電子管常識介紹

一、熱電子發射

在電工學里，有關電流的定向是這樣的：電子的定向運動形成了電流，那么，這電子又從何而來呢？我們知道，在電子理論當中，有一個“熱電子的發射”的現象，說的是，在金屬原子中，牌原子核最外層的電子由于原子核對其的吸引導力較小，有的是可以在原子間移動的，這就是我們說的自由電子。盡管其可以移動，受原子核的吸引力也較小，但仍不足以離開金屬表面，但我們又同時發現，當溫度增高時，這些自由電子的運動速度增大，動能會增加，當其動能大于所需逸出力時，電子會克服原子核的引力而飛離金屬表面，這就是“熱電子發射”現象。


二、電子管的陰極


1、陰極的種類


電子管中發射電子物體稱為陰極，早期的電子管的陰極種類不多，現在由于科技的進步，陰極的種類變得越來越多了，但像碳化陰極、氧化物陰極、鎢陰極等仍占主流地位。


鎢陰極：顧名思義，這是用鎢絲做的陰極，它需要在2300攝氏度左右才會發射較多電子，很顯然要達到這樣溫度能量的消耗會很大的，但鎢是很穩定的元素，所以它的穩定性好，且壽命也長，所以多用于大功率發射管中。


碳化陰極：它是在鎢絲上敷以碳和氧化釷制成的陰極，它約在1700攝氏度左右發射電子，與鎢陰極相比，它的能耗低，但穩定性不如鎢陰極且不能工作在高屏壓，因此多用于中等功率發射管。


氧化物陰極：它是將鍶、鈣、鋇等氧化物涂在鎳絲上而制成的陰極，在大約800攝氏度左右可發射較多電子，這種陰極較前2種的發射電流會大很多，但同時又有工作不穩定、不能工作于高屏壓、易受正離子沖擊而損害的缺點，所以多用于收訊管或作小功率電子管，發燒友用的電子管也多為氧化物陰極電子管。


2、直熱式陰極與間熱式陰極


電子管的陰極除了所用材料不同，加熱的方式也有不同方式，左邊的圖已經很形象地描繪出這兩種方式的不同。


直熱式陰極：陰極就是加熱用的燈絲，很顯然，要穩定工作，它只適合采用直流供電，以前很多機器就是采用干電池供電（甲、乙電），因為如果采用交流電供電，會出現較大的交流聲。


間熱式陰極：陰極與燈絲是分開的，它是利用加熱燈絲，利用燈絲的高溫去烘烤陰極從而完成電子發射任務。通常，陰極做成圓筒狀，燈絲置于筒中，這樣加熱的效率高，加熱也均勻。


三、二極管


二極管當然是只有二個電極的電子管，即一個陰極一個屏極（陽極）。裝在一個高度真空的玻璃或金屬管內而成，此時的陰極用于發射電子，陽極用于收集電子。


二極管有一個很特別的特性，即當陽極電壓較低時，陰極盡管在不停地發射電子，但是此時除很少的電子會到達陽極外，更多的電子是聚集在陰極周圍，當陽極電壓足夠高時，這些電子會全部飛向陽極（屏極），屏流也最大，但陽極加上負電壓時（低于陰極電壓），電子不會流向屏極（同性相斥），當然也就沒有屏流了，這就是二極管的單向導電性。也正由于此，它可用作交流電的整流和交流信號的檢波。


四、三極管


三極管是在二極管的基本上多了一個電極，即在陰極及陽極間加了一個柵極就構成了三極管，在二極管中，我們發現改變陽極電壓可改變屏流，但在三極管中，由于柵極較陽極更靠近陰極，這時會發現即使對柵極和陽極的電壓作同樣的改變，柵極對屏流的影響都遠大于陽極對屏流的影響，也就是說柵極電壓一個微小的變化，都會造成屏流的極大變化，正像晶體管中基極電壓一個微小的變化都會造成集電極電流極大變化一樣，對晶體管而言，這表明晶體管基極對集電極的控制作用，這個作用的大小（比率）就是晶體管的放大能力（β值），同樣三級電子管這種柵壓對屏流的控制能力，也有一個標準的名詞：跨導，這也是三極電子管一項非常重要的參數。


五、四極管、五極管


1、四極管


針對三極管放大因數不夠大，屏柵極間電容大，管子不適合高頻電路應用的問題，人們又在三極電子管的基本上，發明了四極管，具體構造是在柵極與屏極之間加入一個電子極，稱為簾柵極，它通常由金屬絲燒制，好處是屏柵之間的電容減小了，放大倍數也增加了（柵極對屏流的控制作用）。


而為解決四極管屏流不夠大的問題，人們又發明了束射四極管，盡管電極數沒有增加，但內部電極的排列、形狀還是作了變化，以致使得束射四極管具有屏流大、簾柵電流小的特點，可用于功率輸出較大的場合。


2、五極管


四極管在工作時也有致命的一些缺點，如二次電子發射，屏流也因此在某些范圍下降，所以為防止這種現象，設計者又在簾柵極與屏極之間加了一個控制柵極，這就成了一只五極管，它較好地解決了四極管二次電子發射的問題。


五極管的跨導與三極管相似，內阻大、放大因數可達數千倍是它的優點。而五極管中的遙截止五極管（變頻管），是比較另類的五極管，它的柵極的結構及繞法比較講究，成品管多用于收音機中的帶自動音量控制的中頻放大電路。


六、復合管及其它


復合管是指將不只一個的電子管功能的管芯封裝于一個殼體內的電子管的統稱，它可以是雙極管、雙三極管等等。


同樣這種復合的概念也引入到其它的電子管中，如以前超外差式收音機變頻電路中常用的多柵電子管，即一個電子管中有二個、三個甚至四個以上柵極的電子管。


此外，作為電子管的一個分支，還有用于顯示用的影示管（貓眼），多用圖形的變化、色彩來顯示電路信號電平、音量等的大小，當然還有用于穩壓的輝光放電管等等。