电子管的发明及优化措施

48　电子管的发明

19世纪末20世纪初，电子学逐渐成为一门新的技术学科。

提到电子技术领域中最重要的一项发明电子管，还要追溯到碳丝灯的发明。

1879年10月19日，美国著名发明家爱迪生成功地使第一盏由竹篾烧成的碳丝制成的白炽灯发光，长达45小时。他的这项发明后来获得专利。第二年，英国发明家斯万又取得了U型碳丝灯专利，从此电灯开始给人们带来光明。

为了延长白炽灯的寿命，爱迪生继续进行研究。他在灯泡的碳丝附近焊上一小块金属片，金属片没有与灯丝接触，但如果在它们之间加上电压，灯丝受热后，会产生一股趋向附近的金属片的电流。当时，爱迪生本人并没有意识到这种现象有多少技术潜力，而转入其他项目的研究。后人认识到爱迪生发现的是一种“热电子发射现象”，有重要的实际应用价值，把它称为“爱迪生效应”。

最早预见到爱迪生效应具有实用价值的，是英国物理学家、工程师弗莱明。

弗莱明于1870年大学毕业，1877年到剑桥大学工作，协助麦克斯韦进行电学实验。19世纪80年代，弗莱明在爱迪生设在伦敦的事务所当顾问。90年代，他又与意大利发明家马可尼一起工作。弗莱明与上述两位发明大师共事的经历，促使他把两位大发明家的成果相结合，他的目标是为无线电报接收机寻求更理想的检波器。

在研制新颖检波器时，弗莱明发现，如果把产生爱迪生效应的灯泡的“板极”(金属片)接电源正极，则在电场的作用下，灯丝发射出的电子就会流向板极，从而使灯丝和板极之间的电路导通。如果板极与电源负极相连，灯丝就不发射电子，这样，灯丝与板极之间就没有电流。根据这一发现，1904年弗莱明首先研制出了在无线电报接收机中用做检波器的真空二极管，并获得了专利。他一直生活到20世纪40年代，亲眼目睹了他的发明结出的硕果。

1906年，美国发明家德·福雷斯特对二极管加以改进，首先研制出真空三极管。

在上大学时，德·福雷斯特就已对马可尼发明的无线电报产生了兴趣。1896年，他毕业于耶鲁大学，随后到西屋电气公司等处工作，在业余时间研究无线电通信。他于1902年辞职，创建了自己的公司，开始了发明家的生涯。从1902年到1904年，他在无线电通信方面，总共取得了34项专利。

在接收无线电报信号时，德·福雷斯特为了提高二极管检波的灵敏度，于1906年设法对二极管加以改进，办法是在二极管中的灯丝与板极之间添上一根“Z”形导线，形成一个栅极，这就成了一个三极管。其中的栅极能对通过二极管的电流起控制作用。当栅极有微弱电流通过时，就会在板极检测到较大的电流，而放大电流的波形，与栅极电流的波形一样。(www.xing528.com)

1906年底，德·福雷斯特为自己发明的三极管申请了专利。他宣告，三极管不仅能检波，而且能放大微弱的电流。他的这项发明，是电子学领域的一项非常重要的成果，为电子工业及通信技术的发展奠定了基础。

随后，他设计了一台原始的无线电收音机，其中用三极管代替二极管检波，当时三极管的放大作用较小，没有真正发挥作用。

1907年在纽约以及1908年在巴黎的埃菲尔铁塔上，德·福雷斯特发射了无线电话信号。由于当时三极管放大信号的能力有限，因此他的无线电话机中没有使用三极管。他的无线电发话机与马可尼的发报机类似，只不过是用麦克风代替了电报机中的莫尔斯键盘而已。

1912年，德·福雷斯特等发明了再生电路，利用正反馈技术，使音频信号放大到可以接收的程度。从此，三极管才开始用于无线电话机。

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怎样延长电子管放大器的寿命

自70年代电子管放大器复出重登音响舞台以来，已占有一定市场，但目前的电子管音响产品中，电子管引起的故障——包括欧美电子管在内，并不少见，使人产生一种电子管寿命短的看法，然而这却往往并非电子管本身的问题，而是电路设计存在缺陷和使用上的问题。须知品质良好的电子管，还得有正确设计的电路、充分的散热、周到的避震。

在使用上，电子管要有良好的通风散热，温度的过热必然缩短电子管寿命，所以要尽可能使电子管保持较低的温度。电子管怕振动，所以采取防震措施尽量避免振动也是很重要的。若做到这两点，电子管的使用寿命至少可提高一倍。为此，电子管设备的周围要有适当的空间，尤其是它的上方，以便有良好的对流通风，可能的话可用风扇帮助散热。

电子管阴极在尚未达到要求温度即加上高压电源时，它的阴极将受到损害，同样会缩短电子管寿命。所以电子管设备若有预热装置的话，一定要使用，例如先开灯丝低压电源预热，后开高压电源。假如没有预热装置，那你不要急着将输入信号接入，可将音量关到最小，待先开机20～30分钟进行温机再使用。如果使用旁热式整流管供给整机高压，那正好提供了简单又有效的高压延时。另外，在正常使用时，不要频繁开关电源。

当然，如果对电子管电路进行正确的设计，避免错误运用，就能使电子管不致“英年早逝”，电子管使用数以千计的聆听时数应是正常的。电路设计中最常见的错误有电子管灯丝与阴极间的电位差过高、电子管屏极或帘栅极电压运用至最大值、电子管灯丝电压过低或过高、电子管安装位置不当造成电极过热及高压电源没有延时装置等。