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世界各国真空管历史 发表评论(0) 编辑词条

(图)真空管工作原理真空管工作原理

1904年11月16日,约翰·安布鲁斯·弗莱明发明了真空管。

真空管是一种电子设备,由抽真空的容器(通常是玻璃或陶瓷)组成,它具有发射电子的阴极(旁热式是由灯丝加热,直热式则灯丝就是阴极)和工作时通常加上高压的阳极。阴极和阳极之间,自阴极算起,第一个电极称为栅极,再增加一个电极则称为帘栅极。第三个电极则称为遏止栅极,可以消除因加入帘栅极引起的二次电子放射现象。栅极能够在阴极和阳极之间对电流起到控制作用。已经制造的真空二极管,三极管,四极管,五极管等有几百种不同的种类和额定功率,在晶体管发明以前,使所有电子学和一切无线电和电视发射与接收装置的基础。

目前,由于消耗功率及体积的考量,真空管多半只运用在少数的特定用途中,特别是高功率高频的通信用途,但近年来,或许是怀旧的气氛使然,某些特定音响用途的真空管再次流行,形成消费电子领域奇特的风潮。另外,像是阳极射线管,X射线管等等则是属于特殊的真空管。

目录

世界各国真空管历史编辑本段回目录

英国电子管发展

(图)真空管真空管


    1838年,英国法拉第对1mm/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,1904年他把爱迪生实验用装有电极的电灯泡拿来改装,发明了二极管(他称为振荡管),现在英国以Valve称呼电子管,即引用佛莱明的命名。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,把电子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,所以电子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,与法国的TM管几乎一样。一次大战中,英国海军致力开发发信管,生产大型真空管,1917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。

  法国的电子管
    1908年,Le de Forest到法国宣传他的新球型管Audion,法国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。保罗潜入法国被捕,他被引见菲力将军,并从口袋拿出Audion电子管详述其优点,菲力将军立刻安排他在通信部队成立电子管紧急开发项目,这是法国电子管的起源。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。虽然法国很晚才加入,但Fotos中的设计精巧,充分发会法国人的创意天分,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,也是电子管的一大突破,四脚结构也在欧洲被长期采用。

德国真空管的起源
    1903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的主角。德国在1914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师承球型三极真空管,1916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。Lede 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,阳极电压提高后容易失控,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电极的结构,再采用氧化皮膜灯丝,降低工作温度,提高真空度,结果使Audion寿命提高到一千小时。1918年10月,这项成果实际用于费城、纽约、华盛顿间的电话线上,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-旧金山大陆横断电话线路中,寿命约400小时。1915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,生产了多种真空管,大战中约生产了20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,并计画在美国、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真空管鼻祖。1920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公司来销售真空管。1930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年以前可生产真空管,而GE与西屋在1935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,比起欧洲真空管流通性更佳。1936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,同时控制栅极与廉栅极的结合,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,以及廉栅极电流低等特性,可以算是真空管发展史上的大跃进。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制造第一号电子管,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,正式介入电子管制造与发展。

只做专业用电子管的WE
    由于WE(Western Electric)是世界最大电话公司AT&T的制造部门,所以他们制造的电子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电子管316A,戏剧性的将300MHz的传统界线一举提升到UHF频带,此电子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重开坎萨斯城的生产线,重整旗鼓让300B复出,但350美元一支的定价早已今非昔比。

欧美主要真空管厂一览编辑本段回目录

 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真空管,从1930年代中期开始生产送信管。

Amperex - 1936年开始制造真空管的美国公司,1955年被Philips收购。

Cunningham - 1915年开始生产三极管,打破Le deForest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的品牌行销。

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年代开始生产真空管,1932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传统真空管,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。

Hytron - 1926年设立,二次大战后被CBS并购。

McCandless - 最早的球型真空管制造商,也是1915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RadioAudion,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,世界最大的真空管制造商,1977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年由爱迪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Royalediswan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射线管,1908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ElectronicTube,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电发射管,1927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,擅长电池式收音机真空管,1935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电制造商。1927年与其它公司合并成AEI,以Mazda品牌行

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真空管,1919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国厂商,成品叫Fotos。

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