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天运娱乐_天运注册【1号团队】?电子管,是一种最早期的电信号放大器件。被封闭在玻璃容器(一般为玻璃管)中的阴极电子发射部分、控制栅极、加速栅极、阳极(屏极)引线被焊在管基上。利用电场对真空中的控制栅极注入电子调制信号,并在阳极获得对信号放大或反馈振荡后的不同参数信号数据。早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中,近年来逐渐被半导体材料制作的放大器和集成电路取代,但在一些高保真的音响器材中,仍然使用低噪声、稳定系数高的电子管作为音频功率放大器件(香港人称使用电子管功率放大器为“胆机”)。
即:灯丝-偏压-阳压-帘栅压-激励信号, 关机时按相反的顺序进行。电子管的灯丝特别是碳化钍钨灯丝是很脆弱的, 频繁的开关机对灯丝的影响是致命的, 灯丝的冷态、热态电阻值差异较大, 会产生一定的电磁引力, 大多数电子管都是在频繁开、关机时碰极。因此在给灯丝加电压最好是逐渐和分档加, 对延长管子的使用寿命是很有好处的。
通常允许范围为5 %, 若能保持在±1%内对延长寿命是有利的。氧化物阴极电子管灯丝电压偏高时, 会加速氧化钡的分解而缩短阴极寿命;灯丝电压偏低时, 钡原子不能迅速地扩散到阴极表面, 会使阴极“中毒” 也就是电子管的发射能力不能再恢复。碳化钍钨灯丝阴极的电子管灯丝电压偏高时灯丝中的钍原子会很快蒸发掉, 缩短阴极寿命, 灯丝电压偏低时, 也会使阴极受正离子轰击而失效。实践证明使用直流灯丝电源的发射管, 在工作一段时间后把灯丝正负极性变换一次, 以使整个阴极能够均匀损耗, 同时把灯丝输入端对地接的电解电容极性也随之改变, 有助于延长管子寿命。对于使用寿命已知的管子, 因阴极发射量不足而功率下降,可适当提高灯丝电压, 加大其灯丝电流来延长使用寿命。
3.贮存电子管的库房要求干燥无尘、防潮、防震、通风良好不得放有易挥发性腐蚀物品。室温在 5℃ ~ 35 ℃之间, 相对湿度不大于80%。电子管应垂直放置, 阳极向下,管上不得承受重量。贮存期一般不超过3 年, 以防真空度下降。长期存放的电子管, 内部会放出一些气体, 使管内真空度下降, 因此在使用时。将电子管加50 %灯丝电压保持10min~ 15min , 然后加额定灯丝电压保持30min , 然后加偏压, 再加50%额定阳极电压保持20min~ 30min , 再将阳极电压加到额定值。此炼过程可延长管子的使用寿命。一般老炼可将电子管加上灯丝额定工作电压保持2h 以上,但此法不如上面灯丝、阳压分档加压老炼效果好。
4.电子管安装前应检查外观不应有汽泡、油污、裂缝和任何机械性损伤, 金属件不得有锈蚀陶瓷上的污迹可用酒精擦除;金属件上的锈蚀先用沙纸擦除, 再用酒精擦净。检查绝缘电阻时应用万用表R×10K档检查即可, 用于1KW 以上的管子可用500VMΩ表检查,用于10KW 的大功率管子用1000VMΩ表检查。安装时要小心缓慢地进行, 避免受力振动而损坏, 要轴向垂直放置, 保持阳极的垂直同心度。各极与腔体簧片要接触良好, 否则易出现高压打火或管子工作不稳定。
温度过高会降低电子管的寿命, 甚至损坏, 对于风冷要注意风道畅通防尘;对于水冷系统、蒸发冷却要注意一定要采用软化水或蒸馏水, 水量要充足。不允许有堵塞、漏风、漏水、漏气现象。经常检查发射机工作状态, 不允许发射机出现高频打火、机器失谐、寄生振荡等现象, 尽量避免栅流过大, 短时间的栅流过大也可能损坏管子 。
国产管里面不得不提的就是6N1,它属于中放大系数管,参数介于12AU7(ECC82)和12AT7(ECC81)之间,兼具它们的特点。历史上也只有中苏两国生产这个管子。
6N1原型是“开屏”结构,中国后来在开屏的基础上改进了它的缺点,研发了“闭屏”的6N1,闭屏的6N1可以胜任高频放大电路。6N1一般在胆机里做低频电压放大或者倒相推动。由于6N1的参数属于“四不像”类型,基本找不到一款欧美管可以替换的,所以只能在国产或苏产里挑选优秀的使用。
参数等同于6DJ8(ECC88),这个也是我认为是国产工艺最好的电子管,制造工艺可以与欧美看齐,噪声系数低,极间电容与过度电容都小。用于胆前级也是不错的选择特别是胆耳放。
参数等同与6SN7。早期型号是6H8C,早期的制作工艺很好。特别是57-59年的“电工”、“南京”品牌的品质尤为上乘,甚至比一些美国品牌的还要优秀。
束射四极管,参数同6AQ5接近,6P1的管脚是小九脚,6AQ5是小七脚。以前在收音机里做功率放大,声音饱满有力。由于产量大,现在价格也很便宜,很多DIY的烧友经常拿来制作小功率功放,推挽功率可以出10W。
束射四极管,参数同欧美的6V6GT一致,可以直接互换使用。这个大八脚的功率放大管也是我非常喜欢的,早期国产的“南京”、“电工”品牌质量和做工都极好,声音甚至可以把英国的产品按在地上打。
五极管,参数同欧美的6BQ5,可以直接互换使用。这个优秀的五极管输出功率和6P1差不多,但是声音确实风格迥异。6P14(五极管)高音飘逸,柔美,低频偏软;6P1(束射管)中频浑厚,低频强悍。
-----FU-5(805),这是一个直热功率三极管,设计用于发射台的射频功率放大、振荡、调制。后来也有用来设计音频功率放大。它工作在B类状态下,两管在屏极电压1250V下,推挽功率可以达到恐怖的320W左右。
(座)上标示有使用的等级:M(民用)、J(军用)、T(特殊)、Q(高机械强度)、 S(长寿命)。挑选的时候尽量选J级以上的。
真空管当然不是无缘无故做几片金属板封装在抽真空的玻璃瓶里进行实验的,它的发展与发明大王爱迪生有着一段故事。
在此之前试问一个小问题:电路分析上“电流”的方向与实际上“电子”流动的方向是否相同?答案是否定的,电流与电子流的方向是恰巧相反的。过去的科学家无法观察电子流动的方向,于是统一说法,将电池的某一极设定为正极,其电压为正电压,电流由正极流至负极而形成一个封闭的回路。由于大家统一说法与作法,因此多年来并没有发生任何冲突之事,直到了近代科学家有了更精良的设备,观察之后遂推翻了之前的说法:“原来电子是由电池的负端流出来的”!(换言之,电子是从扩大机的喇叭负端流出,而从喇叭正端回流的)
身为使用者并不需要在意何者为真,只要按照科学家的结论行事就可以了。说这一段就是因为当初爱迪生发明灯泡之后,发现他生产的灯泡灯丝老是从正极端烧断,于是进一步实验在灯泡中加入一块小金属板,点灯之后将金属板连接电表,分别施以正电压以及负电压,观察电流的情形。 真空管对于当时的科学而言,位于真空状态下且不连接的金属板,不论如何连接是不可能产生电流的,但怪事发生了,爱迪生发现某种物质(其实就是电子)会透过金属板,会从电池的负极腾空“跳”到正极,此发现当然激起更大的实验动机,此现象便称为“爱迪生效应”。这也是科学家首次质疑电流流动的方向,以及自由电子在空间中流动的现象。
相吸。又从爱迪生效应中得知,当加热金属物质时,活跃于质子外围的自由电子容易产生游离现象,温度高导致电子活性增强,此时若空间中有一正电压强力吸引,游离的电子就会在空间中流动。基于这几个当时已被了解的知识,佛来明(J.A. Fleming)于1904年制造出第一支二极真空管,德福雷斯特(De Forest Lee)将二极管加以改良,于1907年制造出第一支三极管,既然成功研发了三极管,真空管的应用开始实现,真空管的发展从此一日千里。
二极管、三极管、五极管,从字面意义代表真空管内部基本“极”的数量。真空管拥有三个最基本的极,第一是“阴极”(Cathode,以K代表):阴极当然是阴性的,它是释放出电子流的地方,它可以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,散布在小小的真空玻璃瓶里。第二个极是“屏极”(Plate,以P代表),基本上它是真空管最外围的金属板,眼睛见到真空管最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(还记得吗?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”(Grid,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。
引擎运转必须要有燃料,真空管的动作动力为电能。真空管的电极当中,最重要的应属阴极,它负责将电子释放出来,作为一切动作的基本。最早的真空管由于构造及理论简单,直接将灯丝充当阴极使用,换句话说,当灯丝点亮时,由于灯丝温度提高,电子就从灯丝释放出来,经过栅极直奔屏极。这种真空管就叫做“直热式真空管”,这次专题的主角300B,就是属于这类型的真空管,相较于其他现代化的五极线B的构造简单,性能好,输出功率也低。
灯丝(Filament)可以使用不同的材质制成,由于直热式三极管直接将灯丝当作阴极,因此灯丝的特性直接影响着直热式真空管的性能。基本上,真空管的灯丝主要可分成三种材质构成,第一种当然是耐高温的钨丝。将纯度高的钨丝抽成细丝,卷绕成状在真空管的最内层,通电之后即可发出温度。但钨丝必须加温到两千余度时,电子才能发散,因此以钨丝制成灯丝的真空管点燃时,会发出光辉耀眼的亮度,同时温度高得吓人。别意外,不是真空管要烧掉了,而是它本如此!但将钨丝点亮需要消耗较大的电力,唯一的优点是钨丝甚为耐用,普遍运用于较大功率或长寿命的真空管上。笔者经常听到人说:“那支真空管点起来那么亮,一定两三下就挂点了”。其实并不然,在某些情况下这种真空管的寿命可达数万小时,拿来当作家里的灯泡,既耐用又有装饰的作用,一举数得!
