金(jin)屬(shu)包絡(luo)真空管(guan)二(er)極(ji)管

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最(zui)近(jin)，我們(men)看(kan)到了電氣設(she)備領(ling)域(yu)的許(xu)多(duo)技術(shu)進(jin)步(bu)。如今(jin)，我(wo)們可以找(zhao)到壹堆晶(jing)體(ti)管來創(chuang)建(jian)邏(luo)輯(ji)門(men)並(bing)實(shi)現計(ji)算。

但是，在晶體(ti)管和(he)直(zhi)流電發(fa)明之前(qian)，計算機(ji)就已(yi)經(jing)存(cun)在了。盡管(guan)這(zhe)種(zhong)最早(zao)形式(shi)的計(ji)算(suan)機(ji)如此(ci)龐(pang)大，但它(ta)在 20 世(shi)紀占(zhan)據了整個(ge)房間並(bing)重達數千(qian)磅。 

真空管(guan)二(er)極(ji)管在(zai)這些龐然(ran)大物的計(ji)算(suan)機(ji)中(zhong)扮(ban)演著晶(jing)體(ti)管的角(jiao)色(se)。盡(jin)管晶(jing)體(ti)管運行著現代電子設(she)備的世(shi)界(jie)，但(dan)真空二(er)極(ji)管仍(reng)有其(qi)用(yong)途。

因(yin)此(ci)，在(zai)本(ben)文(wen)中(zhong)，我(wo)們將(jiang)展示有(you)關真空管(guan)二(er)極(ji)管的所(suo)有(you)信(xin)息(xi)、它的工作原(yuan)理、它的類(lei)型(xing)和(he)適(shi)用(yong)於您(nin)的PCB 的應用以(yi)及(ji)它的特(te)性(xing)。 

讓(rang)我們開始(shi)！

真空管(guan)

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什麽(me)是(shi)真空管(guan)二(er)極(ji)管？

在(zai)晶體(ti)管約(yue)翰爵(jue)士(shi)時(shi)代之(zhi)前，Ambrose Fleming 在(zai) 1904 年(nian)創(chuang)造了我們所(suo)知的真空管(guan)。 Lee De Forest 爵(jue)士(shi)（來自(zi) 17 世紀）是另壹個(ge)不(bu)可忽視的名(ming)字(zi)，尤(you)其(qi)是(shi)與真空管(guan)二(er)極(ji)管相(xiang)關的收(shou)音(yin)機(ji)和(he)燈絲。

真空管(guan)是(shi)壹種裝(zhuang)置(zhi)，它阻止(zhi)單個(ge)電子從壹個(ge)方(fang)向(xiang)（陽(yang)極(ji)到陰(yin)極(ji)）的電流流動，同時允許(xu)電流在另(ling)壹個(ge)方(fang)向(xiang)（陰(yin)極(ji)到陽(yang)極(ji)）流動。

現在(zai)，真空二(er)極(ji)管是(shi)產生(sheng)和(he)控(kong)制自由電子的真空管(guan)的最(zui)簡(jian)單(dan)形式(shi)。此(ci)外(wai)，真空二(er)極(ji)管有(you)兩(liang)個(ge)電極(ji)，我們(men)稱為陰(yin)極(ji)和(he)陽(yang)極(ji)。陽(yang)極(ji)用作電子收集(ji)器，而(er)陰(yin)極(ji)用作電子發(fa)射器。它還(hai)可(ke)以(yi)作為帶有單向(xiang)閥的 1.4 伏(fu)燈絲工作，同時支持(chi)加(jia)熱燈絲和(he)細(xi)長(chang)燈絲。

另(ling)外，陰(yin)極(ji)在靜電場(chang)放電期(qi)間可(ke)以是(shi)正(zheng)極(ji)或負(fu)極(ji)。換(huan)句(ju)話(hua)說，它(ta)具(ju)有(you)很好的場(chang)致發(fa)射特性。

陽(yang)極(ji)是由鎳或鐵制成的空(kong)心(xin)金(jin)屬(shu)圓柱(zhu)體(ti)。但是，在高功(gong)率(lv)情(qing)況(kuang)下(xia)，您(nin)會(hui)發(fa)現(xian)含(han)有(you)鉬(mu)、石(shi)墨(mo)或鉭的陽(yang)極(ji)，因為高功(gong)率(lv)事件會(hui)損壞(huai)鎳或鐵陽(yang)極(ji)。此(ci)外(wai)，陽(yang)極(ji)比陰(yin)極(ji)大，可以(yi)在不(bu)大幅升高(gao)溫度(du)的情(qing)況(kuang)下(xia)散熱。因此(ci)，您(nin)不(bu)能(neng)將陽(yang)極(ji)視為具(ju)有(you)弱電流的陽(yang)極(ji)。

