电子管应用手册电子管的基础知识详细解析|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

电子管的基础知识详细解析

电子管，是一种最早期的电信号放大器件。被封闭在玻璃容器（一般为玻璃管）中的阴极电子发射部分、控制栅极、加速栅极、阳极（屏极）引线被焊在管基上。利用电场对真空中的控制栅极注入电子调制信号，并在阳极获得对信号放大或反馈振荡后的不同参数信号数据。早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中，近年来逐渐被半导体材料制作的放大器和集成电路取代，但目前在一些高保真的音响器材中，仍然使用低噪声、稳定系数高的电子管作为音频功率放大器件（香港人称使用电子管功率放大器为“胆机”）。

内部结构

1.电子管的阴极

阴极是用来放射电子的部件，分为氧化物阴极和碳化钍钨阴极。一般来说氧化物阴极是旁热式的，它是利用专门的灯丝对涂有氧化钡等阴极体加热，进行热电子放射。寿命一般在1000 ～ 3000 小时。碳化钍钨阴极一般都是直热式的，通过加热即可产生热电子放射，所以它既是灯丝又是阴极。理论上碳化钍钨阴极比氧化物阴极寿命长得多，一般在2000 ～ 10000 小时以上。大功率发射管应用最为广泛的是碳化钍钨阴极，氧化物阴极一般在输出功率为1kW 以下的发射管中应用。

近年来采用网状阴极的大功率发射管较多。网状阴极是用较细的钍钨丝做成圆筒状，其优点是：

1）由于它用很多根钍钨丝编成，所以导流系数较大。

2）易于实现较小的阴栅间距，有利于提高跨导。

3）由于灯丝是网状结构，单根灯丝的电流较小，局部磁场较弱，从而阴极电流所产生的交流声也较小。

2.电子管的栅极

电子管的栅极根据它们在管中所起的作用不同分为一栅、二栅，有时也称为控制栅、帘栅。第一栅的主要作用是控制阴极电流，二栅的作用是屏蔽板极对第一栅的影响。栅极结构关系到本身的机械强度和散热效果，关系到管子可否稳定工作。为了减小电子的渡越时间，栅阴间距作的很短甚至不到1mm , 因此厂商多采用机械强度高、导热系数高、辐射系数好以及溶点高的材料来做栅极，以闭免在很小的间距下发生热碰极。一栅和二栅应严格对栅，这样帘栅对电子截获小，可减小帘栅耗，改善电流分配提高性线。

3.电子管的阳极

阳极是收集阴极发射出来的大部分电子的电极。电子管工作时，由于电子管轰击板极表面，以及其它电极的热辐射，在板极产生大量热能，因其板极的耗散功率密度是每平方厘米几十瓦到几百瓦，这样大的功率密度采用自然辐射或传导的冷却已不能胜任。故须采用强制冷却方式。常用的有风冷、水冷和蒸发冷却等。

电子管引脚

优缺点

由于电子管体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高压电源的缺点，它的绝大部分用途已经被固体器件晶体管所取代。优点：1、电子管负载能力强2、线性性能优于晶体管3、工作频率高4、高频大功率领域的工作特性要比晶体管更好，所以仍然在一些地方（如大功率无线电发射设备，高频介质加热设备）继续发挥着不可替代的作用。

种类

（一）按用途分类

电子管按其用途的不同可分为电压放大管、功率放大管、充气管、闸流管、引燃管、变频管、整流管、检波管、调谐指示管（电眼）、稳压管等。

（二）按电极数分类

电子管按其电极数的不同可分为电压放大管、三极管、四极管、五极管、六极管、七极管、八极管、九极管和复合管等。三极以上的电管又称为多极管或多栅管。

（三）按外形分类

电子管按其外形及外壳材料可分为瓶形玻璃管（ST管）、“橡实”管、筒形玻璃管（GT管）、大型玻璃管（G式管）、金属瓷管、小型管（也称花生管或指形管、MT管）、塔形管（灯塔管）、超小型管（铅笔形管）等多种。

