真空管
真空管（英文：Vacuum Tube）是一種電子元件，在電路中控制電子的流動。參與工作的電極被封裝在一個真空的容器內（管壁大多為玻璃），因而得名[1]。在中國大陸，真空管則會被稱為「電子管」。在香港和中國廣東地區，真空管有時又會被稱作「膽」。
在二十世紀中期前，因半導體尚未普及，基本上當時所有的電子器材均使用真空管，形成了當時對真空管的需求。但在半導體技術的發展普及和平民化下，真空管因成本高、不耐用、體積大、效能低等原因，最後被半導體取代了。但是可以在音響、微波爐及人造衛星的高頻發射機看見真空管的身影。部份戰鬥機為防止核爆造成的電磁脈衝損壞，機上的電子設備亦採用真空管。另外，像是電視機與電腦陰極射線管顯示器內的阴极射线管以及X光機的X射线管等則是屬於特殊的真空管。
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歷史[编辑]
真空管的歷史可溯自燈泡的發明人湯瑪斯·愛迪生。1880年某日，他好奇地在燈泡中多放了一個電極，且灑了點箔片，結果發現了奇特的現象：第三極通正電時，箔片毫無反應；但通負電時，箔片隨即翻騰漂浮。當時愛迪生不知道此現象的起由，但由於他不經意的發現，這個現象後來被稱為愛迪生效應。一直到1901年，歐文·理查森提出定律，說明電子的激發態引起箔片漂浮，後更以此拿到1928年的諾貝爾物理獎。接著約翰·弗萊明在1904年發展出二極管，李·德佛瑞斯特（Lee De Forest）更在1907年作出第一個三極管。
結構[编辑]
真空管具有發射電子的阴极（K）和工作時通常加上高压的阳极或稱屏極（P）。燈絲(F)是一種極細的金屬絲，而電流通過其中，使金屬絲產生光和熱，而去激發陰極來放射電子。柵極（G）它一定置於陰極與屏極之間。柵極加電壓是抑制電子通過柵極的量，所以能够在阴极和阳极之间对电流起到控制作用。
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三極真空管之主要結構
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真空管之底座結構
為保持管內的真空狀態，真空管中設有一物件，稱為除氣劑。一般由鋇、鋁、鎂等活潑金屬合金製成。在抽出管中空氣後，將管中各元件及除氣劑加熱至紅熱，這樣就可以吸收管內電極所含之氣體[2]。利用一圍繞管子之高頻電磁場而使除氣劑迅速升華，除氣劑就吸收管子中的氣體。在反應過後，玻璃管內壁積存銀色的除氣劑披覆層。若把管體的玻璃管打破或漏氣時，玻璃管內壁積存銀色的除氣劑便會退色，同時也表示該真空管不能被使用。
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玻璃管內壁除氣劑退色之過程
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除氣環
運作原理[编辑]
多極的真空管（如：三、四、五...極管）是由二極管演變出來，它們的基本結構和原理是相同的。
二極管[编辑]
三極管[编辑]
抽真空[编辑]
電子在於其放射過程中，因會與空氣中之組成分子相撞而產生阻力，因此電子經由如空氣之類的介質來移動的話，將會比在真空狀態來的困難，所以若想輕鬆的達成電子放射之移動過程，需將產生電子放射及電子收集之各項元件，也就是燈絲、陰極、柵極、屏極等封裝於玻璃管內，且將其內部成為真空狀態，才能使電子之放射動作達成最高效率。若然真空度不足，會因是被陰極射出的電子擊打管中的空氣，令空氣的原子被激發至激態發出藍光，並嚴重影響真空管之工作表現[3]。
分類[编辑]
依加熱方式[编辑]
真空管可被分為2大類別，分別是直熱式和旁熱式。直熱式真空管是較早誕生的。它有一個致命的缺點，就是陰極容易受到燈絲的溫度而改變特性。當燈絲電壓變動時，或以交流電供應燈絲時，陰極呈現在不穩定的狀態下。旁熱式真空管作工相對較穩定。由於金屬套筒的體積與儲熱量遠遠大於傳統的燈絲，因此即使燈絲暫時的溫度變動，甚至暫時幾秒鐘的停止加熱，金屬板的溫度變化改變有限，這也就是為什麼某些擴大機關機之後，它還能唱十多秒的主要原因，是因為電源供應部分有大容量電容器內部餘電未放完[4]。
依容器結構分類[编辑]
大部份市售的真空管，其管壁為玻璃製。而軍用等特殊型式則為金屬製。
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同外型的玻璃真空管
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鐵殼軍規6Ж4真空管
依結構及用途區分[编辑]
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五極管
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複合管
真空管可被分為二极管、三极管、四极管、四极管束射管、五极管及複合管等很多種類別。依用途區分及常見的型號：
- 整流用二極管：12F、81、35W4、25M-K15、5MK9
- 整流用双二極管：80、5Z3、5AR4、5U4、6X4、5Y3、83、82
- 檢波用二極管：6AL5、EAA91、6H6
- 調諧指示管：6E5、EM80
- 電圧放大用三極管：6C4
- 電圧放大用双三極管：12AX7、12AU7、12AT7、12BH7A、6DJ8、6SN7
- 功率放大用三極管：45、WE300B、2A3、211、845、8045G
- 功率放大用双三極管：6336A、6080
- 功率放大用集射四極管：UY-807、KT88、6L6、6V6
- 電圧放大用五極管：6AU6、6BA6、6BD6、6267、6SJ7
- 功率放大用五極管：6F6、6CA7、6BQ5、6550、6AR5、42、30A5、50C5
- 變頻用七極管：6SA7、6BE6
- 發射用三極管：3-500Z、3-1000Z
- 發射用四極管：4CX250B
- 發射用五極管：6146B、S2001A
- 旁熱式雙三極小信號管：6922、ECC88、6DJ8
- 直熱式三極功率管
参考文献[编辑]
- ^ 徐松森 徐柏華編著，高保真膽機製作詳解，p.1
- ^ http://www.enkei.com.tw/techroom_6.htm
- ^ http://www.enkei.com.tw/techroom_6.htm
- ^ http://www.shanling.com/tube_01.html
外部連結[编辑]
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维基共享资源中相关的多媒体资源：真空管 |
- http://www.cfp-radio.com/realisations/rea03/rea03.html - (FR) How to build a vacuum tube tester.
- http://www.tube-sale.com/index.php/tubes - 当前在线生产的中国管
- How vacuum tubes really work - Thermionic emission and vacuum tube theory, using introductory college-level mathematics.
- The Vacuum Tube FAQ - FAQ from rec.audio
- The invention of the thermionic valve. Fleming discovers the thermionic (or oscillation) valve, or 'diode'.
- Tubes Vs. Transistors : Is There An Audible Difference? - 1972 AES paper on audible differences in sound quality between vacuum tubes and transistors.
- The Virtual Valve Museum
- 輔助設計軟體及真空管線性資料軟體