另壹方(fang)面，陰(yin)極(ji)由簡(jian)單(dan)的鎢絲或釷鎢組成。此(ci)外(wai)，帶有場(chang)線(xian)的陰(yin)極(ji)可以(yi)是氧(yang)化(hua)鋇或氧化(hua)鍶塗(tu)層(ceng)的鎳管。此(ci)外(wai)，氧化(hua)物塗(tu)層(ceng)陰(yin)極(ji)顯示(shi)出(chu)更(geng)好(hao)的發(fa)射效(xiao)率(lv)。

真空管(guan)二(er)極(ji)管的工作原(yuan)理

在研(yan)究(jiu)真空二(er)極(ji)管的工作原(yuan)理時，了解電子從表面逸出(chu)的方(fang)式(shi)的有(you)效(xiao)性很重要。

加熱材(cai)料每(mei)單位(wei)面積可以發(fa)射的電子流數量(liang)與(yu)常(chang)數(shu)“b”和(he)絕(jue)對(dui)溫度(du)有關。常(chang)數(shu)“b”表示初級電子如何(he)逃(tao)離表面。

因此(ci)，由此(ci)，我(wo)們可以推(tui)導出(chu)離開外(wai)表面的電流方(fang)程為：

I = AT²ε (–b/T)

流出(chu)外(wai)表面的電流方(fang)程

在哪(na)裏(li)： 

I – 以安(an)培(pei)為單位(wei)的電流

A – 發(fa)射材(cai)料種(zhong)類(lei)的常(chang)數(shu)

T – 絕對溫度(du)

b – 電子離開外(wai)表面所(suo)需(xu)的功(gong)

Walter H. Schottky 和(he) Thomas Edison 的發(fa)明也支持(chi)上(shang)述(shu)等(deng)式(shi)。

高(gao)真空管(guan)二(er)極(ji)管

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大多數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)，真空熱電子管二(er)極(ji)管的工作原(yuan)理類(lei)似於現代電子管。但(dan)尺寸更大。此(ci)外(wai)，它還(hai)具(ju)有(you)壹個(ge)真空容(rong)器，其(qi)陽(yang)極(ji)和(he)陰(yin)極(ji)連(lian)接在(zai)電壓源上(shang)。

陽(yang)極(ji)和(he)陰(yin)極(ji)電壓

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陽(yang)極(ji)（正極(ji)端子）處(chu)理正電壓。因(yin)此(ci)，它(ta)適(shi)用(yong)於熱電子發(fa)射原(yuan)理。此(ci)外(wai)，燈絲加(jia)熱陰(yin)極(ji)（負(fu)極(ji)端子）並(bing)允許(xu)發(fa)射電子。這些發(fa)射的電子然後(hou)被吸引到陽(yang)極(ji)。但是(shi)，如果陽(yang)極(ji)接收(shou)到的正(zheng)電壓不(bu)夠，它就不(bu)會(hui)從陰(yin)極(ji)吸引電子。

電燈絲

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出(chu)於這個(ge)原(yuan)因，壹團看(kan)不(bu)見的電子會(hui)在陽(yang)極(ji)和(he)陰(yin)極(ji)之間的空(kong)間中(zhong)積聚，從(cong)而(er)產生(sheng)空間電荷。空間電荷排斥離開陰(yin)極(ji)的其(qi)他(ta)電子。因此(ci)，停止電子發(fa)射和(he)電流通過(guo)電路的流動。

但是(shi)，如果陽(yang)極(ji)和(he)陰(yin)極(ji)之間施(shi)加的電源電壓足(zu)夠(gou)高，那(na)麽(me)空(kong)間電荷效(xiao)應將被緩(huan)慢中(zhong)和(he)。這(zhe)樣(yang)，流向(xiang)陽(yang)極(ji)的電子將是(shi)自(zi)由的。因(yin)此(ci)，電子可以(yi)在(zai)真空外(wai)殼(ke)的玻璃(li)外殼(ke)內穿(chuan)過真空。出(chu)於這個(ge)原(yuan)因，沒(mei)有(you)什麽(me)能(neng)阻止(zhi)電子的發(fa)射，從而(er)允許(xu)電流從陽(yang)極(ji)自由流動到陰(yin)極(ji)。