（四）按内部结构分类

电子管按其内部结构可分为单二极管、二极管、双二极三极管、双二极管极管、单三极管、功率五极管、束射四极管、束射五极管、双一极管、二极——五极复合管、又束射四极管、三极-五极复合管、三极-六极复合管、三极-七极复合管、束射功率各处室等多种类型。

（五）按阴极的加热方式分类

电子管按阴极的加热方式可分为直热式阴极电子管（电流直接通过阴极使其达到热电子发射状态）和旁热式阴极电子管（通过阴极旁的灯丝加热阴极）。

（六）按屏蔽方式分类

电子管按屏蔽方式可分为锐截止屏蔽电子管和遥截止屏蔽电子管。

（七）按冷却方式分类

电子管按冷却方式可分为水冷式电子管、风冷式电子管和自然冷却式电子管。

选用

1.按用途合理选择电子管的类型

电子管的种类繁多，功能各异。选用时，应根据应用的电路的具体要求（例如，是电压放大管还是功率放大管）来选择合适的类型及型号。在功率放大器中，电压放大管可选用*、6N8P、6N11.12AX7.6922、6DJ8等型号；电压驱动管可选用12AU7.12AT7、6SN7.6DJ6.6CG7.6NP8.ECC82.6N6等型号；功率输出管可选用KT88.EL34、300B、6650C等型号。

2.根据电路要求选用电子管的主要参数

电子管在使用时应严格遵照产品手册中规定的各极电压值（包括灯丝电压、屏极电压和帘栅极电压等）。选用哪种型号的电子管，还应根据应用电路的工作电压值、电流值等参数而定。所选电子管的各极电压值应与应用电路的工作电压值相同或相近，否则会缩短电子管的使用寿命。

使用中应注意的问题

1.电子管各极的电压应严格按顺序进行接入

即：灯丝-偏压-阳压-帘栅压-激励信号，关机时按相反的顺序进行。电子管的灯丝特别是碳化钍钨灯丝是很脆弱的，频繁的开关机对灯丝的影响是致命的，灯丝的冷态、热态电阻值差异较大，会产生一定的电磁引力，大多数电子管都是在频繁开、关机时碰极。因此在给灯丝加电压最好是逐渐和分档加，对延长管子的使用寿命是很有好处的。

2.灯丝电压应在额定值的允许误差范围内使用

通常允许范围为5 %, 若能保持在±1%内对延长寿命是有利的。氧化物阴极电子管灯丝电压偏高时，会加速氧化钡的分解而缩短阴极寿命；灯丝电压偏低时，钡原子不能迅速地扩散到阴极表面，会使阴极“中毒” 也就是电子管的发射能力不能再恢复。碳化钍钨灯丝阴极的电子管灯丝电压偏高时灯丝中的钍原子会很快蒸发掉，缩短阴极寿命，灯丝电压偏低时，也会使阴极受正离子轰击而失效。实践证明使用直流灯丝电源的发射管，在工作一段时间后把灯丝正负极性变换一次，以使整个阴极能够均匀损耗，同时把灯丝输入端对地接的电解电容极性也随之改变，有助于延长管子寿命。对于使用寿命已知的管子，因阴极发射量不足而功率下降，可适当提高灯丝电压，加大其灯丝电流来延长使用寿命。

3.贮存电子管的库房要求干燥无尘、防潮、防震、通风良好

不得放有易挥发性腐蚀物品。室温在+5℃ ～ +35 ℃之间，相对湿度不大于80%。电子管应垂直放置，阳极向下，管上不得承受重量。贮存期一般不超过3 年，以防真空度下降。长期存放的电子管，内部会放出一些气体，使管内真空度下降，因此在使用时应老炼。将电子管加50 %灯丝电压保持10min～ 15min , 然后加额定灯丝电压保持30min , 然后加偏压，再加50%额定阳极电压保持20min～ 30min , 再将阳极电压加到额定值。此老炼过程可延长管子的使用寿命。一般老炼可将电子管加上灯丝额定工作电压保持2h 以上，但此法不如上面灯丝、阳压分档加压老炼效果好。