另一种灯丝采用钍钨合金,它只需将灯丝加温至千余度即可工作,相较之下较省电力。最常使用的应为氧化碱土灯丝,它的作法是在灯丝外,涂上一层厚厚的氧化碱土,看起来接近白灰色的物质,它只需要加温至约700度(看起来约暗红色),即可获得足量的电子,因此工作温度最低、也最节省电力,一般而言只须供应6.3V左右的直流,就可以正常工作。
直热式真空管当然有它天生的优点,但却有一个致命的缺点,那就是阴极容易受到灯丝的温度而改变特性。当灯丝电压变动时,或以交流电供应灯丝时,阴极呈现在不稳定的状态下。因此有人主张直热式真空管应采用直流供电,也有人强调必须以交流供电以免损伤阴极,这种争论过去在音响界早已成为一个争论不休的话题。笔者无意在此引起话题,反正各方坚持各有道理,只要听起来没问题,管子耐用好听就行了。如果您有研究上的心得,笔者相当乐于接受。
如此,真空管似乎就稳定许多了,由于金属套筒的体积与储热量远大于传统的灯丝,因此即使灯丝暂时的温度变动,甚至暂时几秒钟的停止加热,金属板的温度变化也有限,这也就是为什么某些扩大机关机之后,它还能唱个十几秒钟的主要原因。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,真空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,用家购买真空管时不必意外担心。
直热式真空管与傍热式真空管使用上的差异,对于一般使用者而言是不必在乎直热式真空管与傍热式真空管的不同,但对于设计者而言,傍热式真空管由于间接加热的关系,灯丝电流通常较大,而且傍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,则必须做好延迟设计,以免开机的脉冲伤了后级。
依据发展的过程来看,最早的真空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体,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,作用如现在的济纳二极体(Zener Diode)。由于真空管的动作原理很简单,因此第一支真空管被成功的制造出来之后,就有许多科学家加入研发的工作。第一支三极管在1907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。
真空管具有发射电子的 阴极(K)和工作时通常加上高压的 阳极或称屏极(P)。灯丝(F)是一种极细的金属丝,而电流通过其中,使金属丝产生光和热,而去激发阴极来放射电子。栅极(G)它一定置于阴极与屏极之间。栅极加电压是抑制电子通过栅极的量,所以能够在阴极和阳极之间对电流起到控制作用。
为保持管内的真空状态,真空管中设有一物件,称为除气剂。一般由钡、铝、镁等活泼金属合金制成。在抽出管中空气后,将管中各元件及除气剂加热至红热,这样就可以吸收管内电极所含之气体。利用一围绕管子之 高频电磁场而使除气剂迅速升华,除气剂就吸收管子中的气体。在反应过后,玻璃管内壁积存银色的除气剂披覆层。若把管体的玻璃管打破或漏气时,玻璃管内壁积存银色的除气剂便会退色,同时也表示该真空管不能被使用。
现在,我们更进一步来看看最简单的真空管工作原理。 整理一下刚刚所述,真空管具有几个极,由最内层到最外层分别为:灯丝,阴极,栅极,屏极。将一支真空管拆开之后,绘于附图之中,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。刚刚说到栅极犹如一个开关,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。真空管也与电晶体一样,具有多种放大组态(事实上,电晶体的放大组态是从真空管延伸过来的应用),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。别忘了,第一部电脑可是使用真空管制成的,当然,它只能做简单的加减运算。 至此,真空管的基本工作原理已经报告完毕,还缺少了什么?请观察一下真空管的管壁内部,有一块类似水银的薄膜黏附在玻璃壁上,这是延长真空管寿命的设计。除了极少部份低压真空管外(并非指工作电压低,而是指真空管内部存在低压气体),大部分的真空管必须抽真空才能正常工作。真空管的接脚为金属脚,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,以维持真空管内部的真空度。这一层薄薄的金属物氧化之后,会变成白色,表示真空管已经漏气不行了,所以若打破真空管时,这一层蒸镀物质也会变成白色。因此购买老真空管时,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,就表示这支真空管已经迈入老年了。
使用300B真空管的用家一定有一个经验,将扩大机电源打开,室内灯光熄灭,此时300B的灯丝会发出昏黄的光线,同时在真空管的顶端,有时候会出现像极光一样的神秘蓝光。蓝光看起来是绵细的、柔软的,略带一些神秘。它像极光一样,有时会扭曲飘动,似有若无的在真空管内发亮。第一次见到蓝光的人不免对它产生好奇,有人说它无所谓,也有人说它是不正常的现象,基本上蓝光的产生基于几个因素。1.内部有低压气体。2.线.屏极电压过高。
蓝光的主要来源仍然是电子,当屏极的设计包覆不良,无法吸引电子流吸附在屏极金属板上,就会让电子到处流窜,真空管见到的蓝光就是电子在真空管内流窜的结果。蓝光看起来美丽,却有可能产生辐射,不过笔者并不确定是否对人体有伤害。蓝光的出现也与真空管厂牌有极大的关系,大陆管以及苏联管Sovtek出现蓝光的机会大于其他,而我自己使用的三部300B扩大机,使用四支大陆管与两支WE300B,只有大陆管会发出蓝光,久了也就视为正常了。
真空电子器件指借助电子在真空或者气体中与电磁场发生相互作用,将一种形式电磁能量转换为另一种形式电磁能量的器件。具有真空密封管壳和若干电极,管内抽成线帕。有些在抽出管内气体后,再充入所需成分和压强的气体。广泛用于广播、通信、电视、雷达、导航、自动控制、电子对抗、计算机终端显示、医学诊断治疗等领域。
真空电子器件按其功能分为实现直流电能和电磁振荡能量之间转换的静电控制电子管;将直流能量转换成频率为300兆赫~3000吉赫电磁振荡能量的微波电子管;利用聚焦电子束实现光、电信号的记录、存储、转换和显示的电子束管;利用光电子发射现象实现光电转换的光电管;产生X射线的X射线管;管内充有气体并产生气体放电的充气管;以真空和气体中粒子受激辐射为工作机理,将电磁波加以放大的真空量子电子器件等。
自20世纪60年代以后,很多真空电子器件已逐步为固态电子器件所取代,但在高频率、大功率领域,真空电子器件仍然具有相当生命力,而电子束管和光电管仍将广泛应用并有所发展。
真空电子器件里面就包含真空断路器,真空断路器具有很多优点,所以在变电站上应用很多。
零件经处理、装配,制造成真空电子器件,并通过老炼、调整、测试而达到设计所规定的性能要求,这一整个过程和方法即为真空电子器件的制造工艺。
真空电子器件的制造工艺随器件的种类不同而有所区别,但就其共同的特点而言,大体上包括零件处理、部件制造与测试、总装、排气等工艺。有些器件,如摄像管和显像管,还采用某些特殊的制造工艺,如充气工艺、镀膜工艺、离子蚀刻和荧光屏涂敷工艺等。
在装配、制造器件前首先对零件进行处理,目的在于使零件本身清洁、含气量少,并消除内应力。
金属零件常用汽油、三氯乙烯、丙酮或合成洗涤剂溶液去除表面的油污,再经过酸、碱等处理,去除表面的氧化层或锈垢等。有时还可在上述液体中进行超声清洗,以获得更佳的效果。玻璃外壳或零件可用混合酸处理。经化学清洗后的零件均需经充分的水洗。陶瓷件经去油、化学清洗和水冲洗后,还可再在马弗炉中经1000左右焙烧,使表面更清洁。
将清洗过的零件加热到其熔点以下的一定温度并保持一定时间,然后缓慢冷却,以消除零件在加工过程中引起的应力。大多数金属要在保护性气体或真空中退火,以免氧化,同时也可净化表面和排除内部所含气体。玻璃零件加工后在空气炉中退火即可。
为避免制造过程中氧化、便于焊接或减小使用时的高频损耗,某些零件要在表面镀镍、铜、金或银等。还有的零件须预先涂敷特殊涂层,如微波管内用的衰减器可用碳化、石墨喷涂或真空蒸发、溅射等方法涂敷一层高频衰减材料。有的零件还须涂敷某种材料,如碳化钽等,以提高表面逸出功,降低次级发射。
