电子管的内部结构与种类分析

电子管曾经是电子电路的主角，被广泛应用在无线电、电子仪器等电路中，如收音机、电视机、示波仪等，它为人类文明的进步做出了不可磨灭的贡献。虽然晶体管的出现，以其优越的性能迅速在很多领域里代替了电子管，但电子管的工作原理、研制思路、性能等仍然值得我们研究、学习，况且由于电子管负载能力强、线性性能优于晶体管、在高频大功率区域的工作特性比晶体管要好，因此一些电路中仍然有其身影，比如一些老式的电视机中的显像管，古董级的电子管收音机等。备受推崇的胆机以其优美的音色、音质令许多人叹为观止，关键是其使用了电子管，这是晶体管、集成电路无法比拟的，电路结构简单，制作比晶体管机还方便，因此倍受欢迎。还有一些大功率无线电发射机、治疗机、对撞机等仍广泛使用电子管。因此有必要继续研究电子管。

电子管收音机

显像管电视机

胆机

电子管发展简史

1.1883年伟大的发明家爱迪生在研制电灯时做了大量的试验，一次他在真空电灯泡内部的炭丝附近安装了一小结铜丝，想阻止炭丝的蒸发，但失败了，他无意发现，没有连接在电路里的铜丝中有了电流，当时爱迪生正在潜心研究电灯，没有研究这个现象，但他为这一发现申请了专利，叫做爱迪生效应。

2.1904年，世界上第一只电子二极管在英国物理学家费来明的手下诞生了，这样使得爱迪生效应有了实用价值。费来明获得了这项发明的专利。1907美国发明家德福雷斯特在二极管的灯丝和极板间巧妙的加入了一个极板，从而发明了具有放大作用的真空三极管。

电子管定义：是一种在玻璃等气密性封闭容器中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的吸引作用，以获得信号放大或振荡的电子器件。与晶体管相似的地方就是均有电场的参与，通过阳极（正极）、基极（栅极）控制电流的变化。不同之处是电子管的载流子仅仅是电子，而晶体管有空穴、电子两种，当然还有其它许多不同之处。

电子管最大的特点：管子是高度真空状态，这样做的目的是为了保证不引起气体电离，导致载流子性质发生变化，特性曲线变差，并且电极氧化寿命缩短。因此漏气的电子管就是损坏的管子，不能继续使用了。电子管的缺点是明显的：体积大、功耗大、发热量大，寿命短、结构脆弱，需要高压电源。

世界上第一台计算机于1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生，用了1.8万个电子管，占地167平方米，重达30吨，耗电150kw。

电子管分类，同半导体器件一样，聪明的人类根据需要制造出了多种多样的电子管，以适应不同的条件，种类很多，分发很多。

1.按电极数：三极管、四极管、五极管。..。.九极管、复合管，三极以上的电子管成为多极管

2.按冷却方式：水冷、风冷、自然冷却

3.按内部结构：单二极管、双二极三极管、单三极管等

4.按屏蔽方式：锐截止屏蔽电子管、遥截止屏蔽电子管

5.外形：瓶形玻璃管（ST）、橡实管、筒形玻璃管（GT）、大型玻璃管（G式管）、金属瓷管、小型管（花生管或指形管）、塔形管（灯塔管）、超小型管（铅笔型）

6.阴极的加热方式：直热式（电流直接通过阴极使其达到热电子发射状态）、旁热式（通过阴极旁的灯丝发热）

7.用途：电压放大管、功率放大、混频或变频、整流管、振荡管、检波管、调谐指示、稳压管

电子管细分类

1.空间电荷控制管：收信放大管、发射管、调制管、阻尼管、稳流管、整流管、稳压管；

2.电子束管：光电图像器件（摄像管）、阴极射线管（示波管等）

3.微波管：磁控管等

4.光敏器件：光电管等

5.离子管;辉光放电管

6.其它;X射线管等。

电子管内部结构

1.阴极，发射电子的源泉；但是在常温下阴极不会发射电子，需要对其加热才能发射电子，这种通过加热的方式进行发射电子叫做电子的热发射。所有的电子管均是采用这种方式来发射电子的；