4.电子管安装前应检查外观不应有汽泡、油污、裂缝和任

何机械性损伤，金属件不得有锈蚀陶瓷上的污迹可用酒精擦除；金属件上的锈蚀先用沙纸擦除，再用酒精擦净。检查绝缘电阻时应用万用表R×10K档检查即可，用于1KW 以上的管子可用500VMΩ表检查，用于10KW 的大功率管子用1000VMΩ表检查。安装时要小心缓慢地进行，避免受力振动而损坏，要轴向垂直放置，保持阳极的垂直同心度。各极与腔体簧片要接触良好，否则易出现高压打火或管子工作不稳定。

5.工作当中发射管各极都要保持良好的通风和其他冷却

温度过高会降低电子管的寿命，甚至损坏，对于风冷要注意风道畅通防尘；对于水冷系统、蒸发冷却要注意一定要采用软化水或蒸馏水，水量要充足。不允许有堵塞、漏风、漏水、漏气现象。经常检查发射机工作状态，不允许发射机出现高频打火、机器失谐、寄生振荡等现象，尽量避免栅流过大，短时间的栅流过大也可能损坏管子。

延长方法

自70年代电子管放大器复出重登音响舞台以来，已占有一定市场，但在电子管音响产品中，电子管引起的故障－－包括欧美电子管在内，并不少见，使人产生一种电子管寿命短的看法，然而这却往往并非电子管本身的问题，而是电路设计存在缺陷和使用上的问题。须知品质良好的电子管，还得有正确设计的电路，充分的散热，周到的避震。

在使用上，电子管要有良好的通风散热，温度的过热必然缩短电子管寿命，所以要尽可能使电子管保持较低的温度。电子管怕振动，所以采取防震措施尽量避免振动也是很重要的。若做到这两点，电子管的使用寿命至少可提高一倍。为此，电子管设备的周围要有适当的空间，尤其是它的上方，以便有良好的对流通风，可能的话可用风扇帮助散热。

电子管阴极在尚未达到要求温度即加上高压电源时，它的阴极将受到损害，同样会缩短电子管寿命。所以电子管设备若有预热装置的话，一定要使用，例如先开灯丝低压电源预热，后开缓慢施加高压电源。假如没有预热装置，那你不要急着将输入信号接入，可将音量关到最小，待先开机20～30分钟进行温机再使用。如果使用旁热式整流管供给整机高压，那正好提供了简单又有效的高压延时。另外，在正常使用时，不要频繁开关电源。

当然，如果对电子管电路进行正确的设计，避免错误运用，就能使电子管不致“英年早逝”，电子管使用数以千计的聆听时数应是正常的。电路设计中最常见的错误有电子管灯丝与阴极间的电位差过高、电子管屏极或帘栅极电压运用至最大值、电子管控制栅极悬空，电子管灯丝电压过低或过高、电子管安装位置不当造成电极过热及高压电源没有延时装置等。

检测

外观检查

1.观察电子管顶部的颜色正常的电子管，其顶部的颜色是银色或黑色。若顶部已变成乳白色或浅黑色，则说明该电子管已漏气或老化。

2.观察管内是否有杂物轻轻摇动或用手指轻弹电子管玻壳，再上下颠倒几下仔细观察内是否有碎片、白色氧化物、碎云母片等杂物。若电子管内有杂物，则说明该管经过居中烈振动，其内部极间短路的可能性较大。

用万用表检测

1.测量灯丝电压用万用表R×1档，测量电子管的两个灯丝引脚的电阻值，正常值只有几欧姆。若测得阻值为无穷大，则说明该电子管的灯丝已断。

2.检测电子管是否衰老通过用万用表测量电子管阴极的发射能力，即可判断出电子管是否衰老。检测时，可单独为电子管的灯丝提供工作电压（其余各极电压均不加），预热2min左右，用万用表R×100档，红表笔接电子管极阴，黑表笔接栅极（表内1.5V电池相当于给电子管加上正偏栅压），测量栅、阴极之间的电阻值。正常的电子管，栅、阴极之间的电阻值应小于3kΩ。若测得电子管栅、阴极之间的阻值大于3 kΩ，则说明该电子管已衰老。该电阻值越大，电子管的衰老程度越严重。