为保证器件各电极能按设计要求,准确、可靠地装配起来,预先制成几个部件和组件。对部分组件须进行电气参数的测试(亦称冷测),构成管壳的组件则须经过气密性检验,合格后才能总装。主要制造工艺有装架、封接、焊接和测试等。
把零件装配成阴极、电子枪、栅极、慢波电路、阳极或收集极等组件,或进一步装配成待封口的管子。装架时采用的焊接方法有点焊、原子氢焊、激光焊及超声焊。有时也采用微束等离子焊、电子束焊和扩散焊。
玻璃之间和玻璃与金属之间的熔封是常用的工艺之一,多已实现自动化操作。利用这种技术制成电极引线或芯柱,并将管壳与芯柱封接在一起。
两种膨胀系数相差很大的玻璃或玻璃与各种晶体、玻璃与金属间的真空密封,可用高纯铟作焊料冷压而成。这种工艺常用于摄像管窗口和管壳间的封接。它适合于不能承受高温的零部件的真空密封,且铟能作为电极引出线、陶瓷金属封接:为实现陶瓷绝缘件和金属件的封接以构成部件,广泛采用烧结金属粉末法和活性金属法两种工艺。前者是将钼、锰等金属粉末(有时添加少量氧化物作为活化剂)涂敷在待封接的陶瓷表面,再在氢炉中在 900~1600范围内的某一温度烧结成金属化层,经镀镍后用焊料与金属加以封接。活性金属法则是利用钛、锆等活性金属和焊料或含活性金属的合金焊料,在真空炉中升温至略高于焊料熔点的温度,形成液相活性合金来润湿陶瓷和金属,完成封接。
10、钎焊及氩弧焊:金属间的连接,常采用在氢炉或真空炉中钎焊的工艺。如果部件需多次钎焊,则应先用高熔点焊料后用低熔点焊料进行递级钎焊。若部件的配合设计成具有翻边的法兰结构,则可直接用氩弧焊加以连接。
11、测试:有些高频系统的部件,如谐振腔、慢波电路等,制成后应先进行“冷测”,以检验其电气性能。必要时可对部件作些调整。对于光电器件,靶面制成后需经动态测试,以检验其性能。封接、钎焊或氩弧焊的部件,如作为管壳的一部分,则必须用检漏仪(如氦质谱仪等)检验其焊缝的密封性能,合格后才能用于总装。
12、总装:经检验合格的部件用高频集中焊、钎焊或氩弧焊等方法装配成整管后即可进行排气。如果是玻璃管壳,则要把管芯与外壳装配起来,在连接处用火焰熔封,即封口。有时,在总装后再进行一次总体检漏再行排气。
13、排气:将总装好的器件内部气体抽出,使压强达到10-5帕以下的过程称排气。在排气过程中还必须进行管壳去气、电极去气、阴极分解和激活等,以保证管子正常工作。排气系统常用机械泵与油扩散泵串联的系统,近年来又逐渐采用无油排气系统,这有助于改善器件的性能。
14、烘烤:在排气过程中常用外部加热的方法对管壳和零件进行烘烤除气,再由排气系统排出管外。为防止管壳金属部分氧化,还常在真空器件外部再设置一真空烘罩,以便在真空环境下进行烘烤,又称“双线、电极去气:管内的电极系统除用外烘烤去气外,还可用高频加热、电子轰击以及直接通电加热等方法进行除气。加热的温度应高于使用温度。
16、阴极分解激活:对于氧化物阴极,在排气过程中须加热阴极使碳酸盐分解成氧化物。为提高阴极的发射能力,还应进一步提高阴极温度或用支取较大电流的方法加以激活。
17、封离:在器件排气过程终了,管内气体压强达10-5帕以下时,将器件与排气系统分开并保持密封的过程叫封离。对采用玻璃排气管的器件,用火焰喷烧排气管使玻璃融合而与排气系统分开。采用金属排气管的器件,则用特殊夹钳直接夹断金属管,夹口起密封作用以保持管内的真空状态。含有吸气材料的器件常用高频感应加热使蒸散型吸气剂蒸散或使非蒸散型吸气剂激活以吸收器件内残余气体,进一步提高线、老炼:对排气后的器件进行电气处理以获得稳定的电气性能的工艺称为老炼。在阴极加热条件下,各电极上加正常的或略高的电压,并持续一定时间,使电极进一步去气,并使阴极发射电流和其他参数达到稳定。对于高电压器件,老炼前应在阴极不加热的条件下,各电极间加以比工作电压更高的电压,利用放电现象,去除器件内各电极上残留的毛刺、灰尘以及绝缘件表面的污点等,以免器件在使用时发生跳火现象。
19、测试:器件经老炼后需要测试性能,主要参数应达到预定的指标。这种测试亦称“热测“。为使用可靠,还须抽样进行动态特性试验、寿命试验、耐冲击试验、耐震试验及冷热循环等例行试验。
20、充气工艺:有些器件,如稳压管、闸流管和离子显示器件等,内部须充有一定的特种气体如氢、氦、氖、氩等。气体在排气过程结束时充入。充入的气体要非常纯净,因此充气过程要采取一定措施,仔细控制。
21、镀膜工艺:在现代真空电子器件制造过程中,镀膜工艺应用很广。镀膜工艺包括真空蒸发、溅射、离子涂敷及化学气相沉积等。在制作摄像管、光电倍增管时,各类透明导电膜、光电阴极和光导靶面材料采用真空蒸涂的方法制成。显像管荧光膜内表面常蒸铝膜以防止荧光膜灼伤,也可提高管子的亮度和对比度。现代镀膜工艺也被用来改变某些材料的表面状态,制作阴极以及使陶瓷或其他介质表面低温金属化和实现高频低损耗的封接等。
22、离子刻蚀:这是用离子能量将固体原子或分子从表面层上逐渐剥离的一种新型微细加工方法。使用掩膜可以制出精密图形。这种工艺可用于器件零部件的表面薄层剥离、有机膜的去除以及对摄像管晶体靶面进行清洁处理或制作靶面的精细网格等。
23、荧光屏涂敷:显像管和示波管屏面内表面须涂敷一层均匀的荧光物质。涂屏的方法应尽量保持材料的荧光性质。对涂层的要求是均匀、颗粒大小分布要满足一定要求、真空性能好、放气量小、有足够的粘附强度。
1、电子管:收讯放大管、发射管、锁式管、超高频管、稳定管(稳压管、稳流管、稳幅管)等;
2、微波管:磁控管、速调管、返波管、行波管、充气微波开关管、前向波正交声场放大管、噪声管、微波。
半导体材料是半导体产业链上游中的重要组成部分,在集成电路、分立器件等半导体产品生产制造中起到关键性的作用,其对于我国产业结构升级及国民经济发展具有重要意义。
半导体材料可细分为衬底、靶材、化学机械抛光材料、光刻胶、电子湿化学品、电子特种气体、封装材料等材料,其中衬底是半导体材料领域最核心的材料。衬底由单元素半导体及化合物半导体组成,前者如硅(Si)、锗(Ge)等所形成的半导体,后者为砷化镓(GaAs)、磷化铟(lnP)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等化合物形成的半导体。相比单元素半导体衬底,化合物半导体衬底在高频、高功耗、高压、高温性能方面更为优异,但是制造成本更为高昂。
3、宽禁带半导体,以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)等为代表,具有高禁带宽度、耐高压和大功率等特点,在通信、新能源汽车等领域前景广阔,但成本较高。
电子管,是一种最早期的电信号放大器件。被封闭在玻璃容器(一般为玻璃管)中的阴极电子发射部分、控制栅极、加速栅极、阳极(屏极)引线被焊在管基上。利用电场对真空中的控制栅极注入电子调制信号,并在阳极获得对信号放大或反馈振荡后的不同参数信号数据。早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中,近年来逐渐被半导体材料制作的放大器和集成电路取代,但目前在一些高保真的音响器材中,仍然使用低噪声、稳定系数高的电子管作为音频功率放大器件(香港人称使用电子管功率放大器为“胆机”)。
基本电子管一般有三个极,一个阴极 (K) 用来发射电子,一个阳极(A)用来吸收阴极所发射的电子,一个栅极(G)用来控制流到阳极的电子流量。阴极发射电子的基本条件是:阴极本身必须具有相当的热量,阴极又分两种,一种是直热式,它是由电流直接通过阴极使阴极发热而发射电子;另一种称旁热式阴极,其结构一般是一个空心金属管,管内装有绕成螺线形的灯丝,加上灯丝电压使灯丝发热从而使阴极发热而发射电子,现在日常用的多半是这种电子管(如图所示)。由阴极发射出来的电子穿过栅极金属丝间的空隙而达到阳极,由于栅极比阳极离阴极近得多,因而改变栅极电位对阳极电流的影响比改变阳极电压时大得多,这就是三极管的放大作用。换句话说就是栅极电压对阳极电流的控制作用。我们用一个参数称跨导(S)来表示.另外还有一个参数μ来描述电子管的放大系数,它的意义是说明了栅极电压控制阳流的能力比阳极电压对阳流的作用大多少倍。
为了提高电子管的放大系数,在三极管的阳极和控制栅极之间另外加入一个栅极称之为帘栅极,而构成四极管,由于帘栅极具有比阴极高很多的正电压,因此也是一个能力很强的加速电极,它使得电子以更高的速度迅速到达阳极,这样控制栅极的控制作用变得更为显著。因此比三极管具有更大的放大系数。但是由于帘栅极对电子的加速作用,高速运动的电子打到阳极,这些高速电子的动能很大,将从阳极上打出所谓二次电子,这些二次电子有些将被帘栅吸收形成帘栅电流,使帘栅电流上升导致帘栅电压的下降,从而导致阳极电流的下降,为此四极管的放大系数受到一定而限制。
