电子管发明简史

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电子管发明简史

虎哥2013/08/27科学技术学 IP:上海

电子管发明简史

1883年，美国发明家爱迪生（T.Edison），为寻找电灯泡最佳灯丝材料，曾做过一项小小的实验。他在真空电灯泡内部碳丝附近安装一小截铜丝，希望铜丝能阻止碳丝蒸发。实验结果使爱迪生大失所望，但在无意中他发现，没有连接在电路里的铜丝，却因接收到碳丝发射的热电子而产生了微弱的电流。缺乏系统知识的爱迪生并没有深入研究产生这个现象的原因，但发明家的敏感性促使他预料到了这个现象日后的重大应用，于是他立即申报了专利，称之为“爱迪生效应”。
被爱迪生本人忽略的“爱迪生效应”惊动了大洋彼岸的一位青年。1885年，30岁的英国电气工程师弗莱明（J.Fleming）坚持认为，一定可以为爱迪生效应找到实际用途。经过反复试验，他终于发现，如果在真空灯泡里装上碳丝和铜板，分别充当阴极和屏极，则灯泡里的电子就能实现单向流动。经过多次实验，1904年，弗莱明研制出一种能够充当交流电整流和无线电检波的特殊灯泡——“热离子阀”，从而催生了世界上第一只电子管，也就是人们所说的真空二极管。

最早的电子二极管的形象

二极管首先用于无线电通讯接收机，作为理想的检波元件，使接收灵敏度大幅提高。但是由于人们错误的认为电子管工作的必要条件是其中存在稀薄气体，早期的二极管性能很不稳定。直到高真空电子管发明后，二极管才获得普遍应用。

一个早期的电子二极管。由于管内存在稀薄的空气，工作时发出蓝色辉光。

在二极管的基础上，很快催生了真空三极管，使得人类进入电子世界。三极管的发明者是美国工程师德·福雷斯特（XXXXrest）。

德·福雷斯特那年也不到30岁，孩提时期并不出众，被老师认为是个平庸的孩子，唯一的爱好是拆装各种机械小玩艺。
   1899年秋，德福雷斯特正在撰写博士论文《平行导线两端赫兹波的反射作用》。在此期间，一年一度的国际快艇比赛就要在纽约揭开序幕，恰逢意大利无线电发明家马可尼来访。那天清晨，马可尼登上了停泊在港口的一艘军舰，及时地把比赛的消息用无线电报拍发回来。整整5个小时，《纽约先驱论坛报》的总部收到了马可尼发来的4000多字的新闻报道，使美国新闻记者们叹服。人们要求“无线电之父”马可尼在港口为他们做一次现场演示。德福雷斯特自大胆走到马可尼的身后，仔细研究起无线电设备来。可尼告诉他，由于“金属屑检波器”的灵敏度太差，严重影响收发效果。
    1902年，他在纽约泰晤士街租了间破旧的小屋，创办了德福雷斯特无线电报公司。
    当英国弗莱明发明真空二极管的消息传来，德福雷斯特也选择了一段白金丝制作灯丝，也在灯丝附近安装了一小块金属屏板，把玻壳抽成真空通电后，果然也“追寻”到电子的踪迹。他抓起一根导线，弯成“Z”型，小心翼翼地把它安装到灯丝与金属屏板之间的位置。德福雷斯特极其惊讶地发现，Z型导线装入真空管内之后，只要把一个微弱的变化电压加在它的身上，就能在金属屏板上接收到更大的变化电流，其变化的规律完全一致——德福雷斯特发现的正是电子管的“放大”作用。后来，他又把导线改用像栅栏形式的金属网，于是，他的电子管就有了三个“极”——丝极、屏极和栅极。1907年，德福雷斯特向美国专利局申报了真空三极管的发明专利。
因发明新型电子管，德·福雷斯特竟无辜受到美国纽约联邦法院的传讯。有人控告他推销积压产品，进行商业诈骗。法官判决说，德·福雷斯特发明的电子管是一个“毫无价值的玻璃管”。1912年，顶着随时可能入狱的压力，德·福雷斯特来到加利福尼亚帕洛阿托小镇，坚持不懈地改进三极管。在爱默生大街913号小木屋，德·福雷斯特把若干个三极管连接起来，制成了最早的电子扩音机。
帕洛阿托市的德·福雷斯特故居，至今依然矗立着一块小小的纪念牌，以市政府名义书写着一行文字：“德·福雷斯特在此发现了电子管的放大作用。”用来纪念这项伟大发明为新兴电子工业所奠定的基础。电子管主要在无线电装置里，它的诞生为通讯、广播、电视等技术的发展铺平了道路。可是，人们不久还发现，真空三极管除了可以处于放大状态外，还可充当开关器件，其速度要比继电器快成千上万倍。电子管很快受到计算机研制者的青睐，计算机的历史也由此跨进电子的纪元。(原载四川CQ网，本文部分内容为刘虎原创，转载请注明本文链接)

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