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电子管8大要点

电子管作为“胆机”和各种电子管设备中的关键性枢纽器件，它的质量与工作状态的好坏，将直接关系到“胆机”的音质质量和设备的工作性能。合理正确地选择和使用电子管很重要，下面就向使用者介绍一些必须要掌握的最基本、最有用的知识和技能。

要点一

选用电子管时，首先应根据具体应用电路的特点和要求，确定选择合适的产品类型。例如，对于一般放大电路来说，前置级要求有较高的电压增益，应选用高放大系数的电压放大三极管或五极管。三极管的噪声较小，但增益低于五极管；五极管虽然增益高，但失真度大于三极管。因此，放大器的最前级通常是选用五极管，后前级一般采用三极管。又如，在工作信号极小的最前级，如果需要附加信号自动压缩或扩展电路，可采用遥截止式五极管。否则，为了避免波形畸变，尤其是在工作信号较大的后前级，应采用锐截止式五极管。再如，当电子管工作在高频电路时，应选用工作频率符合要求、极间电容较小的高频电子管。

其次，应保证所选电子管的各项参数符合应用电路的要求，尤其是极限参数都要留有足够的余量。比如，用于功率放大级的电子管，应根据输出功率的要求来选择。功率放大管中，三极管的失真度小，内阻亦小；而束射四极管具有功率灵敏度高、需要推动功率小的优点。这就是为什么一般的中、小功率放大级多采用束射四极管的原因。又如，当功率放大级为推挽电路时，应选择两只特性完全相同或非常接近的功率放大管（即“配对管”）。一般说来，三极管的一致性较好，比较容易挑选。而束射四极管由于栅丝间的特殊排列，稍有偏离就会引起特性的偏差，所以尽管型号完全相同，但因静态和动态工作特性的不同常会出现较大差异。

要点二

电子管都是通过专门的管座接入工作电路的。常见管座是用陶瓷或电木等绝缘材料做基座，上面有可插入电子管管脚的插孔与焊接电线的焊接片等。管座为配合不同电子管也相应设计成各式各样的，但其插孔数与相应电子管的管脚数一般是一样的。不过有的电子管只有四只脚，但设计也得适用于八脚管座。图1所示为常见国产小型电子管管座实物图，小型7脚、9脚管座的中间装有一个接地用的管座隔离心，而8脚管座的中心有定位孔（带有小缺口的圆洞），与带有中心“管钥”（即定位插脚）的电子管相吻合，插入电子管时以便保证插对位置。

图1 常用电子管管座的识别

管座插孔的排列次序与电子管管脚一致，即在管座反面（焊片朝上）按顺时针方向，从插孔（小型GZC-7或GZC-9型管座）的最大一个间隔左边第一个插孔开始数1、2、3……，或从中心圆洞（GZ-2C型8脚管座）的小缺口所指左边第一个插孔开始数1、2、3……。如果是从管座正面数，则按逆时针方向，从插孔（小型GZC-7或GZC-9型管座）的最大一个间隔右边第一个插孔开始数1、2、3……，或从中心圆洞（GZ-2C型8脚管座）的小缺口所指右边第一个插孔开始数1、2、3……。

选用管座时，注意采用优质的陶瓷制品，劣质的胶木制品与胶纸制品最好不用，因为各种电子管的屏极电压均达数百伏，如果管座的品质欠佳，就容易引起漏电而产生杂声或交流声。同时管座的接插件必须保有良好的弹性，过松、过紧均不理想，特别是小型管座过紧时，容易造成电子管脚弯曲，严重时可能导致管壳开裂或管脚折断。

常用前置放大管多为拇指管或花生管，如6N1、6N2、6N11、12AX7、12AU7、6C1、6J1等，一般应选用GZC型瓷7脚或9脚管座；普通功率放大管一般为瓶形玻璃管（ST管）或筒形玻璃管（GT管），如6P3P、6L6、6CA7、EL34、KT88、6550型等，一般选用GZ-2C型瓷8脚管座；其他功放管如2A3、300B、211、805、807、811、845等，则采用中型瓷4脚与瓷5脚管座。