为了解决上述矛盾,在四极管帘栅极外的两侧再加入一对与阴极相连的集射极,由于集射极的电位与阴极相同,所以对电子有排斥作用,使得电子在通过帘栅极之后在集射极的作用下按一定方向前进并形成扁形射束,这扁形电子射束的电子密度很大,从而形成了一个低压区,从阳极上打出来的二次电子受到这个低压区的排斥作用而被推回到阳极,从而使帘栅电流大大减少,电子管的放大能力得而加强,这种电子管我们称为束射四极管。束射四极管不但放大系数较三极管为高,而且其阳极面积较大,允许通过较大的电流,因此现在的功放机常用到它作为功率放大。
1883年,发明大王托马斯·爱迪生正在为寻找电灯泡最佳灯丝材料,曾做过一个小小的实验。他在真空电灯泡内部碳丝附近安装了一小截铜丝,希望铜丝能阻止碳丝蒸发。但是他失败了,他无意中发现,没有连接在电路里的铜丝,却因接收到碳丝发射的热电子产生了微弱的电流。当时爱迪生正潜心研究城市电力系统,没重视这个现象。但他为这一发现申请了专利,并命名为“爱迪生效应”。
1904年,世界上第一只电子二极管在英国物理学家弗莱明的手下诞生了,这使爱迪生效应具有了实用价值。弗莱明也为此获得了这项发明的专利权。1907年,美国发明家德福雷斯特(De Forest Lee),在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板,从而发明了第一只线年,美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿三人合作发明了晶体管——一种三个支点的半导体固体元件。
说起电子管的发明,我们首先得从“爱迪生效应”谈起。爱迪生这位举世闻名的大发明家,在研究白炽灯的寿命时,在灯泡的碳丝附近焊上一小块金属片。结果,他发现了一个奇怪的现象:金属片虽然没有与灯丝接触,但如果在它们之间加上电压,灯丝就会产生一股电流,趋向附近的金属片。这股神秘的电流是从哪里来的?爱迪生也无法解释,但他不失时机地将这一发明注册了专利,并称之为“爱迪生效应”。后来,有人证明电流的产生是因为炽热的金属能向周围发射电子造成的。但最先预见到这一效应具有实用价值的,则是英国物理学家和电气工程师弗莱明。
此后不久,贫困潦倒的美国发明家德福雷斯特,在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板,从而发明了第一只真空三极管。这一小小的改动,竟带来了意想不到的结果。它不仅反应更为灵敏、能够发出音乐或声音的振动,而且,集检波、放大和振荡三种功能于一体。因此,许多人都将三极管的发明看作电子工业真正的诞生起点。德福雷斯特自己也非常惊喜,认为“我发现了一个看不见的空中帝国”。电子管的问世,推动了无线电电子学的蓬勃发展。到1960年前后,西方国家的无线亿只无线电电子管。电子管除应用于电话放大器、海上和空中通讯外,也广泛渗透到家庭娱乐领域,将新闻、教育节目、文艺和音乐播送到千家万户。就连飞机、雷达、火箭的发明和进一步发展,也有电子管的一臂之力。
三条腿的魔术师电子管在电子学研究中曾是得心应手的工具。电子管器件历时40余年一直在电子技术领域里占据统治地位。但是,不可否认,电子管十分笨重,能耗大、寿命短、噪声大,制造工艺也十分复杂。因此,电子管问世不久,人们就在努力寻找新的电子器件。第二次世界大战中,电子管的缺点更加暴露无遗。在雷达工作频段上使用的普通的电子管,效果极不稳定。移动式的军用器械和设备上使用的电子管更加笨拙,易出故障。因此,电子管本身固有的弱点和迫切的战时需要,都促使许多科研单位和广大科学家,集中精力,迅速研制成功能取代电子管的固体元器件。[2]
1904年,英国人弗莱明发明的具有划时代历史意义的电子二极管标志着人类进入了无线电时代。在半导体器件未得到广泛应用之前的半个多世纪中,胆管在无线电广播通讯、音频放大、仪器仪表和其他工业自动化控制方面扮演着“独一无二”的角色,为人类的文明进步立下了“赫赫战功”。许多人可能不知,1946年美国人发明的世界上第一台电子计算机ENIAC就是由18000多个胆管构成的。今天,用着摆在桌面上的电脑,不禁浮想联翩。恰巧今年是胆管诞辰一百周年的日子,理应庆贺一番才是。
西欧是胆管的发源地之一,也是世界上生产胆管最集中的地方。据不完全统计,鼎盛时期的西欧胆管品牌过百,每年生产的各类胆管遍及世界各地,多不胜数。随着半导体器件的广泛应用,西欧的胆管生产厂早在二十多年前已陆续停产。众多的著名胆管品牌也因此或改弦易辙,或随之消失。幸好如今还能在NOS管上一见其昔日的风采。胆管逐渐淡出绝大部分应用领域后,一般的人只能在音频这块“绿洲”中还能见到胆管的“靓影”。
就音频用管而言,人们公认西欧上世纪五六十年代(凡“年代”均指上世纪,下同)生产的胆管品质超群,无与伦比,一些发烧友更非“西胆”不听。也许有人会问,随着科技的进步,越近期的产品其质量应越好才是。其实不然,胆管的生产工艺在那时已达到了炉火纯青的地步,改进的余地很有限。加上当时正值胆管火红的年代,各品牌之间竞争激烈。在某些领域如国防、仪器仪表也需要高质量的胆管。从七十年代起,胆管需求已逐渐衰落,生产成本能省则省,品质控制也大不如以前。在西欧各胆管生产厂相继关闭后,一些品牌虽还在发行胆管,但产品已非原厂产,而是来自“五湖四海”,难循其踪,质量更是无法保证。这种情况连一些著名品牌也未能幸免。因此,玩胆者在搜罗胆管时,把目光投向早期的产品不无道理。可惜因停产多年,这些NOS管存货日减而价格年复一年不断上涨。某些牌子响、年份早的音频用管已属“古董”,不少拥有者只作收藏而不舍得上机。其“天价”也并非一般胆友所能承受。这也提示胆友,买NOS管时除了留意品牌外,还需看年份和产地。胆管年份迟或产地不正宗,尽管是著名品牌,其价格也低一大截。幸好西欧大部分产品的包装和管身均会标出产地如“Made in West Germany”、“British Made”等字样供辨认。有些同品牌同型号的胆管,虽属早期产品,其内部结构(如屏极、除气环、支撑材料数量等)和外观却不尽相同,价格也有差异。此外,著名品牌常有赝,各位胆友需留意。
1904年英国佛莱明在横越大西洋无线电通信发报机中,才首次利用「艾狄生效应」发明了佛莱明管(二极检波管)。佛莱明出生于英格兰的兰卡斯特,在伦敦大学与皇家化学学院毕业后,1892年到1898年间先后担任了艾狄生、Swan、Ferranti电力公司的工程师与顾问。佛莱明在白热灯、电表、发电机等方面有许多改良,并且发明了佛莱明左手定律。1899年起担任马可尼无线年马可尼首次进行横越大西洋传送,当时所使用的器材大部份都是佛莱明制作的。1904年他寻找一个可靠的无线电侦测器,想到「艾狄生效应」,于是制作了一个在灯丝与真空管四周有金属圆筒的制品,这是真空管的原型。当时的佛莱明管只有检波与整流的功用,而且并不稳定。耶鲁大学毕业后即进入西屋公司WE服务的美国年轻工程师Le de Forest,对「艾狄生效应」同样感兴趣,1899年他的毕业论文是「由并行线终端赫兹波的反射」,而在1900年就开始着手研究线年申请到二极管的专利(使用电池)。同时他提出许多新的构想,例如在灯丝两边加入白金侧翼,灯丝材料指定用白金、钽和碳丝,因为钨丝当时还未上市,他认为佛莱明管可用在整流,而自己的线年底,他在二极管中多加入一个闸极极,让真空管具有放大与振汤的功能,他同时委托灯泡工厂生产,称为Audion。此专利在1908年2月18日透过,但我们通常认定1906年是真空管元年,而Le de Forest就成了「真空管之父」。
真空管的改良最早的真空管都是采用直流电,只能在业务与及少数业余玩家间流通,因此真空管的第一次改良就是让它省电。不过电池实在不方面,而且价格也高,所以第一次大战后就有人尝试让真空管以交流电来工作。为了解决哼声问题,包括使用钨氩灯管、灯丝DC点火,用大型管如210发射射线以高周波点火等,都被拿出来实验。GE公司为了提升电话线年起着手研究交流线年获得专利。西屋公司也在1921年获得不同样式的专利,并由McCullough在1925年推出第一号成品。之后两年,有许多改良式收音机推出,但基本上还是电池式,只是加上旁热式变压器与线路,方便直接使用AC插头而已。西屋公司早于1913年开始研究旁热管,并在1915年提出申请,不过一直到1927年,RCA才推出旁热管UY-277(成为美国旁热真空管的标准规格);英国MOV也在同年推出Cosmos AC/R(建立世界旁热式真空管的标准制造模式),使交流器材得以普及化。最早GE从事电灯泡制造,藉此之便,他们将钨丝混入少量的二氧化钍。有一次,这个配方被误用在真空管中,结果却使放射能力大增。1921年Irvin Langmuir开发出钍钨灯丝,大大的提升了电子发射能力,但是用了这种灯丝,如果管内有残余氧气,效果立即打折,最后又研究出各种收氧剂来改良真空效果。当时西屋推出的UX-245、250与245,都已经不是球型灯泡管了,而是气泡状的玻璃管,之后再改良才变成后来所看到的可乐瓶型形状ST管。多极管陆续出现另一波改良是多极管的出现。
