???電子管陰極

?????? 極的機理以及特性，其實博大精深。以我這個外行而言，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習為好。

　　氧化物熱電子發(fā)射的現象是1903年發(fā)現，但是對它的研究一直到現在還沒有結束。氧化物陰極的本質是一種電子型半導體，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，出現了盈余的鋇原子，鋇的價電子容易因為高溫脫離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，與不同的管型無關。
氧化物陰極的特性和核心金屬的還原特性相關，一般的陰極鎳中常常含有微量鎂、鋁、硅、鎢等等金屬，對于陰極的壽命和脈沖特性都有很好的影響，而對于直熱陰極而言，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，所以我們常常會看到一些問題。

　1、陰極中毒。

　　很多時候，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、碳氫化合物等等都可以導致陰極中毒。我們常常見到一些老舊的電視機阻尼管，長期在高壓下使用，云母片出現發(fā)黃的現象，而往往陰極發(fā)射特性也不好，有一個原因就是云母在高電壓、高溫下部分分解產生微量的水汽（此時往往有很多云母碎屑在管子中），導致陰極中毒發(fā)生（當然，還有其它原因）。

　2、打火現象。

　　高真空電子管之中，因為大電流而導致的打火現象是比較常見的。比如一些直熱整流管整流的機器，濾波電容比較大的。開機以后，有時候，會出現屏極和陰極之間的打火。而電子管的工作電壓遠低于靜電導致打火的電壓，這就是和氧化物陰極有關。

　　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，而另外一些部分（下引出線或者頂部吊鉤部分）因為散熱關系，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)射較強的部分發(fā)射的，會導致這部分溫度變得很高，高溫導致電子發(fā)生更加強，于是此部分的電流會增加的很快，同時高溫會導致氧化物的蒸發(fā)，產生一些等離子狀態(tài)的氣體，這些氣體導電被電壓擊穿，而產生了打火現象。

　　事實上，如果旁熱鎳核心的陰極在先有高壓的狀態(tài)再加熱燈絲時候，問題會更加嚴重。其機理是直熱陰極中的鎢在高溫會和氧化物反應，生成一些鎢酸化合物，這種物質導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，鎳和氧化物不會出現像鎢那樣的優(yōu)點，所以理論上打火問題可能更加嚴重。但是好在，旁熱氧化物陰極的熱絲加熱要比直熱陰極均勻，這種現象比較少見。不過一定要切忌在開高壓以后，再加燈絲。曾經看到有的人想當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計計算問題：

　　一般的接收放大電子管，都是按照規(guī)范化的設計來考慮陰極的問題。對于旁熱管而言，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瓦特4MA電流，小型接收放大管每個瓦特6MA電流，功率管每個瓦特10MA電流，整流管每個瓦特20MA電流，發(fā)射管10-40MA，脈沖發(fā)射管是2000MA。對于直熱管而言，接收管是15-40MA每個瓦特，整流管是20MA每個瓦特，功率管是10-40MA每個瓦特，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。我們一般估計一個管子的電流能力也如此估計了。如果我引用一堆精確的計算公式給大家恐怕一點用也沒有，誰會拿著管子去認真核算呢？有這些時間還不如作些其它事情呢。

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

　　國產6Z4和國產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。我們來看對于收音機整流管的要求，一個電源變壓器，次級是340-0-340V、內阻320歐（基本和過去收音機用的變壓器相近）。

　　五六個管的收音機，電流按照70MA計算很富裕，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，此整流管跨導在10MA/V，陰極最大電流在0.24A。此時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，綜合計算熱絲的問題應該在1450K，熱絲直徑是95.7微米，長度19.4厘米，當熱絲彎曲成3個V字，可以裝入陰極鎳筒。這些都是真實的數據，不相信可以砸碎一個6X5、6Z5P、6Z4看一下，量一下，或許會有誤差，但是絕對不會相差很多。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，數據說話才更有說服力！

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