要点三

“为了延长电子管使用寿命，在实际应用中必须做到“五不要”：

一

是灯丝电压不要超出额定值的±10%，最好限制在±5%内。如果不按规定供给灯丝电压，就会明显缩短电子管的寿命。例如，对于灯丝标称电压是6.3V的电子管，实际工作电压最好控制在5.9～6.6V以内，不得低于或超出5.7～6.9V。过低会造成阴极“中毒”，过高则造成阴极过热，均会缩短电子管的使用寿命。

二

是任何电子管的运用值都不要超出其最大额定值，而且达到极限值的参数不能多于一个，即使是短时间超出极限值，也将影响使用寿命。例如，屏极损耗功率和帘栅极损耗功率超出其最大允许值时，前者会造成屏极赤热、阴极损伤，从而显着缩短电子管寿命；后者超出时，同样会因过热而缩短电子管寿命。

三

是不要忘记和违反电极加电顺序。比如，束射四极管或五极功率电子管在未加屏极电压前，不得先加帘栅极电压，否则帘栅极电流将很大而使管子过热发红，轻者缩短管子寿命，重者导致管子损坏。又如，提倡设置开机阴极预热，即让阴极通电加热到足够温度后，再先加栅极负电压，后加帘栅极、屏极等高压电源，以防止阴极受损，延长使用寿命。

四

是不要采用非垂直方式安装发热量较大的功率管及整流管，以免影响散热和寿命。但普通小型电子管的安装位置，可不受此限制，不论垂直、水平还是倒装都可以。值得注意的是，少数直热式电子管，如2A3、5Y3GT、5U4G型等，因灯丝结构关系，也必须垂直安装。

五

是不要让电子管受到剧烈震动，不要在过于潮湿和高温的环境下使用。剧烈的震动，会使管内各电极位置变动，引起电气参数的改变，造成管子性能下降，从而影响正常工作；严重时会造成电极相碰，致使管子报废。环境温度升高，管壳过热，会导致电子管芯柱玻璃发生电解，并破坏内部消气剂的工作，造成管子过早损坏。由此可见，在安装功率放大管、整流管时，必须注意采取良好的通风措施，以利散热。

要点四

注意合理选择电子管外围阻容元器件，以保证管子稳定可靠地工作。例如，功率放大管的控制栅极电路所接的直流电阻器，其电阻值不得超出厂家说明书或电子管特性手册给出的最大值，以免控制栅极发射电子而产生所谓的逆栅电流（也称栅极反电流），造成输出减小、失真增大和工作不稳定的后果。一般功率管在自给偏压时的栅极电阻器取500kΩ或以下，在固定偏压时的栅极电阻器大多取47～100kΩ。又如，整流电子管在采用电容器输入滤波电路时，滤波电容器的电容量越大，屏极峰值电流也越大。当滤波输入电容器的电容量过大（5Y3GT型管大于40μF）时，必须增大屏极电源阻抗值至特性手册所限定数值以上（5Y3GT型管为50Ω），以限制屏极峰值电流不超过其额定值。

要点五

外界低频电磁波能够穿透电子管的玻璃壳，对内部电极造成干扰。例如，音频放大管在受到干扰时，扬声器会发出交流哼声。为防止低频电磁场的干扰，有些场合采取在管壳外罩上一个专用铝罩的办法，如图2所示。该罩接机壳或公共地端，被称为电子管屏蔽罩。其作用明显，不仅可避免外界电磁波对管内电极造成的影响，而且还可消除由管子电极发射的电磁波对周围其他元器件所产生的干扰。

图2

要点六

掌握一些电子管的使用技巧，对于初学者来说是大有裨益的。例如：在应用多个电子管的设备中，为了便于灯丝供电，应选择统一的灯丝电压（如都为6.3V或都为12.6V）。并且灯丝的供电如果采用交流，对电子管寿命没有影响，但是容易存在引起噪声的缺点；如果采用直流，则具有噪声小的优点，但是存在对电子管寿命有影响的缺点。针对交流与直流供电存在的优、缺点，作为电路的后级管推荐采用交流供电，前级管推荐采用直流供电。另外，使用五极管时，如果稍降低些灯丝供给电压（如从6.3V降至5.8V左右），不仅可以延长管子使用寿命，而且能减少噪声，这对要求高增益、低噪声的前置放大电路非常有益。