此(ci)外(wai)，隨著陽(yang)極(ji)上(shang)施(shi)加(jia)的電壓增(zeng)加，電流也會(hui)增(zeng)加。最(zui)終(zhong)，空間電荷完全消失(shi)，陽(yang)極(ji)從陰(yin)極(ji)獲(huo)得最(zui)大發(fa)射。

筆記：

增(zeng)加陰(yin)極(ji)電子發(fa)射的唯(wei)壹方(fang)法(fa)是增(zeng)加陰(yin)極(ji)的溫度(du)。它還(hai)增(zeng)加了(le)電子的能(neng)量，允許(xu)更(geng)多(duo)的電子離開陰(yin)極(ji)。

盡管(guan)真空二(er)極(ji)管的所(suo)有(you)區(qu)域(yu)都帶有空間電荷，但它在(zai)陰(yin)極(ji)區(qu)域(yu)非(fei)常(chang)重要。為什麽(me)？因(yin)為它決定(ding)了關鍵(jian)元素——包括最(zui)大排放。

相反(fan)，如果陽(yang)極(ji)處(chu)理負(fu)電壓，則(ze)不(bu)會(hui)有電子流動——因為它不(bu)會(hui)很熱。此(ci)外(wai)，離開加(jia)熱陰(yin)極(ji)射線管的電子不(bu)會(hui)移(yi)動到陽(yang)極(ji)。這個(ge)過程(cheng)在(zai)陽(yang)極(ji)和(he)陰(yin)極(ji)射線管之(zhi)間積累了很強的空(kong)間電荷。由於空間電荷的強烈排(pai)斥(chi)，所(suo)有(you)電子都移(yi)回陰(yin)極(ji)。因此(ci)，沒(mei)有(you)電流流過電路。

真空二(er)極(ji)管的特(te)性(xing)

以(yi)下(xia)是真空管(guan)二(er)極(ji)管的壹些特性(xing)。

二極(ji)管作為整流器

當向(xiang)陽(yang)極(ji)施加(jia)交(jiao)流電時，其(qi)極(ji)性將(jiang)在正(zheng)半周(zhou)期(qi)間保(bao)持(chi)正(zheng)極(ji)性。因(yin)此(ci)，電子可以(yi)流向(xiang)陽(yang)極(ji)。此(ci)外(wai)，在負(fu)半周(zhou)期(qi)間，極(ji)板保持(chi)負(fu)值，從而(er)終(zhong)止陽(yang)極(ji)電流。

因此(ci)，它(ta)表明真空管(guan)二(er)極(ji)管將(jiang)允許(xu)陽(yang)極(ji)電流僅沿壹個(ge)方(fang)向(xiang)流動並(bing)產生整流輸出(chu)電流。這對(dui)於具(ju)有(you)加熱器電壓或反向(xiang)電壓的熱離子二極(ji)管或半導體(ti)二極(ji)管效(xiao)果更好(hao)。

二極(ji)管整流器

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兩(liang)種(zhong)類(lei)型(xing)的陰(yin)極(ji)

真空管(guan)二(er)極(ji)管可(ke)以使(shi)用兩(liang)種(zhong)類(lei)型(xing)的陰(yin)極(ji)：

直接(jie)加熱陰(yin)極(ji)

此(ci)處(chu)，陰(yin)極(ji)也用作燈絲。所(suo)以(yi)，妳(ni)可(ke)以(yi)稱(cheng)它(ta)為燈絲型(xing)陰(yin)極(ji)。

間接(jie)加熱陰(yin)極(ji)

此(ci)處(chu)，陰(yin)極(ji)具(ju)有(you)塗(tu)有氧化(hua)物的薄(bo)金(jin)屬(shu)套筒(tong)。套管用(yong)作陰(yin)極(ji)，並(bing)且有壹條(tiao)與(yu)套(tao)管(guan)分開的電絕緣(yuan)鎢絲。

空間電荷

空間電荷是真空管(guan)二(er)極(ji)管的壹個(ge)重要特性(xing)。當(dang)陰(yin)極(ji)發(fa)射電子時，陰(yin)極(ji)上(shang)會(hui)出(chu)現(xian)正(zheng)電荷。它允許(xu)陰(yin)極(ji)吸引電子並(bing)在真空管(guan)外(wai)殼(ke)中(zhong)產(chan)生空(kong)間電荷。

