鎢絲在真空管中的作用主要是作為熱陰極(熱電子發(fā)射源),通過加熱發(fā)射熱電子,為真空管提供穩(wěn)定的工作電流,支援信號(hào)放大、振盪、整流及顯示等功能。
1. 發(fā)射熱電子
鎢絲因其極高的熔點(diǎn)(約3422°C)和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,常被用作真空管中的陰極材料。當(dāng)通電加熱至高溫(通常在2000°C以上),鎢絲表面的電子獲得足夠能量,克服表面勢(shì)壘,發(fā)生熱電子發(fā)射。這些自由電子在真空管內(nèi)形成電子流,成為信號(hào)放大、振盪或整流等功能的核心。例如,在三極管中,鎢絲發(fā)射的電子在電場(chǎng)作用下從陰極流向陽(yáng)極,完成信號(hào)的放大或調(diào)製。
2. 提供穩(wěn)定的工作電流
真空管的工作依賴於穩(wěn)定的電子流。鎢絲在真空環(huán)境中被加熱後,能持續(xù)、均勻地釋放電子,確保管內(nèi)電流的穩(wěn)定性。這種特性對(duì)早期無(wú)線電、音訊放大器及陰極射線管(CRT)等設(shè)備至關(guān)重要。例如,在CRT中,鎢絲發(fā)射的電子被加速並聚焦,形成束流,點(diǎn)亮螢光屏以顯示圖像。鎢絲的穩(wěn)定電子發(fā)射能力直接影響設(shè)備的性能和可靠性。
3. 耐高溫與長(zhǎng)壽命
鎢的高熔點(diǎn)和抗氧化性使其在真空管的高溫工作環(huán)境中表現(xiàn)出色。真空管內(nèi)部幾乎無(wú)氧氣,鎢絲不易氧化或燒毀,能長(zhǎng)時(shí)間承受高溫運(yùn)行,延長(zhǎng)器件壽命。相比其他材料,鎢絲在高功率真空管(如發(fā)射管)中尤為適合,因其能在極端條件下保持結(jié)構(gòu)完整性和功能穩(wěn)定性。
4. 局限性與改進(jìn)
儘管鎢絲性能優(yōu)異,但其電子發(fā)射效率相對(duì)較低,需要較高加熱溫度,耗能較大。為此,現(xiàn)代真空管技術(shù)常使用摻雜鎢(如釷鎢)或氧化物塗層陰極,以降低工作溫度並提高電子發(fā)射效率。然而,在某些高可靠性或高功率應(yīng)用中,純鎢絲仍因其耐用性而被優(yōu)先選擇。