德国西门子很早就开始动作,希望推出电压更低、动作更有效率的空间电荷闸极极管(Space Charge Grid),西门子的萧特基博士发明双闸极极管,一次大战后1923年正式推出作为手提收音机的检波管。马可尼公司则为了减低闸极极与屏极间容量,提升放大率,开发了廉闸极极(Screen Grid)高频放大用四极管。四极管可用于高周波放大,却无法用在低周波上,荷兰Philips在1927年实验将廉闸极极和阳极中间插入另一条闸极极,成功开发五极管。第一号产品是B443,为电池式收音机的输出管,和该公司的2502型收音机一起销售。得力于B443的成功,Philips在1929年推出AC电源用的C443直热管,巩固了其输出管的领导地位。1926年德国Loewe发表了2HF与3NF的复合管,成为复合管的鼻祖。所谓复合管是把两个或两个以上的真空管装入一个管子内,同时各自有其独立的功能。由于德国使用收音机必须课税,课税标准以真空管数量为标准,为减低管数,所以有了复合管的诞生。此外英国的Ediswan、美国埃默森的Multi Value也都生产复合管。一次大战后英国的MOV开始开发金属管,希望改善玻璃管易碎的缺点,第一支发信管CAT的推出是一项重大突破,美国RCA从CAT偷学技术,1935年也推出金属管,之后还有GE与许多小厂加入,但金属管复杂且昂贵,所以很快就消失了。 英国线mm/Hg低压空气放电、发光、电导度等加以研究,可以说开启了真空管技术的序幕。二极管的发明人佛莱明也是英国人,他在马可尼公司从事横越大西洋传讯实验时,收信装置相当原始。他试制作磁石收信机,但无法使用︰佛莱明的听觉不佳,所以还开发了把收信机讯号记录,用眼睛解读的装置。当时感度最高的电流指示计为德逊保指示计,为了利用它,必须有能将高频率电流转换成直流的整流机,但他尝试过各种低周用整流器都没有用。1904年他把艾狄生实验用装有电极的电灯泡拿来改装,发明了二极管(他称为振汤管),现下英国以Valve称呼真空管,即引用佛莱明的命名。当时已经知道管内的真空度越高,整流作用越佳,但只能以加热模式排出管内空气。最初佛莱明检波器与矿石检波器一样没有阳极,不久就加入电阳极,可惜提出专利的时间比Le de Forest稍晚,把真空管之父的美誉拱手让人。由于英国不像美国那么迫切需要长途电话,所以真空管的开发脚步并不急。1911年马可尼公司的兰尼首度开发出三极管,多用于军方的无线电收信机,但由于管内真空无法长期保存,工作很不稳定,后来从美国引进球型真空管的排气,才改良了安定性。1916年BTH推出Type R管,与法兰西的TM管几乎一样。一次大战中,英国海军致力开发发信管,生产大型线年Marconi-Osram Valve所生产的Type T1,是最早的大型发信管。
1937年,与RCA有关系的马可尼与GEC两家公司,发表了International Octal系列真空管,以KT(Kinkless Tetrode)这个型号加入束射功率管的行列,也为英国真空管开辟了另一片天空。不论与6V6同级的KT61,或者与6L6相近的KT66,都获得许多人的喜爱。稍后所开发的KT88,成为与RCA 6550鼎足而立的产品。 法兰西的线年,Le de Forest到法兰西宣传他的新球型管Audion,会见当时法兰西通信部队负责人菲力上校,争取到在巴黎艾菲尔铁塔上展示发射机的机会。菲力上校对三极管很感兴趣,但示范并不成功,所以没有采用。不过法兰西本身没有设计真空管的经验,而德国军力扩充迅速,随时有爆发欧战的可能,通信部队的需求迫在眉睫。1914年大战前夕,一位美国人保罗皮森,受德律风根的指派在美国收集最新通信器材情报,当他准备返回德国而在伦敦过境时,德国已经对法宣战。保罗潜入法兰西被捕,他被引见菲力将军,并从口袋拿出Audion真空管详述其优点,菲力将军立刻安排他在通信部队成立真空管紧急开发项目,这是法兰西真空管的起源。保罗找到里昂一家灯泡厂Grammont合作,推出原筒型的三极管,成品称为Fotos。虽然法兰西很晚才加入,但Fotos中的设计精巧,充分发会法兰西人的创意天分,所以推出后订单如雪。另一家曾试做过佛莱明管的Generale des Lampes公司也紧急加入生产,产品命名为Metal,而产品编号就以负责开发的法军通信队的缩写-TM(Telegraph Military)命名。TM管是一次大战中公认最好的三极管,英国马可尼公司战后买下专利生产。它所采用的管座/插座设计,可轻易的分离开来,也是真空管的一大突破,四脚架构也在欧洲被长期采用。 德国线年,德国人威奈特将放电管上面涂以钡钙等碱性金属氧化物,开发出氧化膜热阴极的原型,这项发明对后来的佛莱明二极管有很大的启示。1906年利班由Braun管得到灵感,以阴极射线Relay的名称申请专利,日后经过多次改良,在1911年8月发表了新的真空管。新真空管在柏林大学举行发表会,结果AEG/德律风根、西门子等公司愿一起合作进行改良,他们的完成品叫LRS Relay。LRS Relay易受温度等外在环境与电源电压的影响,杂音多,灯丝氧化膜也容易剥落,但一次大战前却是长距离电话线年决定为民间电话线路开发新真空管,克服LRS Relay的缺点,最后西门子的Type A获选。
Type A师承球型三极线年开始发售,一部份用于战场上窃听敌军通信用的手提放大器。之后德国真空管就由西门子与德律风根两家公司为主导,陆续推出许多真空管。 美国西屋公司的贡献 美国由于幅员广阔,对长距离电话特别需要,国营的AT&T与他的制造商西屋电器WH(Westinghouse),也因此很早就投入相关研究,甚至将触角延伸到欧洲。西屋公司曾是家电大厂也参与最早的有声电影开发,并积极介入电话相关制造业。Le de Forest尝试把他的三极管用在低周波放大而没有成功,直到1912年终于有些成果,他立刻把中继放大器权利卖给AT&T/WE,并向西屋公司展示其Audion。当时Audion讯号增强会有失真,管内残留气体,阳极电压提升后容易失控,灯丝寿命极短,物理特性不易维持,每个Audion规格都不固定。这个情况对电话中继放大器并不合适,曾经在芝加哥大学研究真空技术,同时在西屋公司从事水银弧光灯中继器研究的阿诺博士,却看出Audion的潜力。阿诺博士首先强化Audion电极的架构,再采用氧化皮膜灯丝,降低工作温度,提升真空度,结果使Audion寿命提升到一千小时。1918年10月,这项成果实际用于费城、纽约、华盛顿间的电话在线,这是世界首度将真空管运用于商用通信电路中,真空管的编号为Type A。之后西屋继续研究,推出广为收音机使用的UV管(Unit Vacuum Tube),比欧洲的四脚管早一年。第一个附有管座的Type M,用于1915年开放的纽约-旧金山大陆横断电线年推出的Type L灯丝为Type M的两倍长,寿命则延长为4500小时。一次大战期间,美国政府责成西屋优先投入军用真空管开发。军用管需承受严酷的温度变化、震动、电压不稳等考验,西屋公司最有名的军用管为VT-1与VT-2。最初西屋的电话真空管称为Telephono Repeater Element,军用管则称Vacuum Tube。
