电子管是无线电设备的心脏，也是爱好者们最常用的元件之一。要很好地使用电子管，必须先了解它的性能和工作原理。本文将浅近地谈谈这方面的知识。
一、基本构造和工作原理
1．阴极
电子管是利用电子流工作的。阴极便是发射电子的源泉。通常阴极是一根金属丝或金属管子，它的表面加有一层热到一定温度就能发射出电子的氧化物层，常叫“激活物”。常用的电子管中，大都用直流电流或交流电流把阴极烧热，使它发射电子。这种热阴极有两种构造：一种是直热式阴极（图1，甲），当有电流通过它时，就把它烧热而发射电子；另一种是旁热式阴极（图1，乙），它是一个金属管子，管子里插有扭绞、折迭或其它形式的一束金属丝，也就是通常所说的“灯丝”。让电流通过灯丝，把它烧热，阴极也就受热而发射电子。灯丝和阴极之间必须是电绝缘的。
用电池（通称“甲电”池）或直流电源加热阴极的电子管，为了节省电源消耗，它的阴极多是做成很纤细的直热式的。但是直热式阴极用交流电源加热时，阴极温度会随交流电流变化而使发射的电子也时多时少，发生波动，严重影响工作，所以用于交流的直热式阴极，都做得比较粗大，以增加热惰性，使温度变化缓慢。旁热式阴极由于它和通有交流电的灯丝绝缘，而且体积也大，能够避免上述的缺点，还可以扩大发射电子的面积和加强机械强度，所以用交流电源加热的电子管大都采用旁热式阴极。直热式阴极有时为了方便起见也叫它为“灯丝”。
2．二极管
二极管是最简单的电子管。它里面有一个阴极和一个屏极。屏极是套在阴极外圈由金属板做的套筒（图2），所以也叫“板极”。它上面加有正电压（通称“乙电”压），它就能吸收阴极发射出来的负电子，从而有屏极电流在电路内流通，这时称二极管“导电”。习惯上总认为电流方向和电子流动方向相反，所以屏流方向如图3中箭头所示。屏极带负电压，它就拒斥电子，电路里就没有屏流，这时称二极管“截止”。屏极在零电位时，仍有少量电子飞到它上面，产生所谓“接触电流”。由于二极管有单向导电的性能，它常用来整流和检波。
图4是收音机中常见的整流电路。电源变压器T\(_{p}\)次级的灯丝线圈两端输出的交流电流通过二极整流管的阴极，把它烧热发射出电子。次级高压线圈输出的是交流电压。当这线圈上端为正，下端为负时，整流管屏极加有正电压，因而导电，整流电流就沿图中箭头方向流动。当交流电压变化到使线圈上端为负，下端为正时，屏极加有负电压，整流管截止，电路内没有电流。当交流电又变到使高压线圈上端正、下端负时，又有方向与前一次一样的电流流过R，这样负载电阻R上就只有单方向的电流流过，就完成了整流的任务。
二极管也可以做检波工作，工作原理和整流实质上是一样的，不过检波时加给二极管的电压是很微小的高频电压，电压的波幅按照音频电压变化。把这种电压检波后，在负载电阻R上将得到需要的音频电压。检波时的电流和灯丝电源消耗也比整流时小得多，因此用作检波的二极管和整流用的二极管一般是不能换用的。例如6H2（6X2П）只能用作检波，不能用作整流。
3.三极管
三极管是在屏极、阴极间添加了栅极构成的（图5）。栅极是套在阴极外面绕在支柱上的一圈圈的稀疏栅网。当它带正电时也能够吸收电子产生栅极电流，但是后面还有电场比它更强大的屏极将大部分电子吸去。当栅极带负电时虽然拒斥电子，但是由于屏极的引力，部分电子仍能穿过栅网的间隙到达屏极。因此当栅极带正电时可以促使屏流增加,带负电时使屏流减小，甚至将屏流截断，达到“截止”状态。它的电位为零时，仍会有小量电子落在它上面产生接触电流。栅极就这样起到了控制屏流的作用，所以常叫它“控制栅极”。
