关于电子管的耐久性

关于电子管的耐久性
(Radioamator i Krótkofalowiec 1970/02)

   目前,超过 300 万台电视机在波兰注册。 这些几乎都是基于电子管的接收器,可以假设在不久的将来电子管不会完全被晶体管取代。 以一台电视机平均 15 个电子管为例,再加上在无线电接收器和录音机中运行的电子管,您将在这些设备中系统地使用大约 7000 万个电子管。 由于数量庞大,电子管的“寿命”时间很有趣。 工厂通常保证这类电子管的运行时间从一千到几千小时不等。 当然,这并不意味着电子管(在适当条件下运行)不能在这段时间过去之前“结束”,或者工作更长时间。

   在保证的时间内正确操作的概率在 90% 到 98% 的范围内。对电子管磨损过程的了解对其操作施加了一定的规则,遵守这些规则可显着延长其使用寿命。

   电子管的耐用性主要取决于其阴极发热和阴极本身。其他电极的温度在很大程度上取决于阴极温度,即所有物理化学过程发生的速度,随着温度的升高而增加。常用的电子管通常使用氧化物阴极。这种阴极通常由覆盖有氧化钡或氧化锶层的薄镍圆柱制成。在形成和激活阴极的过程中,氧化物部分分解。

   释放的氧气被吸气剂泵吸或吸收,而碱土金属原子保留在氧化物的晶格内。结果,形成了一定量的游离钡或锶原子。这些原子在氧化物阴极的作用机制中起重要作用。纯氧化钡是一种电介质,但游离钡原子的存在使其具有半导体特性,同时存在要发射的自由电子。

   由于阴极的高温,在圆柱形金属载体和氧化层之间形成中间层。它主要由具有较高电阻的正硅酸钡 Ba2SiO4 组成。该层的厚度在管子运行过程中增加,电阻本身对其运行产生不利影响。这个电阻会产生一定的反馈(类似于连接到阴极的电阻),导致阳极电流和增益的降低。保持适当的阴极温度会显着影响电子管的耐用性。过热或加热不足对氧化物阴极有害并缩短其寿命。

   在较高温度下,钡及其氧化物的蒸发更加强烈,层间生长的强度增加。在较低温度下,阴极对“化学中毒”和离子轰击变得更加敏感,并且由于其负温度系数,其横向(通过)电阻增加。然而,这仅适用于20%的显着过热,而当灯丝电压降低5%至8%时,阴极的寿命显着增加。由于市电电压经常会在+10%到-20%的范围内波动,电子管会在非常不利的条件下工作。随着电源电压的上述变化,灯丝电压为6.3V的电子管将要么非常过热(7V),要么非常欠热(5V)。

   因此,建议通过良好的电磁稳压器 (RiK No. 4/1969) 为电视机供电。

   在接收机工作初期,在稳压器输出和接收机之间串联一个小电阻(15Ω/10W),将电源电压降低5%到8%甚至是值得的。低电压降低对阴极加热器本身的耐用性也有积极影响。

   将加热纤维与阴极圆筒绝缘的 Alund 在管的运行过程中会发生变化。制成灯丝的钨扩散到绝缘层中,形成绝缘性能比刚玉差得多的铝钨。

   因此,在较高温度下,尤其是当阴极相对于加热器具有正电位时,阴极-加热器击穿的可能性增加。

   在真空管工作过程中,其灯丝加热到 1200oC ÷ 1400oC 的高温。这会导致真空管的所有其他元件和电极发热:阴极、栅极、屏幕、阳极和外壳。此外,由于电流流过电极时在电极上耗散的功率,管元件的加热会增加。真空管的加热元件成为释放其中包含的各种气体的源。释放的气体对管子的阴极有不利影响,氧化有源层,导致发射电流降低,这决定了管子的斜率、增益和输出功率。这尤其适用于电视接收器中使用的电子管:PL500、PL36、PCL86、PCL85、PL84、PCL82 等。因此,强烈建议略微降低阳极电压以增加电子管的工作时间。所谓的“热管”也可用于通过将带肋的金属杯应用于管子来减少管子的热量。

   现代电视机,通常还有无线电接收器,在电源系统中几乎总是有半导体整流器。将设备连接到网络后,刚开始预热的阴极会立即出现全阳极电压。在此期间阳极电压甚至更高,因为系统尚未消耗任何电流。这种情况对设备的电子管是有害的。因此,开关管的使用寿命会受到设备开启频率的不利影响。

   这个缺点可以通过各种方法消除。最简单的方法是在电源的第一个电解电容器之后在电路中安装一个额外的开关,通过这种方式,在接收器连接到电源后仅几分钟就可以手动打开阳极电压。然后管子的阴极将达到足够高的温度。阳极电压的接通也可以通过带有合适继电器的附加真空管或双金属开关来延迟。

   电视机的建议用途显着延长了它们的使用寿命。我的 Delta AT-550 型电视机(稳定器和附加开关)可以工作三年而不会损坏真空管。

Bolesław Gonet