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電子管​結(jié)構(gòu)及種類(lèi)和在儀表應(yīng)用中的歷史

電子管又稱(chēng)回管，是一種在器閉的坡調(diào)管或金解管內(nèi)產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，并通過(guò)電場(chǎng)對(duì)處于直空或特殊稀薄氣體中的電子流進(jìn)行有效控制，以完成整流，檢波，信號(hào)放大或振蕩等任務(wù)的電子器件，電子管是第二代電子技術(shù)的主要器件，它歷史悠久，目前在高保真音響器材、廣謹(jǐn)電臺(tái)發(fā)射機(jī)等設(shè)備上仍發(fā)擇著獨(dú)特的作用。

石英晶體振蕩器簡(jiǎn)稱(chēng)晶振，采用高品質(zhì)的人造石英晶體材料制造，是一種專(zhuān)用于穩(wěn)定頻率和選擇頻率的電譜振元件，陶譽(yù)流波器采用壓電陶瓷材料制適，具有“選頻”特性，是專(zhuān)用于各種濾波電路的電譜振元件，由于兩者《包括前面已介紹過(guò)的壓電陶譽(yù)片)均依單自身材料的“壓電效應(yīng)原理工作，所以可筑稱(chēng)為壓電元件。

歷史悠久的電子管

電子管(英文名稱(chēng)electron tube)在港臺(tái)地區(qū)通稱(chēng)“膽”,是一種在密閉的玻璃管或金屬管內(nèi)產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，并通過(guò)電場(chǎng)對(duì)處于真空或特殊稀薄氣體中的電子流進(jìn)行有效控制，以完成整流、檢波、信號(hào)放大或振蕩等任務(wù)的電子器件。因電子管的密閉管殼內(nèi)除了被抽成真空外，還有一些管殼內(nèi)被充入了少量的惰性氣體或汞蒸氣，所以電子管有真空管(vacuumtube)和充氣管(gas filled tube)之分。常用電子管絕大多數(shù)為真空管。

電子管作為一種歷史悠久的電子器件，在電子技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，做出過(guò)很大貢獻(xiàn)。后來(lái)由于半導(dǎo)體器件的問(wèn)世及快速發(fā)展，電子管逐步讓位并退出越來(lái)越多的領(lǐng)域。目前在一些高保真音響器材中，仍然使用電子管作為音頻功率放大器件，尤其受到音響“發(fā)燒友”的追捧和青睞。

結(jié)構(gòu)及特性

電子管的種類(lèi)很多，用途也各不相同。但由于它們幾乎都是利用電場(chǎng)對(duì)真空中的自由電子傳輸進(jìn)行有效控制的器件，所以盡管在結(jié)構(gòu)上各有特點(diǎn)，但其基本部件卻有許多相同之處，大體上都是由基座、加熱燈絲、電極和管殼組成。其中，電極是電子管的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，通常有陰極、屏極和柵極3種電極，它們都是由各種不同的金屬或合金(如鎳、鉬、鎢、鉻、銅、鐵及其合金)制成。

圖所示是常用小型電子管的結(jié)構(gòu)圖。由圖可知，陰極位于電子管的中央，為鋸齒形或圓筒形狀，其任務(wù)是被燈絲加熱后發(fā)射電子。屏極(亦稱(chēng)陽(yáng)極或板極)位于各電極的最外層，有平板形、矩形、圓筒形和橢圓形等幾種，其任務(wù)是接收從陰極發(fā)射來(lái)的電子，形成屏極電流。柵極是用很細(xì)的金屬絲或金屬網(wǎng)做成的圓筒形、橢圓形或矩形柵欄，它位于陰極與陽(yáng)極之間，其作用是控制從陰極發(fā)射出來(lái)、并最終到達(dá)屏極的電子數(shù)量，實(shí)現(xiàn)最基本的放大電壓信號(hào)功能。

圖小型電子管結(jié)構(gòu)圖

不同類(lèi)型的電子管，柵極的層數(shù)也不同，三極管只有一個(gè)柵極(即控制柵極)。在三極管的柵極和屏極間加入一個(gè)網(wǎng)狀電極——簾柵極，就構(gòu)成了放大能力大幅提升、可用于高頻電路的普通四極管。在四極管的簾柵極和屏極之間再加入一個(gè)網(wǎng)狀電極——抑制柵極，就構(gòu)成了能夠抑制屏極“二次電子發(fā)射”、使屏極特性曲線起始段變得平滑的五極管。還有一種常用的束射四極管(也叫集射四極管),它是指有陰極、控制柵極、簾柵極、屏極和集射屏的四極管，其中集射屏裝在簾柵極和屏極之間，并與陰極相聯(lián)，可使電子流從集射屏的開(kāi)口處集中射向屏極，不僅增大了屏流，而且同樣能夠有效地抑制屏極的“二次電子發(fā)射”,進(jìn)一步增強(qiáng)放大能力。束射四極管幾乎全部是能夠產(chǎn)生較大屏極電流的功率管，其放大能力明顯優(yōu)于普通三極管，綜合性能高于五極管，使用非常普遍。如果電子管內(nèi)部一個(gè)柵極都沒(méi)有，就構(gòu)成了只有陰極和屏極、具有整流或檢波作用的二極管。

電子管的陰極加熱方式可分為直熱式和旁熱式(也稱(chēng)間熱式)兩種，直熱式電子管的陰極和加熱燈絲“合二為一”,而旁熱式電子管的陰極和加熱燈絲是彼此靠近且分離的。當(dāng)電子管控制柵極的柵圈間距相等時(shí)，其屏極電流隨柵極電壓的變負(fù)而具有較陡的截止特性，被稱(chēng)作銳截止管；當(dāng)柵圈的間距有疏密時(shí)，其屏極電流隨柵極電壓變負(fù)時(shí)截止較慢，被稱(chēng)為遙截止管或“變跨導(dǎo)管”“變μ管”。

電子管的各電極安裝在絕緣基座上，并被密封在抽去空氣的真空管殼內(nèi)。管殼幾乎都采用了玻璃外殼，但也有外加金屬外殼的。需要說(shuō)明的是，由于制造工藝、雜質(zhì)附著以及材料本身等原因，電子管內(nèi)會(huì)殘留微量余氣，為保證管內(nèi)真空度，成品管都在管內(nèi)安置或在管內(nèi)壁涂敷了一層消氣劑(也稱(chēng)吸氣劑、除氣劑)。消氣劑一般使用摻氮的蒸散型鋯鋁或鋯釩材料。為便于使用和增加一致性，常將兩只相同的電子管或不同的兩個(gè)電子管合裝在一個(gè)管殼內(nèi)，這就是所謂的“復(fù)合管”。