电子管之父 托马斯·
爱迪生,是一个多产的美国发明家,他发明了
白炽灯。更确切的说,爱迪生完善了白炽灯。1872年英国科学家汉弗莱•戴维首次证明使用电流加热超薄金属(称为灯丝)到它的白热点,77年后爱迪生设计成功。
爱迪生通过放置将(碳化的缝衣针)放置在透明的玻璃泡内,空气已经强行抽出。在此真空条件下,金属丝可被加热到白热温度而不会因燃烧而损耗。
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在他试验的过程当中(约1883年),爱迪生在一个真空的玻璃泡内同时放置了金属条和金属细丝,在金属条和金属细丝中间他连接了一个敏感的电表。他发现只要金属细丝是热的,就有电子从仪表中通过,当细丝冷却时电流停止通过。
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爱迪生的白炽灯中的白热丝释放出自由电子到真空灯泡内,这些电子通过检流计会被吸引到金属板,然后又重新回到灯丝上。这引起了他的极大好奇。爱迪生于是将一个电压较高的电池连接在检波计电路上来增强弱小的电流。
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可以肯定的是这个电池在灯丝和金属板之间产生了很大的电流。但当把电池的正负极转换电流很小甚至没有。
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实际上,爱迪生无意间发现的是一个双极管。不幸的是在他看来这个装置没有实用价值还需要继续对灯泡进一步的修改。
此装置电子的单向流动(即爱迪生效应)一直吸引了人们的极大好奇直至J.A.弗莱明1895年试验证明了它的用途。弗莱明将它的装置售为“
电子管”,开辟了电路研究的全新领域。真空二极管-弗莱明的“真空管”也不例外,并不能处理大的电流,所以弗莱明的发明对于交流电压的应用意义不大,只对弱的电信号有实际意义。
1906年,另一位名叫福利斯特的发明家开始研究“爱迪生效应”,观察从这个现象中还能不能获得其它的收获。后来,他有了惊人的发现。当他将金属屏幕放置在白炽的金属细丝和金属片之间时,从金属丝到到金属板的电流可以通过金属屏幕和灯丝之间的小电压而稳定。
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福利斯特称金属灯丝和金属板间的金属屏幕为栅极。并不只是栅极和金属细丝间的电压控制着金属丝和金属板间电流的大小,电极也能。负的电压可能中断电子的自然流动而正的电压有可能会提高这种流动。尽管在栅极中也有一定的电流,是很小的,比通过金属板的电流要小得多。
可能这个试验最重要的是他发现了微弱的栅极电压和栅极电流产生了强大的板极电压和板极电流。给弗莱明“真空管”增加栅极,福利斯特让真空管变得可调:它的功能相当于一个放大装置,由此一个弱小的电信号可以控制一个较大的电量。
壁橱半导体相当于一个三极管,同时可与现代的诸多电子管等同。它是一个沟道金属氧化物半导体,是由电压控制的电流增益装置。
将发明取名为“三极检波管”,福利斯特满怀信心地将这一发明应用于通讯技术的发展。1912年他将三极管作为电话的信号放大器的专利技术卖给了美国电话电报公司,使得长距离的电话通讯得以实现。在接下来的几年了他又演示了三极管应用于产生无线电频率交流信号。1915年他完成了弗吉尼亚州,阿灵顿和巴黎之间无线电信号传输的伟大壮举。1916年他开创了无线电新闻广播。这些成绩奠定了福利斯特成为“美国无线电之父”。