，這一層蒸鍍物質也會變成白色，因此購買老電子管時，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，就表示這支電子管已經邁入老年了。
電子管的優缺點
由于電子管體積大、功耗大、發熱厲害、壽命短、電源利用效率低、結構脆弱而且需要高壓電源的缺點，現在它的絕大部分用途已經基本被固體器件晶體管所取代。但是電子管負載能力強，線性性能優于晶體管，在高頻大功率領域的工作特性要比晶體管更好，所以仍然在一些地方(如大功率無線電發射設備)繼續發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，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于關短狀態。
6.2. 晶閘管承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導通。
6.3. 晶閘管在導通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導通，即晶閘管導通后，門極失去作用。
6.4. 晶閘管在導通情況下，當主回路電壓(或電流)減小到接近于零時，晶閘管關斷。
 
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，應根據應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。在功率放大器中，電壓放大管可選用*、6N8P、6N11.12AX7.6922、6DJ8等型號;電壓驅動管可選用12AU7.12AT7、6SN7.6DJ6.6CG7.6NP8.ECC82.6N6等型號;功率輸出管可選用KT88.EL34、300B、6650C等型號。
7.2.根據電路要求選用電子管的主要參數
電子管在使用時應嚴格遵照產品手冊中規定的各極電壓值(包括燈絲電壓、屏極電壓和簾柵極電壓等)。選用哪種型號的電子管，還應根據應用電路的工作電壓值、電流值等參數而定。所選電子管的各極電壓值應與應用電路的工作電壓值相同或相近，否則會縮短電子管的使用壽命。
 
 
電子管的發展史
 
1904年，世界上第一只電子管在英國物理學家弗萊明的手下誕生了。弗萊明為此獲得了這項發明的專利權。人類第一只電子管的誕生，標志著世界從此進入了電子時代。世界上第一臺計算機用1.8萬只電子管，占地170m*2，重30t，耗電150kW。
說起電子管的發明，我們首先得從“愛迪生效應”談起。愛迪生這位舉世聞名的大發明家，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。結果，他發現了一個奇怪的現象：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明注冊了專利，并稱之為“愛迪生效應”。后來，有人證明電流的產生是因為熾熱的金屬能向周圍發射電子造成的。但最先預見到這一效應具有實用價值的，則是英國物理學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觀察管內是否有雜物 輕輕搖動或用手指輕彈電子管玻殼，再上下顛倒幾下仔細觀察內是否有碎片、白色氧化物、碎云母片等雜物。若電子管內有雜物，則說明該管經過居中烈振動，其內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射能力，即可判斷出電子管是否衰老。檢測時，可單獨為電子管的燈絲提供工作電壓(其余各極電壓均不加)，預熱2min左右，用萬用表R×100檔，紅表筆接電子管極陰，黑表筆接柵極(表內1.5V電池相當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重。
 
電子管使用注意事項：
 
10.1.燈絲電壓要保持額定值使用，一般允許變動范圍為*5%釷鎢陰極)，過高或過低的燈絲電壓都會影響電子管的壽命。
10.2.對強制冷卻的電子管
10.3.對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。當水流量達不到電子管要求的數值時，必須降低板耗使用，以使進出水溫差 10℃為宜。接入燈絲電壓，必須先啟動冷卻系統;而在燈蘭(絲)電壓關斷后，作為冷卻電子管的水和風仍需繼續冷卻十分鐘，以驅散眾熱。
10.4.水冷陽極要掌握水的純度。水中雜質多，陽極表面水垢沉積快。必須定期清除水垢。清洗水垢時可用10一30%的鹽酸浸泡，嚴禁用金屬利器刮削陽極表面。
10.5.發射管裝入冷卻鳳道、水套或蒸發鍋時，要小心、緩慢地進行。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鍋的同軸度，防止偏移。
10.6.緊固陽極法蘭盤螺栓時，要防止工具碰壞管殼;要在對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，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說明書規定的范圍調節，過大或過小的陽、柵流比例會使陽、柵權損耗功率超過規定而損壞電子管。
10.8.備用的電子管半年以上要和設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時應進行老化處理。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(存放時間長于6個月則為1-2小時)
10.9.2靜態高壓老煉:
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定值，則還應降低老煉時的板耗數值。
10.9.3動態老煉
恢復陽、柵極連線，使電子管在振蕩狀態逐步升到口壓，最后達到額定值即可。如果在升壓過程中，出現過流跳閘，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出重登音響舞臺以來，已占有一定市場，但目前的電子管音響產品中，電子管引起的故障--包括歐美電子管在內，并不少見，使人產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，而是電路設計存在缺陷和使用上的問題。須知品質良好的電子管，還得有正確設計的電路，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，所以采取防震措施盡量避免振動也是很重要的。若做到這兩點，電子管的使用壽命至少可提高一倍。為此，電子管設備的周圍要有適當的空間，尤其是它的上方，以便有良好的對流通風，可能的話可用風扇幫助散熱。
電子管陰極在尚未達到要求溫度即加上高壓電源時，它的陰極將受到損害，同樣會縮短電子管壽命。所以電子管設備若有預熱裝置的話，一定要使用，例如先開燈絲低壓電源預熱，后開高壓電源。假如沒有預熱裝置，那你不要急著將輸入信號接入，可將音量關到最小，待先開機20～30分鐘進行溫機再使用。如果使用旁熱式整流管供給整機高壓，那正好提供了簡單又有效的高壓延時。另外，在正常使用時，不要頻繁開關電源。
當然，如果對電子管電路進行正確的設計，避免錯誤運用，就能使電子管不致"英年早逝"，電子管使用數以千計的聆聽時數應是正常的。電路設計中最常見的錯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造成電極過熱及高壓電源沒有延時裝置等。