电子管特殊应用 电子管——不能忘却的经典

电子管——不能忘却的经典

电子管 曾经是电子电路的主角，被广泛应用在无线电、电子仪器等电路中，如收音机、电视机、示波仪等，它为人类文明的进步做出了不可磨灭的贡献。虽然晶体管 的出现，以其优越的性能迅速在很多领域里代替了电子管，但电子管的工作原理、研制思路、性能等仍然值得我们研究、学习，况且由于电子管负载能力强、线性性能 优于晶体管、在高频大功率区域的工作特性比晶体管要好，因此一些电路中仍然有其身影，比如一些老式的电视机中的显像管，古董级的电子管收音机等。备受推崇的胆机 以其优美的音色、音质 令许多人叹为观止，关键是其使用了电子管，这是晶体管、集成电路无法比拟的，电路结构简单，制作比晶体管机还方便，因此倍受欢迎。还有一些大功率无线电发射机、治疗机、对撞机等仍广泛使用电子管。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、用途对于我们研究电子电路大有裨益。

电子管收音机

显像管电视机

胆机

电子管发展简史

1.1883年伟大的发明家爱迪生 在研制电灯时做了大量的试验，一次他在真空电灯泡内部的炭丝附近安装了一小结铜丝，想阻止炭丝的蒸发，但失败了，他无意发现，没有连接在电路里的铜丝中有了电流，当时爱迪生正在潜心研究电灯，没有研究这个现象，但他为这一发现申请了专利，叫做爱迪生效应 。

2.1904年，世界上第一只电子二极管在英国物理学家费来明 的手下诞生了，这样使得爱迪生效应有了实用价值。费来明获得了这项发明的专利。1907美国发明家德福雷斯特在 二极管的灯丝和极板间巧妙的加入了一个极板，从而发明了具有放大作用的真空三极管。

电子管定义 ：是一种在玻璃等气密性封闭容器中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的吸引作用，以获得信号放大或振荡的电子器件。与晶体管相似的地方就是均有电场的参与，通过阳极（正极）、基极（栅极）控制电流的变化。不同之处是电子管的载流子仅仅是电子，而晶体管有空穴、电子两种，当然还有其它许多不同之处。

电子管最大的特点 ：管子是高度真空状态 ，这样做的目的是为了保证不引起气体电离，导致载流子性质发生变化，特性曲线变差，并且电极氧化寿命缩短。因此漏气的电子管就是损坏的管子，不能继续使用了。电子管的缺点是明显的：体积大、功耗大、发热量大，寿命短、结构脆弱，需要高压电源。

世界上第一台计算机于1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生，用了1.8万个电子管，占地167平方米，重达30吨，耗电150kw。

电子管分类， 同半导体器件一样，聪明的人类根据需要制造出了多种多样的电子管，以适应不同的条件，种类很多，分发很多。

1.按电极数：三极管、四极管、五极管.....九极管、复合管，三极以上的电子管成为多极管

2.按冷却方式：水冷、风冷、自然冷却

3.按内部结构：单二极管、双二极三极管、单三极管等

4.按屏蔽方式：锐截止屏蔽电子管、遥截止屏蔽电子管

5.外形：瓶形玻璃管（ST）、橡实管、筒形玻璃管（GT）、大型玻璃管（G式管）、金属瓷管、小型管（花生管或指形管）、塔形管（灯塔管）、超小型管（铅笔型）

6.阴极的加热方式：直热式（电流直接通过阴极使其达到热电子发射状态）、旁热式（通过阴极旁的灯丝发热）

7.用途:电压放大管、功率放大、混频或变频、整流管、振荡管、检波管、调谐指示、稳压管

电子管细分类

1.空间电荷控制管：收信放大管、发射管、调制管、阻尼管、稳流管、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。

「无线电史话」早期一些很难猜出应用场景的特殊真空电子管

西尔瓦尼亚Sylvania特殊真空电子管

对于大多数固态设备，无论它们是分立元件还是集成电路，通过目视检查来识别其功能几乎是不可能的。训练有素的观察者可以在裸露的模具上使用显微镜，以更好地了解各个部分的功能。记忆库，晶体管，电阻器，电容器等，即使对于工作相对较新的人，通常也很明显。不透明的包覆成型包装和/或极小的特征使任务复杂化。

在真空电子管时代，习惯于使用真空电子管的任何人都可以很容易地查看加热器，阴极，格栅和板的布置（有时是单数，但经常是多个），并弄清楚其功能。专家甚至可以对关键的电气规格做出合理的猜测。当然，这仅适用于具有透明玻璃信封的产品。具有特殊形状的管可能很难猜出该应用场景。

举个例子，这里显示的细长的R-1110“皮拉尼管”就是一个例子。它设计为使用巧妙的原理来测量环境压力，该原理可测量电阻元件随压力的变化，即使它位于密封管内部也是如此。西尔瓦尼亚制造了许多这样的专用真空管，其中许多可以通过网络搜索找到。

西尔瓦尼亚的特殊真空电子管

1945年1月，西尔瓦尼亚，特种管，电子管在工业中的作用越来越多样化。为了满足特殊需要，已经设计了许多类型的管。其中一些尚未广为人知，目前仅限于战争用途。当民用需求再次被优先考虑时，这些以及其他将在现代电子技术的发展中发挥越来越大的作用。下面给出了一些有趣的专用Sylvania管的简要说明：

频闪加速器

631-P1和SN-4型。这两个管子类似，除了前者是为观察运动物体而设计的。后者用于电子继电器工作。它们是冷阴极管。631-P1在低频下会发出尖锐，明亮的红光闪烁。通过在其灯光下观察旋转的物体，会产生“停止”或“缓慢”运动的错觉。因此可以研究，调整和对准快速移动的机器。例如，该管用于General Radio 631-B Strobotac，该设备直接校准后可产生每分钟600-14400次闪光（长度为5-10微秒）。SN-4是一种电子继电器，没有活动部件，最大每秒动作60个脉冲。

上图给出了任一管的基本电路。开关闭合将C2上的电压置于阴极和1号栅极之间，以启动放电。开关断开时，电容器将承担全部直流电压。如图所示，可以使用其他管元件。

皮拉尼管

R-1110。该管可用于测量介于10-1至10-5毫米压力极限之间的真空。皮拉尼（Pirani）原理是测量置于低气压环境中的电线的电阻。由于热传导随压力而变化，因此电流表确定真空度。管尖（开口）密封在要测量的真空室中。冷态时，灯丝电阻约为6.6欧姆，在100 M.A.的电流（真空）下上升到约16欧姆。

图1-Strobotron。光直接从灯管发出。

热电偶管

R-1100。该管可用于与上述类似的应用，并且具有相同的压力测量范围。它也基于随气体压力改变热导率的原理而工作。但是，在该管中，灯丝的中心点是热电偶的热结，其热输出被测量为指示真空度。它的灯丝电阻为1.5欧姆，热电偶电阻为3.5欧姆。像前面的管子一样，其开口尖端被密封以形成被测真空室的一部分。

调节管

R-1159。该管可用于低电流消耗电路中以进行电压调节。其两端的电压会随着流过它的电流而变化，从而保持负载两端的电压。

OB3 / VR90 OC3 / VR105 OD3 / VR150。这三个管可用于需要较高工作电流的电路中。在这种情况下，负载与电子管并联放置，该电子管在电流变化很大的情况下保持恒定的电压。管名称中的第一个代码字母确定工作电流范围，最后一个数字为工作电压。

传真管

R-1130。这是一种冷阴极管，旨在发出精确的3500 6500埃单位的摄影光。

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