又如，将完全相同的两部分封装在同一管壳内的电子管，称为“孪生管”，它实际上是复合管的一种特殊类型，常见的有双二极管和双三极管。当需要两管具有对称性的工作条件时，使用“孪生管”比使用两只独立的电子管更为有利。包括“孪生管”在内的复合管，内部多设置有静电隔离板（如6N1、6N2双三极管），实际运用中应其将连接该隔离板的管脚接机壳或公共地线。再如，工作在高频状态下的电子管，其屏极与栅极间的固有电容（也叫跨路电容），会造成工作不稳定，甚至产生自激振荡。并且管子的跨导越高，这种现象越严重。为此，除合理排列和布线外，必要时可给电子管加以适当的屏蔽，或在电子管管座的屏极与栅极焊片中间，竖一个连接电路公共地线的屏蔽板。

要点七

在实际制作或维修中，经常会遇到电子管相互代替的问题。对于不同型号电子管的代用，应注意选择同类用途、具有相同特性或特性相近的电子管进行替代。例如，老式遥截止中频电压放大管6SK7、功率放大管6V6，可分别用新式小型管6K4和6P1替代。由于这两种替代电子管的管形不同，所以需要更换管座，并改变管脚连线，但其他可不作更动。又如，功率管6P1与6P14特性相近，仅管脚连线不同，因而只要改变管脚连线，就可以互换。

对于工作特性有较大差别的电子管，一般不宜相互代替。如6N1与6N2，虽然管形、电极引出线和用途类别都相同（均属电压放大管），但6N2的放大系数比6N1大得多，互相代替会使电路的增益过高或不足。如一定要代替，必须对电路作适当调整才行。

五极管的增益比三极管大得多，当不需要太高的增益时，可将五极管连接成三极管使用。具体方法是，将帘栅极和屏极连接在一起，也可将抑制栅极（指有单独引出线时）和屏极连在一起，帘栅极与控制栅极连在一起，或将帘栅极、抑制栅极都和屏极连在一起。例如，五极管6J1改接成三极管后，其特性与双三极管6N1的一个三极部分相类似。但是，改接方法不同时，改接后的三极管特性也略有差别。由此可见，必要时五极管也可以替换三极管。同理，五极管和三极管也可以连接成二极管使用。如电子管收音机中，通常将6N2中的一个三极部分连接成二极管来担任检波工作。

综上所述，虽然电子管的类型不同，但只要掌握了它们的工作原理，就可运用自如，在实践中开辟出广阔的运用途径。

要点八

电子爱好者在接触各种收藏级电子管收音机时，不仅可以见到国产电子管，而且还可见到那个时代苏联、美国等国家生产的电子管。虽然有的电子管在外形上各有所异，但许多同一类型管子的参量数值完全相同或比较接近，在维修中是可以互相代用的。附表列举出若干国产电子管与其他国家电子管产品互换使用的对照表，以方便读者参考。

附表常见电子管互换表

要点九

从电子管座上拔出电子管时，必须注意先做到关闭设备电源，待管子的玻璃壳温度降下来以后，再用手去拔出，以免发生烫伤。不论插入或拔出电子管，用力方向均应与管座平面垂直，谨防损坏管脚及管壳。对于无管腰的小型花生管，它的管脚只是一根较粗的引线，强度不是很大，插入管座时，一定要对准各管脚位置，且垂直插入，否则很容易把管脚弄弯；拔出管子时，更要当心管顶的抽气“小辫”不要碰撞到机壳等，而且用力不可过猛、过大，稍许摇晃着往上拔即可。在拔取有管腰的管子时，需要特别注意的是，一定要用手指捏住管腰，稍微摇晃着拔取，切忌只捏着玻璃壳拔管，这样极易将管壳和管腰拔脱。万一不慎发生了这样的事故，可用普通胶水与石膏粉拌合成较稀的糊状物，灌进脱开的缝隙里，把管子放在阴凉通风处，待自然干燥后便可粘结实了。