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【圖】電子管基礎知識圖解
(2023/8/3 17:59:00)
電子管基礎知識圖解

什么是電子管?

真空管(Vacuum tube)是一種電子元件因為參與工作的電極被封裝在一個真空的(主流是玻璃)容器內,所以被稱為真空管。[1] 在中國大陸,真空管則會被稱為電子管。在香港和中國廣東地區,有時又會被稱作“膽”。本文描述稱之為電子管

在二十世紀中期前,因半導體(如:晶體管)尚未普及,基本上當時所有的電子器材均使用電子管,形成了當時對電子管的需求。所以當時有各式各樣的電子管面世。它們不單止功能不同,連外觀也很不同。不過,我們也可以把它的功能歸納為在電路中控制電子的流動。

可是,在半導體技術的發展譜及和平民化下,電子管因成本高、不耐用、體積大、效能低等原因,最后被半導體取代了。但是,我們還可以在音響,電視機與電腦的顯示器(陰極射線管),還有微波爐及太空衛星的高頻發射機看見電子管的身影。另外,像是陽極射線管,X射線管等等則是屬于特殊的電子管。





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電子管的發展歷史

電子管的歷史需要從愛迪生講起。1880年,他有天好奇地在泡中多放了一個電極,且灑了點箔片,結果發現了奇特的現象:第三極通正電時,箔片毫無反應;但通負電時,箔片隨即翻騰漂浮。當時愛迪生不知道此現象的起由,但由于他不經意的發現,這個現象后來被稱為愛迪生效應。一直到1901年,理察森(Owen Willans Richardson)才提出定律,說明電子的激發態引起箔片漂浮,后更以此拿到1928年的諾貝爾物理獎。接著佛萊明(John Ambrose Fleming)在1904年發展出二極管,德佛瑞斯特(Lee De Forest)更在1907年作出第一個三極管。



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電子管的結構及功能

其實,電子管的類型有很多。現就以現代較常用的三極管和五極管來講解電子管之結構。 為了能讓大家能更仔細了解電子管的細微結構,本頁的部份圖片運用了顯微鏡把電子管之結構放大。

電子管具有發射電子的陰極(K)(旁熱式是由燈絲(F)加熱,直熱式則燈絲就是陰極)和工作時通常加上高壓的陽極(P)。

燈絲(F)是一種極細的金屬絲,而電流通過其中,使金屬絲產生光和熱,而去激發陰極來放射電子。

柵極(G)它一定置于陰極與屏極之間。柵極加電壓是抑制電子通過柵極的量,所以能夠在陰極和陽極之間對電流起到控制作用。





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除氣劑[2]

電子管中設有一物件,稱為除氣劑。一般由鋇、鋁、鎂等活潑金屬合金制成。在抽出管中空氣后,將管中各元件及除氣劑加熱至紅熱,這樣就可以吸收管內電極所含之氣體,利用一圍繞管子之高頻電磁場而使除氣劑迅速升華,除氣劑就吸收管子中的氣體。在反應過后,玻璃管內壁積存銀色的除氣劑披覆層。 若把一枝真管體的玻璃管打破或一枝電子管漏氣時,玻璃管內壁積存銀色的除氣劑便會退色, 同時也表示該電子管不能被使用。





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電子管的基本工作原理

其實,多極的電子管(如:三、四、五...極管)是由二極管演變出來,它們也是分享著共同的基本結構和原理。所以,本文也是先介紹二極管。

以下為真空二極管的入門簡介



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以下為真空三極管的入門簡介





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電子管內為什么要被抽空

電子在于其放射過程中,因會與空氣中之組成分子相撞而產生阻力,因此電子經由如空氣之類的介質來移動的話,將會比在真空狀態來的困難,所以若想輕松的達成電子放射之移動過程,需將產生電子放射及電子收集之各項元件,也就是燈絲、陰極、柵極、屏極等封裝于玻璃管內,且將其內部成為真空狀態,才能使電子之放射動作達成最高效率,而此玻璃管也就是所謂的電子管。[3]若然真空度不足,更會發出藍光和嚴重影響電子管之工作表現。 發出藍光的原因是被陰極射出的電子擊打管中的空氣,令空氣的原子被激發至激態。



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電子管主要分類及演變



電子管可被分為2大類別,分別是直熱式和旁熱式。

直熱式電子管是較早誕生的。它有一個致命的缺點,那就是陰極容易受到燈絲的溫度而改變特性。當燈絲電壓變動時,或以交流電供應燈絲時,陰極呈現在不穩定的狀態下。[4]

旁熱式電子管作工相對較穩定。由于金屬套筒的體積與儲熱量遠遠大于傳統的燈絲,因此即使燈絲暫時的溫度變動,甚至暫時幾秒鐘的停止加熱,金屬板的溫度變化改變有限,這也就是為什么某些擴大機關機之后,它還能唱十多秒的主要原因,是因為電源供應部分有大容量電容器內部余電未放完.








根據內部結構分類





  • 電子管可被分為真空二極管,三極管,四極管,四極管束射管,五極管....復合管等很多種類別。











五極管符號





復合管符號之一



根據容器結構分為





不同外形的玻璃電子管(提示:點擊圖片看放大圖片)





容器可作為分類的條件。容器通常是由玻璃制。也有是鐵殼制的。圖為鐵殼軍規電子管 6Ж4



典型電子管型號

整流用二極管:12F,81,35W4,25M-K15,5MK9

整流用雙二極管:80,5Z3,5AR4,5U4,6X4,5Y3,83,82

検波用二極管:6AL5,EAA91,6H6

調諧指示管:6E5,EM80

電圧放大用三極管:6C4

電圧放大用雙三極管:12AX7,12AU7,12AT7,12BH7A,6DJ8,6SN7

功率放大用三極管:45,WE300B,2A3,211,845,8045G

功率放大用雙三極管:6336A,6080

功率放大用集射四極管:UY-807,KT88,6L6,6V6

電圧放大用五極管:6AU6,6BA6,6BD6,6267,6SJ7

功率放大用五極管:6F6,6CA7,6BQ5,6550,6AR5,42,30A5,50C5

變頻用七極管:6SA7,6BE6

發射用三極管:3-500Z,3-1000Z

發射用四極管:4CX250B

發射用五極管:6146B,S2001A

6922

旁熱式雙三極小信號管

現主要用在音響的前級/前置音頻放大器,作電壓放大。

代用管為ECC88,6DJ8...



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