1920年匹兹堡成立了世界第一家无线广播局,在KDKA开播,引起很大回响,西屋以Aeriola的品牌投入家用收音机制造。不过以西屋为名所开发的真空管数量并不多,美国主要的直热式三极管都是Radiotron的产品,有人认为是RCA制造,实际上像112、171、250、245等都是出自西屋手中,西屋在低周波功率管方面技术领先。 通用电器与真空管 通用电器以制造直流发电机、电动机、汽车引擎等而闻名,他们介入无线电通信也是从高周波发电机开始。初期无线电公司为得到高周波连续功率而煞费苦心,最初使用电弧式发信机,但工作不稳定。后来想到利用电力交流发电机,并委托通用电器生产,1906年完成的产品只能达到10KHz频率。不过通用预见此后的发展,于是积极投入,1913年完成200KHz,数KW出力的发电机。另一方面,通用的研究室也很快开发出真空管,Pliotron(希腊语,多的意思)与Kenotron(希腊语,真空之意)为通用早期真空管的名字。Pliotron很快朝大型化发展,1914年使用于67KM长距离小型高周波发电机调变实验成功;而通用也发展出200KW的大规模调变发电机。一次世界大战期间,通用把技术加以活用,以克里夫兰的工厂为中心,生产了多种线多万个,而西屋责生产了50多万个,对军方贡献良多。 后来居上的美国RCA 一次大战期间,美国海军征收了大西洋横断无限电信局(原隶属于美国马可尼无线电信公司),并致力扩充规模,将原来50W高周波发射机改为GE制造的200KW机器。这部机器由GE免费提供,对当时战争起了很大的作用。战争结束后,英国马可尼等待军方归还电信局,并计划在美国、欧洲设立多处据点大展鸿图。美国海军得知马可尼的企图,于是说服GE公司,干脆买下美国马可尼,于1919年10月先成立Radio Corporation America(RCA),第二年正式并购美国马可尼。由于这层特殊关系,RCA顺利取得GE真空管销售权,同时积极投入无线广播业务,开发家庭用的机器。1921年RCA推出纯钨灯丝的UV-216,成为一般收音机、留声机所用的整流专用线年RCA/GE联合与AT&T/WE缔结互相使用专利权的契约,次年WE加入这个Radio集团,以Radiotron的品牌销售真空管,并努力扩展真空管的用途,使得美国成为真空管的大本营。GE制造由RCA负责销售的Radiotron,最初型号为UV-200、UV-201,外型和GE军用管类似,内部电极则完全更新,这些GE改良版,成为后来直热式真空管的标准形状。由于上述复杂的协议关系,当西屋以自有品牌销售真空管时,引起RCA强烈不满,经过长期协调,1925年决定AT&T与WE只能局限于民生用无线电收信机的制造和销售,西屋则另外成立一家格雷堡公司经营一般消费用的家电。至于广播用发信设备、录音室用机器、电影音响系统、航空船舶的无线电器材,西屋另外成立Non-Associate公司来销售线年美国实施反市场垄断法律,这几家公司组成的「Radio Group」宣布解体,有先见之明的RCA则早一步成立Radiotron Manufacturing公司,买下GE的哈里逊工厂,开始自己生产收信管。在Group解体时大家有共识,RCA在1935年以前可生产线年后才能投入生产。RCA为避免独占地位遭非议,1929年起开始授权给中小厂商参与制造真空管,这使得美国制真空管互换性良好,插座种类降到最低,比起欧洲线年,RCA发表了最早的束射管6L6,为业界带来一阵鼓舞。束射管新增阴极同电位之束射形成电极,同时控制闸极极与廉闸极极的结合,虽然是从四极管发展而来,但它比五极管有更低的阳极特性、更高的效率,以及廉闸极极电流低等特性,可以算是真空管发展史上的。最早的6L6是黑色金属管,后来才变成玻璃管,被许多大型电唱机和扩大机所采用,输出规格为6.5瓦。1937年底RCA同时发表输出4.5瓦的小型6L6,型号为6V6与6V6G,用于一般的收音机中。 以民生为导向的Philips 1891年在荷兰安特奥芬乡下由父子共同创业的Philips,到1903年已经成为欧洲第四大灯泡厂。由于荷兰并未参加一次大战,所以并未投入军用管开发。战后一位无线电工程师Idzerda要求替Philips制造第一号真空管,并以其名字IDZ命名,此人日后成立了无线电台而相当著名。IDZ也是根据Audion改造而来,得到许多业余玩家的青睐,Philips在1919年改良为A、B、C三种型号,正式介入真空管制造与发展。 只做专业用真空管的WE 由于WE(Western Electric)是世界最大电话公司AT&T的制造部门,所以他们制造的真空管都以专业用途为主,几乎没有民生用管。九0代兴起的300B热潮,把WE的300B捧上天空,这大概也是WE始料未及的。WE很早就因应市场需求,推出104、205、211、212等三极管,同时还把205D、211D等运用在当时几乎独占市场的电影院扩大机上(Type 42、43、46等型号)。WE早期的直热式三极管,阳极为金属网(后改为黑色金属板)、氧化膜灯丝,电极顶部有陶瓷的支撑板,制作非常坚固。1937年发表最早的超短波用线MHz的道统界线一举提升到UHF频带,此真空管用于飞机的敌我识别系统,可见得WE在这方面的实力。
1938年,WE的300B问世,比RCA的2A3晚了几年。这时已接近三极管的末期,但因累积了过去的技能,所以产生平衡性极佳的杰作。300B和同厂的252A相比,只用6W的灯丝电力,阳极最大定格(450V/80mA)时可得到将近18瓦的功率(252A输出8瓦)。比300B稍早的300A在1933年推出,300A的接脚是刺刀式的,为了与2A3竞争因此改成四脚的300B,它们构造、尺寸、特性完全相同。由于300A/300B的优良性能与高信赖性,还有长寿命,不仅是用在WE Type 86、91、92等扩大机上,定电压电源等工业用、军用器材也都有使用,直到六0年代美国太空总署内的仪器都还用300B做电源稳压,它是美国直热式三极管告别世间珍存的一颗耀眼巨星。1996年WE重开堪萨斯城的生产线美元一支的定价早已今非昔比。 其它经典真空管 除了上面提到的一些真空管外,历史上还有许多经典名作。WE 284A,这是1937年WE为了对抗RCA的845所推出大型直热式三极管,当时WE86使用300B推挽输出有15瓦输出功率;WE87则使用284D推挽输出得到53瓦功率,是当时有名的巨无霸。WE的杰作还有军用直热式三极管VT52,输出只有2瓦,但声音与300B很像。1940年WE为6L6束射功率管所做的专业版350B,也是久为人所津津乐道,外型与6L6G相似,声音浓密浓重。在300B推出前的十年间,WE205D担任功率管的重责大任,它的声音是WE管中的佼佼者,但输出只有1.4瓦﹗比205D更早的212A,在1921年开发完成,1937年改成212E,声音浓密又纤细,非常有特色。211E则是在1921年开发完成,26年改成211A,在WE43扩大机上推挽可得9瓦的功率,声音快速雄壮。美国另一家大厂RCA在1935年开发的6F6五极管,推挽输出有11瓦功率,可以说是后来6系列的开始。1936年划时代的6L6推出,在McIntosh MC-240扩大机上有极佳的表现︰第二年推出的6V6输出功率4.5瓦,与三极管声音形成有趣的对比。1928年开发的RCA250可以说是世界第一支音响专用管,声音雄壮豪迈,它的出现刺激了WE开发252A与300A。RCA845也是名管,是在VT4C(211)基础上开发的大型直热三极管,出力15瓦,鲜艳温暖有力的声音仍深受今日音响迷的喜爱。而GE开发的VT4C(211),原本作为发信用发振管,出力19瓦,声音辉煌灿烂,与WE的211同样青史留名。 英国部份也很精彩, GEC(The General Electric Co. of England)所推出的KT66与KT88,可以说是六0年真空管黄金时代最著名的产品之一,McIntosh MC275就以KT88为输出管,Quad以KT66为输出管,今天一支全新的CEC KT88可抵金价。GEC另有输出功率达30瓦的大型直热式三极管DA100(大小与GE211相仿),但留下的并不多。Mullard的EL84/6BQ5与EL34/6CA7同样是杰出的高灵敏度五极管,EL84输出6瓦,EL34输出11瓦,甜美的音质令人难忘。Osram所生产的PX25具有阴柔透明美感,与稍早的PX4都是英国著名的直热式三极管。德国Telefunken在1930年代开发的三极管RS237、1960年代开发的EL156(推挽输出130瓦),代表了德意志民族理性的特质,他们的小型管6DJ8也成了音响迷追寻的目标。直热式三极管风潮二次大战后唯一使用WE 300B真空管的家庭用扩大机是Brook 10C。这部机器备有2.4V和5V的灯丝组,可以替换使用2A3与300B,由于早期RCA的2A3物美价廉,又跟300B一样都是单一屏架构,除了输出功率较低外,音质相差不多,所以大多时候都用2A3。后来为了降低成本,RCA把2A3改成双屏,音质有了变化,只剩300B独领风骚。