三极管最主要的作用是放大作用。只要将一个微小的交流信号电压U加在它的栅-阴之间的栅极电路,或叫“输入电路”（图6），栅极电压的极性随着交流信号的规律变化，结果屏流就受到上述作用的影响也按这个规律变化，但是比之栅极电压变化的幅度是大得多的，因此信号就被“放大”了。屏极负载电阻R\(_{a}\)的作用是使变化的屏流能够在它上面产生变化的电压降。这个电压降Ua就是放大了的电压。一般的三极管只适宜作低频放大，因为它各个电极之间有“极间”电容存在，在高频工作时能够产生有害的影响，只有采用特种电路或者特别制造的极间电容很小的三极管才能用在高频率工作。
三极管也可以用来检波。图7是简单收音机常用的栅极检波方式。从调谐回路LC上取出高频调幅波，通过电容器C\(_{1}\)加到栅极与阴极之间。这时栅极和阴极就相当于一个二极管，因此可用作检波。检波后的音频电流在栅漏电阻R上产生了音频电压降。这个电压又加到栅极上，经过电子管的放大，在屏极负载电阻Ra上出现放大了的音频电压。三极管检波兼有检波和放大作用，所以效率比二极管好得多。此外还可以用三极管作屏极检波和阴极检波, 以及作振荡等，就不一一叙述。
4．电子管的主要参量
我们常用三个主要参量来表示电子管的特性。
第一个参量是“放大因数”（用字母μ表示）。它表示栅极电压对于屏流的影响比屏极电压对屏流的影响大多少倍，也就是要控制屏流作同样变化所需要的屏压变化数值与栅压变化数值之比。例如屏压变化10伏，或栅压变化1伏都能使屏流变化1毫安，那么μ=10／1＝10。μ值愈大，电子管的放大能力愈高。
第二个参量是“跨导”（S）。它表示在屏压固定的条件下，栅极电压变动1伏时屏流能变动多少毫安。从跨导的大小可以看出电子管工作效率的高低。跨导高的电子管，栅极上加上很小的变动的电压，就能够引起屏流很大的变化。跨异常用毫安／伏做单位。
第三个参量是“内阻”（R\(_{i}\)）。电子管可以看作是一个电阻。变动这个电阻两端的电压，流过它的电流也要改变。所以内阻表示当电子管其它各极电压固定时，要使屏流作1毫安的变化，屏极电压需要变动多少伏特才行，也就是屏压变化与相应的屏流变化的比值。内阻常用千欧作单位。
这三个主要参量之间存在着一定的关系，即是μ=S·R\(_{i}\)。Ri的单位是千欧，S的电位是毫安／伏。
5.四极管
四极管比三极管多一个“帘栅极”，这是放在屏极和栅极之间的另一个稀疏的栅网（图8）。常通帘栅极加有小于或等于屏压的正电压，它把屏极和控制栅极隔离，从而消除了屏、栅极之间的极间电容，并且使屏压变动对屏流的影响大为减小，控制栅极的控制效率得以提高。因此四极管比三极管有更大的放大因数和内阻。
四极管的最大缺点是由于多了帘栅极的吸引力，使电子以快得多的速度向屏极冲击，以致把屏极上的一部分电子撞出来，产生所谓“二次放射”现象。撞出来的电子会落到带正电的帘栅极上，使帘栅流增加，削弱了屏流，甚至使屏流倒流，产生所谓“负电阻”效应。
四极管在使用时，为了使帘栅极得到额定的正电压，通常总串入一个降压电阻R\(_{g}\)接到高压去（图9），并加上一个旁路电容器Cg将帘栅电路中的交流成分旁路，使帘栅极不会出现交流电压。
四极管常用作高频和中频放大；它不适宜作音频放大。由于二次放射的影响较大，现在已很少应用了。
