???電子管陰極

?????? 極的機(jī)理以及特性，其實(shí)博大精深。以我這個(gè)外行而言，只能將我自己的一些理解和大家共同探討一下，有興趣的朋友還是自己找一些資料來學(xué)習(xí)為好。

　　氧化物熱電子發(fā)射的現(xiàn)象是1903年發(fā)現(xiàn)，但是對(duì)它的研究一直到現(xiàn)在還沒有結(jié)束。氧化物陰極的本質(zhì)是一種電子型半導(dǎo)體，一般的氧化物陰極工作基本上是基于盈余的鋇原子，一般來說，真空抽氣高溫激活的過程之中，陰極中氧化鋇之中一部分氧原子減少了，出現(xiàn)了盈余的鋇原子，鋇的價(jià)電子容易因?yàn)楦邷孛撾x原子核的束縛而成為自由電子，這就是氧化物陰極工作的簡單描述了。

　　氧化物陰極的逸出功和核心金屬有關(guān)系，核心金屬不同，則逸出功也不相同。我們一般常見的旁熱氧化物陰極所采用的材質(zhì)是鎳，鎳的氧化物陰極逸出功是1.32電子伏，而直熱管常用鎢絲作為芯金屬，鎢的逸出功是1.36電子伏，由此可見陰極的逸出功僅僅和核心金屬有關(guān)，與不同的管型無關(guān)。
氧化物陰極的特性和核心金屬的還原特性相關(guān)，一般的陰極鎳中常常含有微量鎂、鋁、硅、鎢等等金屬，對(duì)于陰極的壽命和脈沖特性都有很好的影響，而對(duì)于直熱陰極而言，鋁和硅的含量常常比旁熱鎳陰極高100倍和6倍。

　　氧化物陰極和鎢絲陰極或者原子表面陰極（釷鎢、炭化釷……）比較而言，更加脆弱，所以我們常常會(huì)看到一些問題。

　1、陰極中毒。

　　很多時(shí)候，一些老舊的電子管陰極極度老化，很大一部分原因常常是陰極中毒。氧氣、一氧化碳、二氧化碳、水汽、硫化物、鹵素、碳?xì)浠衔锏鹊榷伎梢詫?dǎo)致陰極中毒。我們常常見到一些老舊的電視機(jī)阻尼管，長期在高壓下使用，云母片出現(xiàn)發(fā)黃的現(xiàn)象，而往往陰極發(fā)射特性也不好，有一個(gè)原因就是云母在高電壓、高溫下部分分解產(chǎn)生微量的水汽（此時(shí)往往有很多云母碎屑在管子中），導(dǎo)致陰極中毒發(fā)生（當(dāng)然，還有其它原因）。

　2、打火現(xiàn)象。

　　高真空電子管之中，因?yàn)榇箅娏鞫鴮?dǎo)致的打火現(xiàn)象是比較常見的。比如一些直熱整流管整流的機(jī)器，濾波電容比較大的。開機(jī)以后，有時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)屏極和陰極之間的打火。而電子管的工作電壓遠(yuǎn)低于靜電導(dǎo)致打火的電壓，這就是和氧化物陰極有關(guān)。

　　剛開始，直熱管的燈絲還沒有熱透，發(fā)射不均勻，有些溫度較高的部分（比如燈絲中部）電子發(fā)射較強(qiáng)，而另外一些部分（下引出線或者頂部吊鉤部分）因?yàn)樯彡P(guān)系，溫度要低一些，電子發(fā)射較差。而此刻，濾波電容的兩端電壓很低，電流比較大，很大的電流全部是從那很小的發(fā)射較強(qiáng)的部分發(fā)射的，會(huì)導(dǎo)致這部分溫度變得很高，高溫導(dǎo)致電子發(fā)生更加強(qiáng)，于是此部分的電流會(huì)增加的很快，同時(shí)高溫會(huì)導(dǎo)致氧化物的蒸發(fā)，產(chǎn)生一些等離子狀態(tài)的氣體，這些氣體導(dǎo)電被電壓擊穿，而產(chǎn)生了打火現(xiàn)象。