六0年代中期,虽然扩大机已经是晶体管的天下,一群法兰西发烧友却发现用单端直热式300B推高效率的号角喇叭,用来回放爵士Big Band演奏简直令人陶醉。这个发现只在极少数音响迷中间流传,七0年代一位法日混血儿Jean Hiraga把WE 300B的玩法带到日本,引起了很大的回响,1973年「MJ无线与实验」杂志把WE称为梦幻管球,它的地位与日遽增。1989年美国Richardern Electronics推出Cetron品牌的300B,更助长直热式单端三极管的热潮,连带的805、211、845、810、811等大型直热式三极管也从仓库中被挖了出来。1992年大陆曙光厂也推出300B,然后九0年代重新设计的VV30B出现了,这大概是世纪末专为音响迷开发的唯一真空管了。苏联圣彼得堡的Svetlana加入大战,推出SV811三极管,特性与300B接近,加上重新生产的WE 300B,只怕这股狂劲还会持续发烧。目前有名的三极管扩大机包括意大利Unison的Smart 845(输出功率16瓦)、英国C.R. Development的旗舰Amphion前级与Carmenta后级、美国VAC、法兰西Jadis、美国Manley与VTL等。美国Cary则生产了很多三极管扩大机,包括一款CAD300SEI综合扩大机。1993年Cary首先推出以三极管放大的SLP-90前级,引起很大回响,之后开发的CAD300SE,成为九0年代美国第一家推出300B扩大机的厂商,1996年的CAD211M与CAD805B,又创大功率三极管的新猷。英国Audion推出的Silver Night 300B可以说是现代设计的典范,金光闪闪的型式与平实的售价吸引了许多人。日本可以说是三极管拥护者的大本营,上杉研究所推出的Uesugi几乎是当年WE扩大机的现代翻版;山本音响工艺推出的Yamamoto Sound Craft与小厂Zaika同样也采用WE线路。此外还有新藤所推出的Shindo Laboratory、西村电机推出的NE、中村制作所推出的NS,以及Sun Audio、Sound Parts、Sound Atics、ATR、ALC、Audio Nankai、Bell Air、Fine Arts、Kanno、Highphonic、Krypton、List、Listening Device、Lotus Souns、Mejo Gran、Mactone、Milky Laboratory....等许许多多只在日本国内发售的制作。这些日本扩大机共同的特色是︰很贵、很精致、很漂亮、很稀有。真空管经典铭机单声道代的真空管扩大机仍然保存者并不多,使用上也不太方便,众所瞩目的WE,并没有针对家庭用户推出过扩大机。虽然WE在声学领域贡献卓越,例如1924年的电气录音模式;1927年的NFB回路理论及有声电影的开发,1931年的录音座的试制,1957年45/45模式刻片的发展等,但都属于专业领域。目前可以找到的WE扩大机包括1934年为300A推挽工作所设计的WE86(使用WE274A整流,增益与反相使用了三支WE262A,输出功率15瓦)、1936年的594A,以及1937年为300B所设计的WE91B等,它们都是剧院用扩大机,外型相当简陋,却非常的坚实耐用。1950年代两大天王巨星非Marartz与McIntosh莫属,英国方面只有Quad留下珍贵的记录。本地二手市场偶而可见英国Leak的产品,这家公司是H.J. Leak创立的,他所推出的Point 1线%,创下当时世界记录,与Quad的产品不相上下。以后Leak成为Rank集团的一员,推出非常有名的三明治夹层式锥盆扬声器振膜,用发泡苯乙烯制成锥形物,两面再贴上薄铝片,是扬声器科技的一大突破。一九七○年代中期,这家英国厂商逐渐淡出市场,终至完全消失。至于1953年推出的Quad II,采用英国GEC的KT66推挽工作,额定输出15瓦(实测约有25瓦),原本也是单声道设计,但因它体积小巧,所以立体声时代来临音响迷宁可多买一部,也要继续使用它。Quad II输入级使用EF86五极管,高压直流整流使用GZ32,再加上两支KT66,构造非常简单,每部重才9公斤而已。Quad早在1938年就推出第一部扩大机,输出功率10瓦;1948年继续推出真正有Hi-Fi规格的QA12/P,然后在这个基础上发展成Quad II。Quad II声音极美,一直是Quad的招牌之一,直到六○年末期才被33/303的前后级组合所取代。Marantz的辉煌记录1952年由Saul B. Marantz在纽约创立的Marantz,1954年首先推出Audio Consolette单声道前级,然后有内设RIAA等化线路与录音带鉴听线年Marantz推出采用超线性放大线线瓦的单声道扩大机Model 2。1957年幼推出基本线单声道后级。不过Marantz最令人怀念的产品却是1958年的Model 7前级、输出功率30瓦的Model 8后级,与1960年推出的Model 9后级,另外加上1964年推出的Model 10B真空管调谐器。Marantz 7采用六支ECC83/12AX7真空管,内设三级NF型均衡器与NF型阶梯切换式音调控制,并设有多种唱片等化线年Marantz推出的Model 7T前级,虽然外观依旧,却已经变成晶体版本了。Model 8使用硅整流器,后来它的电源变压器改良过,输出功率增加为35瓦,成为Model 8B。Model 9同样使用四支6CA7/EL34输出管构成并联推挽线瓦输出功率,架构比竞争者的McIntosh MC275简单多了。Marantz的晶体扩大机始于1965年的Model 15,输出功率60瓦,1967年推出晶体收音调协器Model 18,到1969年推出该公司第一部综合扩大机Model 30,起码还维持Marantz的道统面版,之后的Marantz产品就只剩商标而已。闲话两句,你可能不知道Marantz也推出过喇叭吧?时间是1968年,称为Imperial系列,至于声音呢?很抱歉,完全不知道﹗装甲浓重的McIntosh早于1946年成立的McIntosh,与Marantz一直是最大的竞争对手,1949年推出第一部前级AE-2与第一部后级50W-1,输出功率50瓦。1951年继续推出改良型号50W-2,使用6L6输出管;另外有一部20W-2后级,输出20瓦。1953年推出C104前级,然后有C108、C8、C4等多款单声道前级,也有1954年使用6BG6G输出管,功率30瓦的A116后级;1955年从A116改款的MC30后级;使用6550强放管,输出60瓦的A121;以及从A121改款的MC60;输出40瓦的MC40;使用KT88/6550,输出75瓦的MC75等多部产品。McIntosh的立体声产品在1959年才推出,第一部立体声前级是C20推出,C20有相位切换、高低音调整与低音补强等功能。1961年C11前级问世,1962年McIntosh最后一部线后级,仍是McIntosh迷眼中的梦幻组合,也是「McIntosh Sound」的最佳代言人。后级扩大机部份,1960年推出的MC240,等于是两台MC40,与1962年推出的MC275,到今天都还备受欢迎。MC275使用了四支GEC的KT88/6550在输出级,获得75瓦的功率,输入级为12AX7,反相用12AU7,此外还用了12BH7、12AZ7等小管子在增益级。不过造成McIntosh声音特色的最主要原因,据称是特殊的变压器绕法,这项绝技差点就失传了。McIntosh在六○年代很快放弃真空管而投入晶体管阵营,1965年的MR71调协器、1968年的MC3500后级(输出350瓦),是McINtosh最后的两部真空管制品。Audio Research绝地大反攻Audio Research在七○年代初期创立,当时已是晶体管的天下,Audio Research的头家Bill Johnson以修改Dynaco真空管器材起家。Bill Johnson对真空管非常有研究,甚至是溺爱,在Audio Research的前身Electronic Industries他就推出一部一百瓦的线年Bill Johnson甚至设计了一部输出四百瓦的真空管后级,展露出他在真空管方面的技术。Audio Research有一阵子停止真空管扩大机制造而转为晶体扩大机,因着这个机缘,他却发现了真空管与晶体混和运用的妙处,从SP-11前级之后,Audio Research开创了真空管/晶体混血的新领域。从Audio Research最早的SP-1、SP-2、SP-3前级,到最后一部纯线,以及混血设计的SP-11、LS-1、LS-2、全平衡的LS-5、Reference,处处留下惊艳。从第一部后级D-50开始,历经D-51、D-75、D-76、D-150的纯真空管时代,到M系列、Classic系列,以及全平衡的VT系列、输出600瓦的巨无霸Reference,Audio Research也称得上知音满天下。七0年代的Dynaco PAS系列前级、Stereo 70与M-60后级,造福过许多阮囊羞涩的发烧友。其余著名的真空管扩大机还包括EAR 509、Michaelson & Austin TVA-1、Conrad-Johnson的Power Amp等。进入八0年代,后起之秀风起云涌,大家比较熟悉的有意大利Unison Research、加拿大Sonic Frontiers/Anthem、美国Quicksilver Audio、美国Cary、法兰西Jadis与DRG、北欧Copland、美国Convergent Audio Technology、VAC、Counterpoint、Manley、VTL等。