2.灯丝：用来加热阴极，直热式的灯丝就是阴极，旁热式的灯丝只负责加热阴极；

3.阳极：接收阴极发射的电子，外接电源正极。

4.栅极：控制到达阳极的电子数量；还有抑制栅极、屏栅极；栅极、抑制栅极加负电压，屏栅极加正电压

5.芯柱：支持管内的各个电极以及把各个电极引出管外；

6.云母片：固定电机和维持电极间的相对位置以及有防止管芯振荡的功能

7.吸气剂：用来吸收管内残余的气体，使管内始终保持高真空状态

8.管底;管脚上装引脚，实现电子管的固定、安装，与外电路连接

9.管壳：用来形成真空，固定内部结构

三极电子管结构

电子管的引脚序号确定方法：

具有定位键的电子管：首先把管底向上，然后以定位键左方的第一个为1脚，其余的依次按顺时钟方向确定即可。

小型管：首先把小型管引脚向上，然后以引脚间距离最大的左方一个定为1脚，其余依次按顺时钟方向确定；

典型的双三极管管脚图

电子管管脚识别技巧：电子管管内各电极是通过管脚与外部电路连接的，一旦接错了管脚，会使电路无法工作，甚至烧毁管子。

小七脚、小九脚管管脚排列：在电子管收音机、扩音机中，采用的电子管大多是七、八、九脚。其中常用的七脚管有6A2、6K4、6J1、6J2、6G2、6Z4等；常用的九脚管有6P1、6N1、6P14、6U1、6E1、6E2，由于这两类管子都属于玻璃外壳的小型管子，也称为指形管或花生管，而把它们的管脚称为小七脚、小九脚。这些管子的管脚朝向自己，有两只管脚之间的距离较大，我们称这段较大距离为缺口，把缺口左边第一只管脚数为第一脚，然后按顺时针方向依次为第二、第三。..。如上图典型的双三脚管管脚图。

八脚管，如6P6P、6J8P、5Z3P等，这些管子的管脚之间的距离是相等的，为了防止插错又设了一个中心管钥其定位作用，管钥左边第一个管脚为第一脚，然后顺时针方向依次为第二脚。..。如上图所示。

四脚管、五脚管管脚排列，这些管子的管脚中有两只较粗，为灯丝，把管脚超限自己，左边的粗脚为第一脚，然后按顺时针方向依次为第二脚。..。.

电子管的命名方法分阴极射线管、收信放大管、发射管、光电管等命名方法不一。下面仅以常见的收信放大管说明

由四部分组成：1234，

1表示灯丝电压（v）的数字，如有小数则取其整数部分。

2.表示管子的类型，D-二极管（检波），Z-二极管（小功率整流），H-双二极管，6-双二极管、三极管，B-双二极管-五极管，C-三极管，N-双三极管，F-三极-五极管，S-四极管，J-锐截止五极管和锐截止束射四极管，K-遥截止五极管，T-双四极管或双五极管，P-输出五极管及输出束射四极管，A-变频管，U-三极-六极管-七极管-八极管，E-调谐指示管；

3.表示同类产品序号的数字；

4.表示结构形式的字母，p-玻璃管，k-陶瓷管，j-橡实管-小型管-无代号，超小型管-直径大于11mm-g，直径11-8mmb，直径4mm-8mma，直径＜4mmr，锁式管s，盘封管d

如5Z4P：双二极管整流管

6N9P：间热式双三极管

二极电子管

二极电子管结构：阳极、阴极、灯丝、真空管组成，也叫真空二极电子管，是最先被发明的。灯丝的作用是加热阴极，使其内部热运动增强，阴极是由金属组成，我们知道金属内的自由电子的运动受温度影响较大，当温度增加时会有自由电子从其表面逸出，这就叫做电子的热发射，不同金属的热发射电子的能力不同，我们在阴极上涂抹容易发射电子的物质。当中阳极施加正电压后，就会在阳极、阴极之间形成电场，电场方向由阳极指向阴极，阴极逸出的电子就会在电场力的作用下向阳极运动，这样就形成了电流，电流方向由阳极指向阴极，与自由电子运动方向相反。当在阳极施加负电荷后，会阻挡电子的运动，这样就不会形成电流，这就是二极电子管的工作原理，它有很好的单向导电性，这一点上比晶体二极管要强，但其可以通过的电流较小，阳极电压较高。用它的这个特性可以用来整流，为了发挥其整流效果，人们将阳极做成两个这样就可以组成双二极管，共用一个阴极，可以用来做全波整流。

旁热式二极电子管

三极电子管：在二极电子管的阳极和阴极之间靠近阴极的地方加装第三电极g（栅极），就形成了三极管。利用栅极来控制阴极向阳极发射电子的数量。其和晶体三极管的对应关系：阴极相当于发射极，栅极相当于基极，阳极相当于集电极，其电路组成如同晶体三极管基本放大电路，不过栅极加的是负偏压。三极电子管的缺点是极间电容大，放大系数低。

三极电子管

电子三极管放大电路

四极管：如果真三极管的阳极和控制栅极之间，另加一个栅极就构成了四极管，这个栅极称为屏栅极，其上加固定的正电压。四极管的缺点是阳极特性曲线存在下凹现象，使其工作范围受到了影响，单一的四极管已经被淘汰了。

五极电子管和束射四极管

五极电子管是在三极管的基础上，再增加两个栅极，成为具有三个栅极的电子管，g1称为控制栅极，g2称为屏栅极，g3称为抑止栅极。其特殊的结构使得极间电容减小，放大系数增加；

束射四极管和五极电子管的不同之处是，它不用抑止栅极，而在阳极和屏栅极之间，装置了一对和阴极相连的聚束板，使其具有较大的功率。

复合电子管;将两个或三个独立的电子管合并装在一个管壳内，就形成了复合管

电子射线示波管，广泛应用在电子示波仪中作为显示电学量变化的波形，分：电子枪、偏转板、荧光屏，控制电子流运动轨迹的是电场；

显像管：电子枪、偏转线圈、高压极、荧光屏，控制电子流运动轨迹的是电场和磁场。