小電科普|電子管的前世今生

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第一次課上給同學(xué)們展示了電子管，相比越做越小的晶體管，電子管顯得更加有年代感和視覺(jué)沖擊感。那么今天小電就收集一些電子管的資料擴(kuò)展一下大家認(rèn)知吧。




電子管是一種在密閉真空玻璃容器中，金屬氧化物受熱產(chǎn)生自由電子，利用電場(chǎng)對(duì)電子的控制作用，微弱信號(hào)能被放大的電子器件。在高端音響器材中，電子管常作為音頻放大器件。




電子管放大電路具有豐富的偶次諧波，給人溫暖、柔順、通透、音樂(lè)味濃的特點(diǎn)，深受音樂(lè)發(fā)燒友喜愛(ài)，中國(guó)香港地區(qū)的發(fā)燒友常常稱(chēng)電子管為“膽管”。

    電子管的發(fā)展是一段曲折而富有樂(lè)趣的歷程。愛(ài)迪生是19世紀(jì)最偉大的發(fā)明家之一,他發(fā)現(xiàn)的“愛(ài)迪生效應(yīng)”使人類(lèi)步入了電子時(shí)代。


    愛(ài)迪生效應(yīng)，是愛(ài)迪生1883年5月13日發(fā)現(xiàn)的，但卻要從1877年說(shuō)起。這一年愛(ài)迪生發(fā)明碳絲電燈之后，應(yīng)用不久即出現(xiàn)了壽命太短的問(wèn)題，愛(ài)迪生千方百計(jì)設(shè)法改進(jìn)，1883年他忽發(fā)奇想：在燈泡內(nèi)另行封入一根銅線(xiàn)，也許可以阻止碳絲蒸發(fā)，延長(zhǎng)燈泡壽命。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，碳絲雖然蒸發(fā)如故，但他卻從這次失敗的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)稀奇現(xiàn)象，即碳絲加熱后，銅線(xiàn)上竟有微弱的電流通過(guò)。銅線(xiàn)與碳絲并不聯(lián)接，哪里來(lái)的電流？難道電流會(huì)在真空中飛渡不成？在當(dāng)時(shí)，這是一件不可思議的事情，敏感的愛(ài)迪生肯定這是一項(xiàng)新的發(fā)現(xiàn)，并想到根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)也許可以制成電流計(jì)、電壓計(jì)等實(shí)用電器。為此他申請(qǐng)了專(zhuān)利，命名為“愛(ài)迪生效應(yīng)”。下圖即為“愛(ài)迪生效應(yīng)”示意圖。


    1904年英國(guó)電氣工程師弗萊明（J.Fleming）在“愛(ài)迪生效應(yīng)”的基礎(chǔ)上，在真空燈泡里安置碳絲和銅板，作為陰極和屏極，實(shí)現(xiàn)電子單向流動(dòng)，從而發(fā)明了世界上第一只電子管，這就是具有檢波和整流功能的真空二極管。



    1906年美國(guó)工程師德·福雷斯特（D.Forest）, 在真空二極管內(nèi)放置柵欄式的金屬網(wǎng)，用于控制陰極與屏極之間的電流；柵極微弱的電流變化會(huì)引起屏極較大電流變化，而且變化波形與柵極電流完全一致，這是真空三極管的放大作用（見(jiàn)下圖）。真空三極管的發(fā)明為電子技術(shù)的發(fā)展翻開(kāi)新的篇章，是電子工業(yè)真正的發(fā)展起點(diǎn)。


    1912—1920年，美國(guó)西電公司（Western Electric，簡(jiǎn)稱(chēng)WE）研制出具有實(shí)用性的球形電子三極管，發(fā)燒友稱(chēng)之為“洋蔥頭”電子管。


    1924年美國(guó)RCA公司（Radio Corporation of America）研制出效率較高的三極真空電子管，這種古典管在第一次世界大戰(zhàn)中得到廣泛應(yīng)用。



    1940年，相繼研發(fā)出高效率、大功率電子管，這種電子管的屏極電壓高，一般在1000V以上，體積比較龐大，目前常用的高功率電子管有211、212、805、811、813、833、845等。

    20世紀(jì)40年代，我國(guó)開(kāi)始試制各種電子管，后來(lái)成為世界上電子管生產(chǎn)大國(guó)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電子管有：曙光、桂光、天津、北京、上海、南京等品牌，型號(hào)有6N1、6N2、6N3、6N4、6N8P、6N11等電壓放大管，6P1、6L6、6P3P、6P14、6V6、807等功率管，2A3、300B、805、811、211、845等直熱式功率管。


    電子管十分笨重，且能耗大、壽命短、噪聲大、制造工藝復(fù)雜。20世紀(jì)60年代，微電子學(xué)、半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，使得晶體管以體積小、重量輕、耗電省等優(yōu)點(diǎn)，逐漸取代了電子管，電子管在各行各業(yè)逐步銷(xiāo)聲匿跡，幾乎消失在人們的視線(xiàn)中。關(guān)于電子管的教科書(shū)也很難尋覓，年青一代對(duì)電子管更是感覺(jué)陌生和神秘。
    但是電子管單端甲類(lèi)功放偶次諧波豐富，對(duì)刺耳的數(shù)碼聲能起到潤(rùn)色與柔化的作用，能使音色變得溫順柔和，音樂(lè)韻味濃郁，使人久聽(tīng)不厭。一些電子管生產(chǎn)廠(chǎng)家針對(duì)音響領(lǐng)域，在原參數(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)出一系列精品，也是發(fā)燒友愛(ài)不釋手的珍品。






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