至于在日本方面,老牌的Lux算是少数跨入国际舞台的真空管制造商,采用OTL线年使用英国GEC KT88强放管的MB88、1969年采用三极管50CA10的MQ60、1984年采用WE 300B线,以及邀请Tim de Paravicini设计的MB3045等,都是轰动一时的名机。1986年在大阪高槻市,由三浦笃与石黑正美两个人所成立的Air Tight,则是另一家打入国际市场的日本商家。从最早输出使用EL34输出36瓦的ATM-1后级、1988年使用KT88输出80瓦的ATM-2后级,到1994年使用6L6GC,输出24瓦的ATM-4后级,Air Tight为现代真空管制造工艺竖立了新的标竿。参考数据「Stereo Sound」 - 管球王国大冢 久着,「幻的线种的轨迹,The Classic Valves」,1994「70 Years of Radio Tubes and Valves」日本垫子机械社编「电子管的历史」,1987 欧美主要真空管厂一览Arcturus - 美国小厂, 1927年取得RCA授权开始生产旁热管,特色是运用了Carbon Heater。1952年创立者过事后仍继续经营,以使用蓝色灯管著名。Eitel McCullough - 1925年推出西屋公司的第一支交流线年代中期开始生产送信管。Amperex - 1936年开始制造线年被Philips收购。Cunningham - 1915年开始生产三极管,打破Le de Forest垄断的局面,后来成为RCA经销商,1931年被RCA并入旗下,而Cunningham则在1933年成为RCA Radiotron的总裁。Ken-Rad - 1926年创业,以Archatron的品牌营销。Sylvania - 1924年创立的美国小厂,曾一度停工,1980年代初期恢复生产。Tung-Sol - 1930年代开始生产线年发售自己设计的真空管,二次大战后终止。De Dorest - 真空管发明人的自有品牌,1915年开始生产,1933年被RCA并购。National Union - 1930年初由Magnatron、Marathon、Sonatron、Televocal四家公司合并成立,在纽泽西州生产旧型管与道统真空管,二次大战中生产发射管与特殊管,1950年初停产,旋即又重开生产线年设立,二次大战后被CBS并购。McCandless - 最早的球型线年以前美国唯一的真空管生产商,后来成为RCA的经销商直到1930年代。Myers - 创办人曾在Le de Forest公司工作,不久即独立创业,但遭到多家公司控告侵权。一次大战后改名为Radio Audion,被WE告得躲回加拿大;1920年后重新开业,旋即被RCA控告而破产。Moorhead - 1915年开始生产,以Electron Relay品牌发售,1923年停业。GE(General Electric) - 世界最大的电机公司,也生产了许多军用真空管。RCA(Radio Corporation of America) - 1919年设立,世界最大的线年关闭生产线。WE(Western Electric) - 世界最大电话公司AT&T的制造部门,1988年关闭真空管生产线。WH(Westinghouse) - GE的子公司,最初帮忙GE与RCA生产真空管。Ediswan - 1883年由艾狄生灯泡公司英国分公司与Swan电灯公司合并而成,世界第一支二极真空管由他们所制造,由于蒙英国皇室青睐,得以使用Royal ediswan的标志。A.C. Cossor - 1896年成立生产科学用玻璃器具,1902年起生产X射线年开始制造医疗用灯泡。一次大战时加入真空管生产,开发具有头盔型阳极的特殊管,1930年发表世界最早的高周波五极管。二次大战后与美国喜万年合作,改组为Electronic Tube,1949年被EMI收购而停止生产。Hivac - 从1932年开始生产特殊真空管的英国小厂。Mullard - 1920年成立,Mullard曾是爱吉斯奥灯泡研究所所长,最初开发了许多特殊的无线年被英国Philips收购。Marconi - 1900年成立,从事与无线电有关的真空管制造。Lissen - 最早是制造收音机零件,1929年开始销售BTH生产的真空管,两年后自己生产,擅长电池式收音机线年终止。BTH(British Thomson-Houston) - 1986年美国GE的前身Thomson-Houston Company的英国分公司,主要产品为重机电,也生产灯泡,战后成为英国首席无线年与其它公司合并成AEI,以Mazda品牌营销。MOV(Marconi-Osram Valve) - 1911年首度生产三极管,一次大战期间率先生产大型线年与GEC合并,以MOV品牌销售GEC产品。STC(Standard Telephone & Cable) - 1925年美国WE在英国成立的分公司,1934年后以Brimar品牌出现,最后被并入AEI。Philips - 1891年以制造灯泡起家,1917年加入真空管的生产,近年来已成世界最大的真空管生产集团。Volvo - 1924年成立的德国公司,隶属于Muller的制造部门,后为Philips收购。Siemens - 德国AGE旗下的大厂,从事真空管与有线电话的制造。Telefunken - 同样隶属于德国AGE旗下的无线电部门,六○年代停止生产。Loewe - 1926年开发出复合管的德国公司。
A. Grammont - 一次大战中最早制造球型三极管的法兰西厂商,成品叫Fotos。 胆机KT88?KT94?KT100的演变 金炜杰 似乎世界上有名的胆机大厂在它们所出品的胆机当中,很少看到末级功率放大电子管使用KT100的,大多数是以KT88、6550为主。确实,KT88和6550是一只很不错的大功率放大电子管,它输出功率很大,效率又很高,而所需的推展电压又不需要太大,是一只很容易伺候的电子管,因此,在各胆机生产厂的产品当中,差不多都能找到它们的芳踪。KT88的阳极消耗为40W,在单管甲类工作状态下输出可达12W,由于该管设计合理,廉闸极极电流与屏流的比值较小,可达到约1/12。目前国内产的KT88品性水平已能够与外商提供的样品(这些样品是国外在电子管最盛时期生产的)相近似。1994年英国PM公司总裁Peto先生到中国曙光电子管厂时,曾提出过KT88外型粗短,玻壳平顶不够美观及其它一些问题,希望能够改进。于是曙光厂积极的采取了一些措施,它们将KT88原型的芯柱加长了3mm,玻壳改为圆顶,去掉了侧面的吸气剂。于是,一个变型的新胆管降生了。由于是在94年由曙光厂改良所成的,因此,新管的牌号命名为KT94。经过严格的各种试验结果证明︰KT94的各项性能指针与KT88完全一样,两种胆管可直接换用,你只需从美学的角度来衡量选用就可以。KT100是在KT88基础上又进一步改良而研制的新产品,因问世较晚,在电子管手册中很难查到它的数据。很多人以为KT100是湖南长沙曙光电子管厂近几年来研制开发出来的品种,因此并没有引起太多的反响。其实,KT100是在胆管与晶体管交接时期的大变革年代中由西门子公司开发研制的新品种。KT100除保留了KT88的全部优点之余,还有比KT88更大的功率,十分适合推展一些“大食喇叭”工作。一般来讲,采用KT88或6550的机型,都能够使用KT100直接换用,因几种管子的电压及负载阻抗都差不多。KT100与KT88不同的是︰KT88的阳极采用的是碳化镀镍铁材料,与国外的同类产品是一致的。而KT100采用了近年来开发的新型材料,它的屏极使用了铜芯覆铝铁材料所制成,它可以改善胆管的耗散能力,在同样的工作环境下,KT100比KT88的功耗富余量更大,工作更加稳定。 真空管之百年步伐 四极管制造名器的诞生 每次当我听到KT88这个编号,立刻使我联想起美国“麦景陶”之MC275。这部在真空管时代末期声名显赫的功率放大器,记得是一九六二年推出上。