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    • 1.电子管工作条件
    • 2.电子管种类
    • 3.电子管发展历史
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电子管

2022/11/30 作者:eefocus_3880508
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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,后来逐渐被半导体材料制作的放大器和集成电路取代,但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”)。

1.电子管工作条件

1. 晶闸管承受反向阳极电压时,不管门极承受何种电压,晶闸管都处于关短状态。

2. 晶闸管承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。

3. 晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何,晶闸管保持导通,即晶闸管导通后,门极失去作用。

4. 晶闸管在导通情况下,当主回路电压(或电流)减小到接近于零时,晶闸管关断。

从晶闸管的内部分析工作过程:

晶闸管是四层三端器件,它有J1.J2.J3三个PN结图1,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管图2

当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此,两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门机电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通,晶体管饱和导通。

设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2;发射极电流相应为Ia和Ik;电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,

晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:

Ia=Ic1 Ic2 Ic0 或Ia=a1Ia a2Ik Ic0

若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia Ig

从而可以得出晶闸管阳极电流为:I=(Ic0 Iga2)/(1-(a1 a2))(1—1)式

硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3所示。

当晶闸管承受正向阳极电压,而门极未受电压的情况下,式(1—1)中,Ig=0,(a1 a2)很小,故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸关处于正向阻断状态。当晶闸管在正向阳极电压下,从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结,从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结,并提高了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅速进行。从图3,当a1和a2随发射极电流增加而(a1 a2)≈1时,式(1—1)中的分母1-(a1 a2)≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia.这时,流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。晶闸管已处于正向导通状态。

式(1—1)中,在晶闸管导通后,1-(a1 a2)≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。晶闸管在导通后,门极已失去作用。

电子管工作条件

2.电子管种类

(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。

电子管种类

3.电子管发展历史

1883年,发明大王托马斯·爱迪生正在为寻找电灯泡最佳灯丝材料,曾做过一个小小的实验。他在真空电灯泡内部碳丝附近安装了一小截铜丝,希望铜丝能阻止碳丝蒸发。但是他失败了,他无意中发现,没有连接在电路里的铜丝,却因接收到碳丝发射的热电子产生了微弱的电流。当时爱迪生正潜心研究城市电力系统,没重视这个现象。但他为这一发现申请了专利,并命名为“爱迪生效应”。

1904年,世界上第一只电子二极管在英国物理学家弗莱明的手下诞生了,这使爱迪生效应具有了实用价值。弗莱明也为此获得了这项发明的专利权。

1906年,美国发明家德福雷斯特(De Forest Lee),在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板,从而发明了第一只真空三极管.

1947年,美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿三人合作发明了晶体管——一种三个支点的半导体固体元件.

1904年,世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生了。弗莱明为此获得了这项发明的专利权。人类第一只电子管的诞生,标志着世界从此进入了电子时代。世界上第一台计算机用1.8万只电子管,占地170m*2,重30t,耗电150kW。

说起电子管的发明,我们首先得从“爱迪生效应”谈起。爱迪生这位举世闻名的大发明家,在研究白炽灯的寿命时,在灯泡的碳丝附近焊上一小块金属片。结果,他发现了一个奇怪的现象:金属片虽然没有与灯丝接触,但如果在它们之间加上电压,灯丝就会产生一股电流,趋向附近的金属片。这股神秘的电流是从哪里来的?爱迪生也无法解释,但他不失时机地将这一发明注册了专利,并称之为“爱迪生效应”。后来,有人证明电流的产生是因为炽热的金属能向周围发射电子造成的。但最先预见到这一效应具有实用价值的,则是英国物理学家和电气工程师弗莱明。

弗莱明的二极管是一项崭新的发明.它在实验室中工作得非常好.可是,不知为什么,它在实际用于检波器上却很不成功,还不如同时发明的矿石检波器可靠.因此,对当时无线电的发展没有产生什么冲击.

此后不久,贫困潦倒的美国发明家德福雷斯特,在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板,从而发明了第一只真空三极管.这一小小的改动,竟带来了意想不到的结果.它不仅反应更为灵敏、能够发出音乐或声音的振动,而且,集检波、放大和振荡三种功能于一体.因此,许多人都将三极管的发明看作电子工业真正的诞生起点.德福雷斯特自己也非常惊喜,认为“我发现了一个看不见的空中帝国”.电子管的问世,推动了无线电电子学的蓬勃发展.到1960年前后,西方国家的无线电工业年产10亿只无线电电子管.电子管除应用于电话放大器、海上和空中通讯外,也广泛渗透到家庭娱乐领域,将新闻、教育节目、文艺和音乐播送到千家万户.就连飞机、雷达、火箭的发明和进一步发展,也有电子管的一臂之力.

三条腿的魔术师电子管在电子学研究中曾是得心应手的工具.电子管器件历时40余年一直在电子技术领域里占据统治地位.但是,不可否认,电子管十分笨重,能耗大、寿命短、噪声大,制造工艺也十分复杂.因此,电子管问世不久,人们就在努力寻找新的电子器件.第二次世界大战中,电子管的缺点更加暴露无遗.在雷达工作频段上使用的普通的电子管,效果极不稳定.移动式的军用器械和设备上使用的电子管更加笨拙,易出故障.因此,电子管本身固有的弱点和迫切的战时需要,都促使许多科研单位和广大科学家,集中精力,迅速研制成功能取代电子管的固体元器件.

电子管的替代产品叫晶体管。

随着科技的发展,人们对生产的机械在体积上向体积越来越小的方向发展,由于电子管的体积大,而且在移动过程中容易损坏,越来越多的表现出其的弊端,于是人们开始寻找和开发电子管的可替代产品.随着后来的晶体管的出现,已越来越多的机械不再使用电子管.晶体管的出现是人类在电子方面一个大的飞跃。

早在30年代,人们已经尝试着制造固体电子元件.但是,当时人们多数是直接用模仿制造真空三极管的方法来制造固体三极管.因此这些尝试毫无例外都失败了.

电子管发展历史

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