“真空管”(Vacuum Tube)，代表玻璃瓶內(nèi)部抽真空，以利于游離電子的流動(dòng)，也可有效降低燈絲的氧化損耗。真空管被廣泛運(yùn)用于生活中的各個(gè)角落。
一切由電子開始談起 。電子元件本來就是一項(xiàng)專精的電子物理學(xué)，利用材質(zhì)以及結(jié)構(gòu)上的特性，對電形成不同的反應(yīng)。例如，利用兩片緊貼但不接觸的金屬 薄板，就可以形成電容;利用以硅為主的材質(zhì)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)闹瞥蹋涂梢宰兂砂雽?dǎo)體如二極體、電晶體以及IC等;將銅線以絕緣漆封裝形成漆包線，將漆包線卷起來就形成電感、加入鐵芯則成為變壓器、并接在一起就是李玆線。還有其他諸多電子元件，其實(shí)都是架構(gòu)在基礎(chǔ)物理現(xiàn)象上的精巧設(shè)計(jì)。
真空管當(dāng)然不是無緣無故做幾片金屬板封裝在抽真空的玻璃瓶里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，它的發(fā)展與發(fā)明大王愛迪生有著一段故事。電流與電子流動(dòng)的方向恰巧相反在此之前試問一個(gè)小問題：電路分析上“電流”的方向與實(shí)際上“電子”流動(dòng)的方向是否相同?答案是否，電流與電子流的方向是恰巧相反的。過去的科學(xué)家無法觀察電子流動(dòng)的方向，于是統(tǒng)一說法，將電池的某一極設(shè)定為正極，其電壓為正電壓，電流由正極流至負(fù)極而形成一個(gè)封閉的回路。由于大家統(tǒng)一說法與作法，因此多年來并沒有發(fā)生任何沖突之事，直到了近代科學(xué)家有了更精良的設(shè)備，觀察之后遂推翻了之前的說法：“原來電子是由電池的負(fù)端流出來的”!(換言之，電子是從擴(kuò)大機(jī)的喇叭負(fù)端流出，而從喇叭正端回流的)。
身為使用者并不需要在意何者為真，只要按照科學(xué)家的結(jié)論行事就可以了。說這一段就是因?yàn)楫?dāng)初愛迪生發(fā)明燈泡之后，發(fā)現(xiàn)他生產(chǎn)的燈泡燈絲老是從正極端燒斷，于是進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)在燈泡中加入一塊小金屬板，點(diǎn)燈之后將金屬板連接電表，分別施以正電壓以及負(fù)電壓，觀察電流的情形。對于當(dāng)時(shí)的科學(xué)而言，位于真空狀態(tài)下且不連接的金屬板，不論如何連接是不可能產(chǎn)生電流的，但怪事發(fā)生了，愛迪生發(fā)現(xiàn)某種物質(zhì)(其實(shí)就是電子)會(huì)透過金屬板，會(huì)從電池的負(fù)極騰空“跳”到正極，此發(fā)現(xiàn)當(dāng)然激起更大的實(shí)驗(yàn)動(dòng)機(jī)，此現(xiàn)象便稱為“愛迪生效應(yīng)”。這也是科學(xué)家首次質(zhì)疑電流流動(dòng)的方向，以及自由電子在空間中流動(dòng)的現(xiàn)象。
金屬之所以能導(dǎo)電，就是因?yàn)榻饘俚淖杂呻娮虞^多，便于電子的相互流動(dòng)，因此電子材料必須由導(dǎo)電性佳的材質(zhì)制成。電子還有個(gè)特性，帶負(fù)電的電子容易受到正電壓的吸引，所謂同性相斥、異性相吸。又從愛迪生效應(yīng)中得知，當(dāng)加熱金屬物質(zhì)時(shí)，活躍于質(zhì)子外圍的自由電子容易產(chǎn)生游離現(xiàn)象，溫度高導(dǎo)致電子活性增強(qiáng)，此時(shí)若空間中有一正電壓強(qiáng)力吸引，游離的電子就會(huì)在空間中流動(dòng)?；谶@幾個(gè)當(dāng)時(shí)已被了解的知識(shí)，佛來明(J.A. Fleming)于1904年制造出第一支二極真空管，德福雷斯特(De Forest Lee)將二極管加以改良，于1907年制造出第一支三極管，既然成功研發(fā)了三極管，真空管的應(yīng)用開始實(shí)現(xiàn)，真空管的發(fā)展從此一日千里。
三極管是最基本的真空管二極管、三極管、五極管，從字面意義代表真空管內(nèi)部基本“極”的數(shù)量。真空管擁有三個(gè)最基本的極，第一是“陰極”(Cathode，以K代表)：陰極當(dāng)然是陰性的，它是釋放出電子流的地方，它可以是一塊金屬板或是燈絲本身，當(dāng)燈絲加熱金屬板時(shí)，電子就會(huì)游離而出，散布在小小的真空玻璃瓶里。第二個(gè)極是“屏極”(Plate，以P代表)，基本上它是真空管最外圍的金屬板，眼睛見到真空管最外層深灰色或黑色的金屬板，通常就是屏極。屏極連接正電壓，它負(fù)責(zé)吸引從陰極散發(fā)出來的電子(還記得嗎?利用異性相吸的原理)，作為電子游離旅行的終點(diǎn)。第三個(gè)極為“柵極”(Grid，以G代表)，從構(gòu)造看來，它猶如一圈圈的細(xì)線圈，就如同柵欄一般，固定在陰極與屏極之間，電子流必須通過柵極而到屏極，在柵極之間通電壓，可以控制電子的流量，它的作用就如同一個(gè)水龍頭一般，具有流通與阻擋的功能。真空管光有三個(gè)極當(dāng)然還不算完美，也因此后來的真空管不斷改進(jìn)，在結(jié)構(gòu)上也有了許多的改進(jìn)之道，以配合不同的放大方式(如超線性接法等)，但該部份的內(nèi)容已經(jīng)脫離本文，暫不詳述。
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