陰(yin)極(ji)材(cai)料

以(yi)下(xia)是兩(liang)種(zhong)常(chang)見(jian)的正(zheng)極(ji)材(cai)料：

鎢

鎢是壹種純(chun)金(jin)屬(shu)，它的功(gong)函(han)數為 4.54 eV。您(nin)可以(yi)在 2500®K 下(xia)安全(quan)地操(cao)作這種(zhong)材(cai)料，並(bing)將其(qi)用(yong)於高功(gong)率(lv)管、熱電子真空管(guan)或行波(bo)管(guan)。

鎢棒

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釷(tu)鎢

這種材(cai)料適(shi)用(yong)於直接加熱的陰(yin)極(ji)。它支持(chi)低(di)溫下(xia)的電子（大約(yue) 700°C 到 750°C。您(nin)可以(yi)以高效(xiao)率(lv)和(he)小加熱功(gong)率(lv)操作這種(zhong)材(cai)料。

真空管(guan)二(er)極(ji)管的類(lei)型(xing)

真空二(er)極(ji)管管(guan)類(lei)型(xing)有六(liu)種分(fen)類(lei)，其(qi)中(zhong)包(bao)括：

• 用(yong)於頻(pin)率(lv)範圍(wei)的真空二(er)極(ji)管（無線(xian)電發(fa)射器、微波(bo)、音(yin)頻(pin)）

微(wei)波(bo)

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• 具(ju)有(you)均勻(yun)場(chang)額定(ding)功(gong)率(lv)（音頻(pin)功(gong)率(lv)、小信號）的真空二(er)極(ji)管

• 陰(yin)極(ji)/燈絲型(xing)真空二(er)極(ji)管 

• 特(te)殊(shu)功(gong)能(neng)真空二(er)極(ji)管（光探(tan)測(ce)器）

• 應用真空二(er)極(ji)管（發(fa)射管或接收(shou)管(guan)）

• 專(zhuan)用(yong)參(can)數(shu)的真空二(er)極(ji)管（低(di)噪聲(sheng)音(yin)頻(pin)放大）

應用

真空管(guan)二(er)極(ji)管的應用包(bao)括：

• 原(yuan)子鐘

• X 射線管

• 收(shou)音(yin)機(ji)

• 電網(wang)偏置(zhi)電池 

• 音響(xiang)系統

• 穩(wen)壓管(guan)

• 控(kong)制電極(ji)

• 三(san)極(ji)管放大器

• 電子放大器

• 消費(fei)者應用

• 高(gao)速電路交(jiao)換(huan)

• 速調管(guan)

• 離子推進(jin)系(xi)統

• 電子設(she)備

• 電池供(gong)電設(she)備

• 專(zhuan)業(ye)音(yin)響(xiang)設(she)備

• 無線(xian)電通訊

• 太陽(yang)能(neng)集熱器

• 微波(bo)系(xi)統

• 具(ju)有(you)（高壓）供(gong)應的軍(jun)事(shi)系統

• 移(yi)動電話(hua)、藍牙和(he) Wi-Fi 微(wei)波(bo)組件

• 蜂窩(wo)電話(hua)衛(wei)星(xing)

• 粒子加速器

• 光電倍增(zeng)管

• 閃光燈

• 半導體(ti)真空電子系統

• 真空電子器件

• 真空面板顯示(shi)器

最後(hou)的話(hua)

盡管(guan)世界(jie)現在由晶(jing)體(ti)管供(gong)電，但真空二(er)極(ji)管仍(reng)有其(qi)用(yong)途。也許(xu)真空二(er)極(ji)管最(zui)傑(jie)出(chu)的現(xian)代用(yong)途是(shi)在(zai)音(yin)樂界(jie)。大多數(shu)發(fa)燒(shao)友(you)更(geng)喜歡真空管(guan)電子放大器的音(yin)質而(er)不(bu)是半導體(ti)放大器。

單(dan)管(guan)真空管(guan)

另(ling)壹個(ge)值得註(zhu)意的應用是(shi)高功(gong)率(lv)射頻(pin)發(fa)射器。真空管(guan)二(er)極(ji)管比半導體(ti)二極(ji)管產(chan)生更(geng)多的功(gong)率(lv)。因此(ci)，您(nin)會(hui)在 MRI 掃描儀、粒子加速器甚至微波(bo)爐中(zhong)找(zhao)到真空管(guan)。這(zhe)篇(pian)文(wen)章到此(ci)結(jie)束。如果您(nin)有任(ren)何問(wen)題，請(qing)隨時與我們(men)聯(lian)系。我們很樂意提(ti)供(gong)幫助(zhu)。