电子管小常识

一、热电子发射

在电工学里，有关电流的定向是这样的：电子的定向运动形成了电流，那么，这电子又从何而来呢？我们知道，在电子理论当中，有一个“热电子的发射”的现象，说的是，在金属原子中，牌原子核最外层的电子由于原子核对其的吸引导力较小，有的是可以在原子间移动的，这就是我们说的自由电子。尽管其可以移动，受原子核的吸引力也较小，但仍不足以离开金属表面，但我们又同时发现，当温度增高时，这些自由电子的运动速度增大，动能会增加，当其动能大于所需逸出力时，电子会克服原子核的引力而飞离金属表面，这就是“热电子发射”现象。


二、电子管的阴极


1、阴极的种类


电子管中发射电子物体称为阴极，早期的电子管的阴极种类不多，现在由于科技的进步，阴极的种类变得越来越多了，但像碳化阴极、氧化物阴极、钨阴极等仍占主流地位。


钨阴极：顾名思义，这是用钨丝做的阴极，它需要在2300摄氏度左右才会发射较多电子，很显然要达到这样温度能量的消耗会很大的，但钨是很稳定的元素，所以它的稳定性好，且寿命也长，所以多用于大功率发射管中。


碳化阴极：它是在钨丝上敷以碳和氧化钍制成的阴极，它约在1700摄氏度左右发射电子，与钨阴极相比，它的能耗低，但稳定性不如钨阴极且不能工作在高屏压，因此多用于中等功率发射管。


氧化物阴极：它是将锶、钙、钡等氧化物涂在镍丝上而制成的阴极，在大约800摄氏度左右可发射较多电子，这种阴极较前2种的发射电流会大很多，但同时又有工作不稳定、不能工作于高屏压、易受正离子冲击而损害的缺点，所以多用于收讯管或作小功率电子管，发烧友用的电子管也多为氧化物阴极电子管。


2、直热式阴极与间热式阴极


电子管的阴极除了所用材料不同，加热的方式也有不同方式，左边的图已经很形象地描绘出这两种方式的不同。


直热式阴极：阴极就是加热用的灯丝，很显然，要稳定工作，它只适合采用直流供电，以前很多机器就是采用干电池供电（甲、乙电），因为如果采用交流电供电，会出现较大的交流声。


间热式阴极：阴极与灯丝是分开的，它是利用加热灯丝，利用灯丝的高温去烘烤阴极从而完成电子发射任务。通常，阴极做成圆筒状，灯丝置于筒中，这样加热的效率高，加热也均匀。


三、二极管


二极管当然是只有二个电极的电子管，即一个阴极一个屏极（阳极）。装在一个高度真空的玻璃或金属管内而成，此时的阴极用于发射电子，阳极用于收集电子。


二极管有一个很特别的特性，即当阳极电压较低时，阴极尽管在不停地发射电子，但是此时除很少的电子会到达阳极外，更多的电子是聚集在阴极周围，当阳极电压足够高时，这些电子会全部飞向阳极（屏极），屏流也最大，但阳极加上负电压时（低于阴极电压），电子不会流向屏极（同性相斥），当然也就没有屏流了，这就是二极管的单向导电性。也正由于此，它可用作交流电的整流和交流信号的检波。


四、三极管


三极管是在二极管的基本上多了一个电极，即在阴极及阳极间加了一个栅极就构成了三极管，在二极管中，我们发现改变阳极电压可改变屏流，但在三极管中，由于栅极较阳极更靠近阴极，这时会发现即使对栅极和阳极的电压作同样的改变，栅极对屏流的影响都远大于阳极对屏流的影响，也就是说栅极电压一个微小的变化，都会造成屏流的极大变化，正像晶体管中基极电压一个微小的变化都会造成集电极电流极大变化一样，对晶体管而言，这表明晶体管基极对集电极的控制作用，这个作用的大小（比率）就是晶体管的放大能力（β值），同样三级电子管这种栅压对屏流的控制能力，也有一个标准的名词：跨导，这也是三极电子管一项非常重要的参数。


五、四极管、五极管


1、四极管


针对三极管放大因数不够大，屏栅极间电容大，管子不适合高频电路应用的问题，人们又在三极电子管的基本上，发明了四极管，具体构造是在栅极与屏极之间加入一个电子极，称为帘栅极，它通常由金属丝烧制，好处是屏栅之间的电容减小了，放大倍数也增加了（栅极对屏流的控制作用）。


而为解决四极管屏流不够大的问题，人们又发明了束射四极管，尽管电极数没有增加，但内部电极的排列、形状还是作了变化，以致使得束射四极管具有屏流大、帘栅电流小的特点，可用于功率输出较大的场合。


2、五极管


四极管在工作时也有致命的一些缺点，如二次电子发射，屏流也因此在某些范围下降，所以为防止这种现象，设计者又在帘栅极与屏极之间加了一个控制栅极，这就成了一只五极管，它较好地解决了四极管二次电子发射的问题。


五极管的跨导与三极管相似，内阻大、放大因数可达数千倍是它的优点。而五极管中的遥截止五极管（变频管），是比较另类的五极管，它的栅极的结构及绕法比较讲究，成品管多用于收音机中的带自动音量控制的中频放大电路。


六、复合管及其它


复合管是指将不只一个的电子管功能的管芯封装于一个壳体内的电子管的统称，它可以是双极管、双三极管等等。


同样这种复合的概念也引入到其它的电子管中，如以前超外差式收音机变频电路中常用的多栅电子管，即一个电子管中有二个、三个甚至四个以上栅极的电子管。


此外，作为电子管的一个分支，还有用于显示用的影示管（猫眼），多用图形的变化、色彩来显示电路信号电平、音量等的大小，当然还有用于稳压的辉光放电管等等。