　　事實(shí)上，如果旁熱鎳核心的陰極在先有高壓的狀態(tài)再加熱燈絲時(shí)候，問題會(huì)更加嚴(yán)重。其機(jī)理是直熱陰極中的鎢在高溫會(huì)和氧化物反應(yīng)，生成一些鎢酸化合物，這種物質(zhì)導(dǎo)致氧化物陰極的逸出功變高，從而略微減低一些惡性循環(huán)。在旁熱陰極的鎳核心中，鎳和氧化物不會(huì)出現(xiàn)像鎢那樣的優(yōu)點(diǎn)，所以理論上打火問題可能更加嚴(yán)重。但是好在，旁熱氧化物陰極的熱絲加熱要比直熱陰極均勻，這種現(xiàn)象比較少見。不過一定要切忌在開高壓以后，再加燈絲。曾經(jīng)看到有的人想當(dāng)然的用控制整流管燈絲的辦法來開啟高壓，這顯然是荒唐可笑的。

下面簡單說一下氧化物陰極的設(shè)計(jì)計(jì)算問題：

　　一般的接收放大電子管，都是按照規(guī)范化的設(shè)計(jì)來考慮陰極的問題。對(duì)于旁熱管而言，通常是工作溫度在95-1150K之間，老式接收放大管陰極通常每個(gè)瓦特4MA電流，小型接收放大管每個(gè)瓦特6MA電流，功率管每個(gè)瓦特10MA電流，整流管每個(gè)瓦特20MA電流，發(fā)射管10-40MA，脈沖發(fā)射管是2000MA。對(duì)于直熱管而言，接收管是15-40MA每個(gè)瓦特，整流管是20MA每個(gè)瓦特，功率管是10-40MA每個(gè)瓦特，這些都是一般的參考值，每種不同的管子都是不盡相同，但都不差很遠(yuǎn)。我們一般估計(jì)一個(gè)管子的電流能力也如此估計(jì)了。如果我引用一堆精確的計(jì)算公式給大家恐怕一點(diǎn)用也沒有，誰會(huì)拿著管子去認(rèn)真核算呢？有這些時(shí)間還不如作些其它事情呢。

　　關(guān)于6Z4輸出140MA電流的問題，我一定要論證它是錯(cuò)誤的，很早以前就已經(jīng)在別處看到，我是一直沒有說話的。本來想不多介入到具體問題之中，不過既然這個(gè)問題已經(jīng)到了我這里，我也就要說幾句。

　　國產(chǎn)6Z4和國產(chǎn)6Z5P的是一樣的，而它們的陰極尺寸特性和外國的6X5或者84是相似的。我們來看對(duì)于收音機(jī)整流管的要求，一個(gè)電源變壓器，次級(jí)是340-0-340V、內(nèi)阻320歐（基本和過去收音機(jī)用的變壓器相近）。

　　五六個(gè)管的收音機(jī)，電流按照70MA計(jì)算很富裕，整流效率是0.8左右，采用電容濾波。則整流管輸出電壓在370V，輸出功率在26W左右，屏極損耗在1W，此整流管跨導(dǎo)在10MA/V，陰極最大電流在0.24A。此時(shí)陰極的電流密度在可以取60MA/CM*CM，陰極有1.17CM*CM的有效面積，取用的旁熱陰極鎳管的外徑1.27MM，則噴涂氧化物的長度應(yīng)該是2.6CM，兩端留下0.3CM固定，總長度是3.2CM，取中間的陰極工作溫度1100K，陰極加熱功率在3.72W，6.3V燈絲，則陰極電流是0.59A，綜合計(jì)算熱絲的問題應(yīng)該在1450K，熱絲直徑是95.7微米，長度19.4厘米，當(dāng)熱絲彎曲成3個(gè)V字，可以裝入陰極鎳筒。這些都是真實(shí)的數(shù)據(jù)，不相信可以砸碎一個(gè)6X5、6Z5P、6Z4看一下，量一下，或許會(huì)有誤差，但是絕對(duì)不會(huì)相差很多。正是這些參量限制了陰極的平均電流是70MA，不論是那種工作方式，管子的陰極電流都是一定的，數(shù)據(jù)說話才更有說服力！

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