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真空管阅读:801

    真空管(Vacuum Tube)是一种电子元件,在电路中控制电子的流动。真空管利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡。在中国大陆,真空管则会被称为“电子管”。在香港和中国广东地区,真空管有时又会被称作“胆”。

分类

    一、依加热方式

    真空管可被分为2大类别,分别是直热式和旁热式。直热式真空管是较早诞生的。它有一个致命的缺点,就是阴极容易受到灯丝的温度而改变特性。当灯丝电压变动时,或以交流电供应灯丝时,阴极呈现在不稳定的状态下。旁热式真空管作工相对较稳定。

    二、按用途分类

    真空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、混频或变频管、整流管、振荡管、检波管、调谐指示管(电眼)、稳压管等。

    三、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。


基本参数

    1.灯丝电压:V;

    2.灯丝电流:mA;

    3.阳极电压:V;

    4.阳极电流:mA;

    5.栅极电压:V;

    6.栅极电流:mA;

    7.阴极接入电阻:Ω;

    8.输出功率:W;

    9.跨导:mA/v;

    10.内阻: kΩ。


工作原理

    真空管具有几个极,由最内层到最外层分别为:灯丝,阴极,栅极,屏极。将一支真空管拆开之后,当点亮灯丝,灯丝温度逐渐升高,虽然是真空状态,但灯丝温度以辐射热的方式传导至阴极金属板上,等到阴极金属板温度达到电子游离的温度时,电子就会从金属板飞奔而出。此时在电子是带负电的,在屏极加上正电压,电子就会受到吸引而朝屏极金属板飞过去,穿过栅极而形成一电子流。刚刚说到栅极犹如一个开关,当栅极不带电时,电子流会稳定的穿过栅极到达屏极,当在栅极上加入正电压,对于电子是吸引作用,可以增强电子流动的速度与动力;反之在栅极上加入负电压,同性相斥的原理电子必须绕道才能到达屏极,若栅极的结构庞大,则电子流有可能全数被阻隔。

    利用栅极可以轻易控制电子流的流量,将输入讯号连接在栅极上,并且加入适当的偏压,并且在屏极串上一个电阻,藉此即可达到讯号放大的目的。真空管也与电晶体一样,具有多种放大组态(事实上,电晶体的放大组态是从真空管延伸过来的应用),结合不同的电子材料如电阻、电感、变压器以及电容等,就可以创造出千变万化的电子产品。别忘了,部电脑可是使用真空管制成的,当然,它只能做简单的加减运算。真空管的管壁内部,有一块类似水银的薄膜黏附在玻璃壁上,这是延长真空管寿命的设计。除了极少部份低压真空管外(并非指工作电压低,而是指真空管内部存在低压气体),大部分的真空管必须抽真空才能正常工作。真空管的接脚为金属脚,虽然以玻璃封装,但玻璃与金属接脚之间仍然有漏气的机会。玻璃管内的金属蒸镀物(即消气剂),会与气体进行作用,它存在的目的就在于吸收气体,以维持真空管内部的真空度。这一层薄薄的金属物氧化之后,会变成白色,表示真空管已经漏气不行了,所以若打破真空管时,这一层蒸镀物质也会变成白色。因此购买老真空管时,也要注意蒸镀物的情况,像水银一样的为佳,若开始苍白、剥落时,就表示这支真空管已经迈入老年了。


优缺点

    由于真空管体积大、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,现在它的绝大部分用途已经基本被固体器件晶体管所取代。但是真空管负载能力强,线性性能优于晶体管,在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)继续发挥着不可替代的作用。

历史

    真空管的历史可溯自灯泡的发明人汤玛斯·爱迪生(Thomas Alva Edison)。1880年某日,他好奇地在灯泡中多放了一个电极,且洒了点箔片,结果发现了奇特的现象:第三极通正电时,箔片毫无反应;但通负电时,箔片随即翻腾漂浮。当时爱迪生不知道此现象的起由,但由于他不经意的发现,这个现象后来被称为爱迪生效应。一直到1901年,欧文·理查森提出定律,说明电子的激发态引起箔片漂浮,后更以此拿到1928年的诺贝尔物理奖。接着约翰·阿布罗斯·佛莱明(John Ambrose Fleming)在1904年发展出二极管,李·德佛瑞斯特(Lee De Forest)更在1907年作出个三极管。

    在二十世纪中期前,因半导体尚未普及,基本上当时所有的电子器材均使用真空管,形成了当时对真空管的需求。但在半导体技术的发展普及和平民化下,真空管因成本高、不耐用、体积大、效能低等原因,被半导体取代了。但是可以在音响、微波炉及人造卫星的高频发射机看见真空管的身影。部份战斗机为防止核爆造成的电磁脉冲损坏,机上的电子设备亦采用真空管。另外,像是电视机与电脑阴极射线管显示器内的阴极射线管以及X光机的X射线管等则是属于特殊的真空管。


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