【康沃真空網(wǎng)】說(shuō)到電子管，許多人把它當(dāng)做古董一樣的存在。在舊電視或者一些收音機(jī)當(dāng)中，我們還能找到電子管的原型。如今電子管的用途已經(jīng)變得越來(lái)越少，很多電器當(dāng)中逐漸用其他的一些元器件來(lái)取代它。
然而作為最早發(fā)明的電信號(hào)放大器件，電子管的出現(xiàn)開啟了人類進(jìn)入電子世界的大門。今天我們就來(lái)聊聊電子管的前世今生。
電子管是是一種電信號(hào)放大器件，內(nèi)部包括被封閉在玻璃容器（一般為玻璃管）中的陰極電子發(fā)射部分、控制柵極、加速柵極、陽(yáng)極（屏極）引線。它利用電場(chǎng)對(duì)真空中的控制柵極注入電子調(diào)制信號(hào)，可以在陽(yáng)極獲得對(duì)信號(hào)放大或反饋振蕩后的不同參數(shù)信號(hào)數(shù)據(jù)。
因?yàn)槠鋬?nèi)部需要抽真空，所以也叫真空管。
提到電子管的發(fā)明，首先需要提到偉大的發(fā)明家愛(ài)迪生。在1880年的一次實(shí)驗(yàn)中，愛(ài)迪生給燈泡多放了一個(gè)電極，并灑了些箔片，他發(fā)現(xiàn)，在燈泡通電情況下，第三極通正電，箔片并無(wú)反應(yīng)，但第三極通負(fù)電時(shí)，箔片會(huì)漂浮起來(lái)。
該現(xiàn)象后來(lái)被歐文?理查森總結(jié)為：高溫真空環(huán)境下，電路陰極會(huì)釋放電子到陽(yáng)極，由此產(chǎn)生電流，反向則不會(huì)。這當(dāng)中，真空環(huán)境內(nèi)分子密度小，相撞產(chǎn)生阻力小得多，電子自然更易運(yùn)動(dòng)。
▲ 來(lái)源：engineering.com
十幾年后，英國(guó)科學(xué)家約翰?弗萊明依據(jù)上述原理，發(fā)明了世界上第一個(gè)真空二極管，也稱電子管。
科學(xué)家們?cè)陉帢O陽(yáng)極之間添加一個(gè)柵極，利用同行電荷相斥，改變電子通過(guò)柵極流量，能夠起到放大作用。由此，三極管誕生。
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電子管中還有燈絲，工作的時(shí)候，給燈絲通上電，燈絲就會(huì)發(fā)熱，然后燈絲把陰極燒熱。陰極上面就會(huì)有比較活躍的電子，這時(shí)候如果在陽(yáng)極上面加上正電，陽(yáng)極就會(huì)把電子吸過(guò)去，形成電流。
在柵極上面加上正電壓，那么對(duì)陰極電子的吸引力就會(huì)加強(qiáng)，電流增大。如果加上負(fù)電，那么吸引力就減小了，電流也就減小了。也就是說(shuō)柵極能控制陽(yáng)極到陰極的電流了，這也是晶體管的功能。
需要注意的是，電子管里面是需要抽真空的。因?yàn)殡娮影l(fā)射的時(shí)候，如果有空氣，電子會(huì)撞到空氣分子，這會(huì)大大降低電流。正是因?yàn)殡娮庸艿倪@種結(jié)構(gòu)，所以體積不會(huì)很小。此外，絕對(duì)真空是做不到的。所以電子管得壽命一般也比較短。
電子管發(fā)明后，被廣泛應(yīng)用于無(wú)線電通信、電話、廣播、電視、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。僅1929年，產(chǎn)業(yè)規(guī)模就超過(guò)10億美金。人類歷史上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC中就使用了17468根電子管。直到20世紀(jì)50年代，絕大部分電子設(shè)備仍在使用電子管。
▲ 20世紀(jì)20年代安置于無(wú)線電發(fā)射機(jī)上的電子管
后來(lái)的事我們也都知道了，體積較大的電子管已經(jīng)滿足不了人類生產(chǎn)設(shè)備逐漸變小的趨勢(shì)，科學(xué)家們也開始尋找和研發(fā)電子管的替代產(chǎn)品，晶體管應(yīng)運(yùn)而生，半導(dǎo)體時(shí)代也由此拉開帷幕。
晶體管是一種固體半導(dǎo)體器件，具有檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制等多種功能。作為一種可變電流開關(guān)，晶體管能夠基于輸入電壓控制輸出電流。下圖為世界上第一枚點(diǎn)接觸式晶體管的原型。
電子管和晶體管的區(qū)別
● 外形：電子管有一層玻璃罩，為電子元件提供了真空環(huán)境；晶體管沒(méi)有玻璃罩，無(wú)需在真空環(huán)境下工作，器件沒(méi)有玻璃罩不易損壞。
● 功能：電子管的功能主要是擴(kuò)大音響設(shè)備的功率，是一種信號(hào)放大器；晶體管是一種多功能的電子器件，能夠集整流、信號(hào)調(diào)制、擴(kuò)大功率、穩(wěn)定電壓為一體，功能齊全。
● 使用效果：電子管使用壽命較短，使用過(guò)程中功耗較大；晶體管使用壽命較長(zhǎng)，功耗較小，散發(fā)出的廢熱較少。
既然晶體管有這么多優(yōu)點(diǎn)，那么是不是說(shuō)明電子管已經(jīng)沒(méi)有什么現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值了呢？其實(shí)不然。電子管因其特性也有自身無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如負(fù)載能力強(qiáng)、線性性能優(yōu)、工作頻率高，在高頻大功率領(lǐng)域的工作特性要比晶體管表現(xiàn)得更好。因此仍然在大功率無(wú)線電發(fā)射設(shè)備、高頻介質(zhì)加熱設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。
▲ 日本TRIODE合并式放大器上的電子管
比如如今的高保真音響器材中，制造商會(huì)使用一些品質(zhì)高、穩(wěn)定性強(qiáng)的電子管作為其重要音頻功率的調(diào)節(jié)器件。我們把這種用電子管制作的音頻放大器叫“膽機(jī)”，在音響領(lǐng)域，電子管可是高端的象征。