6.五极管和集射四极管
在屏极和帘栅极之间再放一个栅极，就可以避免二次放射的缺点。这样就成为五极管了。新加的这个栅极有阻止电子的作用，所以叫作“抑制栅极”。它一般是在电子管内或管外和阴极连接，所以有零电位。抑制栅的形状和其它栅极相似。加了抑制栅以后还加强了屏蔽作用，所以五极管既保持了四极管的优点，又免除了它的缺陷。五极管的符号如图10。
集射式四极管也可以避免二次电子放射的影响，它是在帘栅极外面围着一对集射屏，它们和阴极连接，留出两个让电子飞向屏极的缺口（图11）。由于帘栅极各圈绕线装得和控制栅各圈正好对着，阴极发射的电子被成排地分开，从缺口冲向屏极，这时电子束的密度很大，可以将二次电子排斥回去，加以这种管子的帘栅极距屏极比较远，电子将不会落到帘栅极上面。
五极管因为具有许多优良的性能，所以用途很广。用作高频电压放大的五极管，有很小的极间电容和很高的放大因数，相应的内阻也很大。对屏蔽作用不必很讲究的低频五极管，放大因数和内阻都比上一种小，能够适应幅度较大的栅压变动和易于使输出匹配。在功率放大的五极管中，跨导和屏流都比较大，可以增加输出功率和放大灵敏度。集射四极管多数用作功率放大。
7.复合管和多极管
为了使用上或制造上的方便，常将两个或几个电子管合装在一个真空泡子里成为复合管，它们有的是各自独立的几组电子管，有的虽然会用一个公共阴极，但是各组的工作仍不会互相影响，例如6N1（6H1П）和6N2（6H2П)等是一个双三极管，两组之间还有一个隔离片防止干扰（图12）;6G2（6Г2П－K）是一个双二极三极管等。另外有些专门用途的多极管，如外差式变频管6A2（6A2П）就是一个七极管，这些管子因用途不同而有种种不同的构造。多极管中的栅极常加上号次表示，最靠近阴极的叫第一栅，依次是第二栅、第三栅……等等。
8.栅极负偏压和公共0电位
为了彻底消除控制栅上出现电压时产生栅极电流的不良影响，这个栅极常加上一定的负电压，通称“负偏压”，它的大小对于电子管的工作状态有很大影响。有的直接在栅极电路中接入电池（通称“丙”电池），将它的负端加到栅极，以取得负栅偏压。旁热式电子管则常在阴极电路中串连一个阴极电阻R\(_{k}\)（图13),阴极电流从它上面流过时产生电压降,就用来作为栅偏压，负端通过栅漏电阻Rg加到栅极，这叫“自给”式栅偏压。阴极电流中的交流成分由C\(_{k}\)旁路。还可以在乙-回路中串入一个降压电阻，而将控制栅极接在它的负端来取得偏压，这叫固定式栅偏压，直热式或旁热式阴极的电子管都可应用。电阻上也并联有旁路电容器。
电子管的各极电压都是以阴极为基准点而言的。阴极是各极电路的公共0电位点。例如栅极负偏压就是指控制栅对阴极的电位，也就是比阴极负多少伏。屏极电压是跨屏极和阴极两端的电压。如果测量的是屏极对地的电压，则屏压应该包括阴极电阻的电压降在内。
许多直热式电子管的抑制栅是在管内连在灯丝的一端的，这一端就应该连在阴极电源的负极上，抑制栅才能得到0电位。某些电子管的栅电压特性表上注明为0伏的，那么栅极电路应该接在阴极的负端（图14）。
直热式阴极用交流作加热电源时，它的公共0点有种种不同的接法，如图15所示，是分别用灯丝的中心抽头、灯丝线圈的中心抽头或是中心电阻作为共公0点，这样可以避免由于灯丝上各点交流电压对控制栅呈现不同的电位而产生交流声。（待续）（徐疾）
