二极管工作原理,电子管工作原理分析图( 三 )


如此,电子管似乎就稳定许多了,由于金属套筒的体积与储热量高高大于传统的灯丝,因此即使灯丝暂时的温度变动,甚至暂时几秒的停止加热,金属板的温度变化改变有限,这也就是为什么某些电子管机关机之後,它还能唱个十几秒的主要原因 。既然阴极与灯丝独立,阴极板必须由灯丝间接加热,于是灯丝再度改成钨丝材质,以求耐久性,并在钨丝外层涂上一层白磁,一方面绝缘,另一方面也有定型的效果 。由于间接加热效果较差,阴极金属板上会涂上钍、钡或其他有利于电子发散的物质 。也因此,电子管的金属极板看起来总是灰黑色,不像正常的金属板,也由于制作组装时必须仰赖手工,因此金属板上总会留下许多细小的刮痕,用家购买电子管时不必意外担心 。
直热式电子管与旁热式电子管使用上的差异呢?对于一般使用者而言是不必在乎直热式电子管与旁热式电子管的不同,但对于设计者而言,旁热式电子管由于间接加热的关系,灯丝电流通常较大,而且旁热式的结构必须对阴极金属板加温,因此开机后有一段缓慢的加温期,如果是前级,则必须做好延时设计,以免开机的脉冲伤了后级 。
依据发展的过程来看,最早的电子管当然是直热式的设计,二极管是首先被发展出来的,二极管的功能犹如现在的二极晶体管,具有整流以及收音机内部检波的功能,二极管经过适当的设计,也可以成为稳压管 。由于电子管的工作原理很简单,因此第一支电子管被成功的制造出来之後,就有许多科学家加入研发的工作 。第一支三极管在l907年被一位美国科学家成功制造,从此便开启了无线电时代的来临,告别留声机,进入扩大机时代 。

二极管工作原理,电子管工作原理分析图


电子管的工作原理
现在,我们更进一步来看看最简单的电子管工作原理 。
将一支电子管拆开之後,绘於附图之中,从图可知,当点亮灯丝,灯丝温度逐渐升高,虽然是真空状态,但灯丝温度以辐射热的方式传导至阴极金属板上,等到阴极金属板温度达到电子游离的温度时,电子就会从金属板飞奔而出 。此时在电子是带负电的,在屏极加上正电压,电子就会受到吸引而朝屏极金属板飞过去,穿过栅极而形成一电子流 。栅极犹如一个开关,当栅极不带电时,电子流会稳定的穿过栅极到达屏极,当在栅极上加入正电压,对于电子是吸引作用,可以增强电子流动的速度与动力;反之在栅极上加入负电压,同性相斥的原理电子必须绕道才能到达屏极,若栅极的结构庞大,则电子流有可能全数被阻隔 。
利用栅极可以轻易控制电子流的流量,将输入讯号连接在栅极上,并且加入适当的偏压,并且在屏极串上一个电阻,藉此即可达到讯号放大的目的 。电子管也与晶体管一样,具有多种放大形式(事实上,晶体管的放大形式是从电子管延伸过来的应用),结合不同的电子材料如电阻、电感、变压器以及电容等,就可以创造出千变万化的电子产品 。
观察电子管的管壁内部可以看到一块类似水银的薄膜黏附在玻璃壁上,这是延长电子管寿命的设计 。除了极少部份低压电子管外(并非指工作电压低,而是指电子管内部存在低压气体),大部分的电子管必须抽真空才能正常工作 。电子管的接脚为金属脚,虽然以玻璃封装,但玻璃与金属接脚之间仍然有漏气的机会 。玻璃管内的金属蒸镀物(即消气剂),会与气体进行作用,它存在的目的就在于吸收气体,以维持电子管内部的真空度 。这一层薄薄的金属物氧化之後,会变成白色,表示电子管已经漏气不行了,所以若打破电子管时,这一层蒸镀物质也会变成白色,因此购买老电子管时,也要注意蒸镀物的情况,像水银一样的为佳,若开始苍白、剥落时,就表示这支电子管已经迈入老年了 。

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