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高生带您了解真空管的工作原理和分类

日期:2019年06月14日  点击:载入中...

上海高生集成电路设备有限公司主要从事半导体尾气处理设备、制冷设备的生产制造,及半导体真空管道规划设计及其安装施工工程,以安全、品质、效率为保障的半导体配套设备公司。现在高生带您了解真空管的工作原理和分类。


真空管的历史


1904年,英国的弗莱明(John Fleming)发明了真空二极管,开启应用电子的大门。 1907年,德佛瑞斯特(Lee de Forest)发明真空三极管,可以控制电子的活动,从此电子技术一日千里,电子产品五花八门,带来生活便利,真空管的贡献功不可没。 1939年,美国阿坦那索夫(John. V. Atanasoff)博士和他的学生贝瑞(Clifford Berry),利用真空管完成了一台16位的加法器,这是第一台真空管计算机。 1946年,美国宾州大学教授艾克特(J. Presper Echert) 和马其里(Dr. John W. Mauchly),完成了第一部以真空管为零件的电脑ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer),称为电子数值计算机,是世界上第一部重要的数位电脑。它共享了18000个真空管,重约30吨、长30公尺,大约要两间教室才摆得下,却从未发挥全部的潜能,因为真空管老是在运算过程中烧坏。真空管因为体积庞大、耗电量大、散热不易、可靠性低,在使用上相当不方便,而且价格昂贵普及性低,至1970年以后逐渐被电晶体取代。现今真空管仅剩运用在音响器材及大功率高频通讯系统上。

真空管


真空管工作原理


真空管的原理是阴极金属板放射出电子,由另一端的阳极金属板接收。一般来说,两者之间会有一个栅极,用作控制真空管内的电流流动。以阴极电压为0 V作参考,阳极的电压一般是数百个伏特正电压 (+V),而栅极(铁丝网)的电极正常来说是带负电压 (-V)。真空管可以分为直接加热和间接加热两种。在加热后,真空管的阴极会放射出电子。因为真空管需要时间加热,才能运作,所以使用真空管的音响需要一段较长时间才能启动。


真空多极管


常见真空管可分为二极管、三极管、四极管、五极管,从字面意义代表真空管内部基本「极」的数量。真空管拥有三个基本的极,第一是「阴极」(Cathode,以K代表):是释放出电子流的地方,是一块金属板或是灯丝本身,当灯丝加热金属板时,电子就会游离而出,散布在真空玻璃瓶里。第二个极是「屏极」(Plate,以P代表),基本上是真空管外围的金属板,眼睛见到真空管外层深灰色或黑色的金属板,通常就是屏极。屏极连接正电压,它负责吸引从阴极散发出来的电子,利用异性相吸的原理,作为电子游离旅行的终点。第三个极为「栅极」(Gird,以G代表),从构造看来,它犹如一圈圈的细线圈,就如同栅栏一般,固定在阴极与屏极之间,电子流必须通过栅极而到屏极,在栅极之间通电压,可以控制电子的流量,它的作用就如同一个水龙头一般,具有流通与阻挡的功能,然而三极管、四极管与五极管都具有相同的基本放大作用的功能。


真空管的功能与比较


真空管和电晶体都是电子开关,都可用来控制电的流通,或用以增强或放大电讯号。


真空管优缺点


优点:

1. 增益频宽(GBW)乘积大

2. 输出功率大


缺点:

1. 体积大

2. 寿命短于晶体管

3. 易产生高热

4. 消耗大量功率

5. 价格昂贵


放大特性理想


假设屏压一定,逐渐改变栅极的电压,(因为真空管的输入阻抗非常的高),可以很明显的发现,当偏压由0V升高到5V的时候,每增加1V偏压,流过屏极的电流不会呈现线性增加,但是由0V降低到-5V的时候,每降低1V的偏压,电流会降低2ma,直到没有电流为止,这就说明了为何真空管大部分操作在负偏压的状态下。


虽然有许多原件已经渐渐取代了真空管,但是唯有少部分产品没有被取代。然而,目前市面上常见的真空管产品就是属于真空管音响为较多。真空管音响的音质比其它组件所组成的音响来的优美。虽然真空管与电晶体各有优缺点。但是,如果将真空管的优点与电晶体的优点相结合的话,那么对于设计音响产品就有莫大的裨益。


以上就是上海高生与您分享的真空管的工作原理和分类,想要了解更多欢迎关注我司官网。

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