什么是真空管

傍热式真空管的稳定度较高

　　为了解决直热式真空管的灯丝问题，真空管设计者决定让灯丝与阴极分家独立，在灯丝的旁边套上一圈金属套筒，让灯丝直接对金属板加热，电子从金属板散发出来，这种加热方式就称为「傍热式真空管」。

　　如此，真空管似乎就稳定许多了，由於金属套筒的体积与储热量高高大於传统的灯丝，因此即使灯丝暂时的温度变动，甚至暂时几秒钟的停止加热，金属板的温度变化改变有限，这也就是为什么某些扩大机关机之后，它还能唱个十几秒钟的主要原因。既然阴极与灯丝独立，阴极板必须由灯丝间接加热，於是灯丝再度改成钨丝材质，以求耐久性，并在钨丝外层涂上一层白磁，一方面绝缘，另一方面也有定型的效果。由於间接加热效果较差，阴极金属板上会涂上钍、钡或其他有利於电子发散的物质.也因此，真空管的金属极板看起来总是灰黑色，不像正常的金属板，也由於制作组装时必须仰赖手工，因此金属板上总会留下许多细小的刮痕，用家购买真空管时不必意外担心。

　　直热式真空管与傍热式真空管使用上的差异呢？对於一般使用者而言是不必在乎直热式真空管与傍热式真空管的不同，但对於设计者而言，傍热式真空管由於间接加热的关系，灯丝电流通常较大，而且傍热式的结构必须对阴极金属板加温，因此开机后有一段缓慢的加温期，如果是前级，则必须做好延迟设计，以免开机的脉冲伤了后级。

　　依据发展的过程来看，最早的真空管当然是直热式的设计，二极管是首先被发展出来的，二极管的功能犹如现在的二极体，具有整流以及收音机内部检波的功能，二极管经过适当的设计，也可以成为稳压管，作用如现在的济纳二极体（Zener Diode）。由於真空管的动作原理很简单，因此第一支真空管被成功的制造出来之后，就有许多科学家加入研发的工作。第一支三极管在1907年被一位美国科学家成功制造，从此便开启了无线电时代的来临，告别留声机，进入扩大机时代。

真空管的工作原理

　　现在，我们更进一步来看看最简单的真空管工作原理。

　　整理一下刚刚所述，真空管具有几个极，由最内层到最外层分别为：灯丝，阴极，栅极，屏极.将一支真空管拆开之后，绘於附图之中，从图可知，当点亮灯丝，灯丝温度逐渐升高，虽然是真空状态，但灯丝温度以辐射热的方式传导至阴极金属板上，等到阴极金属板温度达到电子游离的温度时，电子就会从金属板飞奔而出。此时在电子是带负电的，在屏极加上正电压，电子就会受到吸引而朝屏极金属板飞过去，穿过栅极而形成一电子流。刚刚说到栅极犹如一个开关，当栅极不带电时，电子流会稳定的穿过栅极到达屏极，当在栅极上加入正电压，对於电子是吸引作用，可以增强电子流动的速度与动力；反之在栅极上加入负电压，同性相斥的原理电子必须绕道才能到达屏极，若栅极的结构庞大，则电子流有可能全数被阻隔。

　　利用栅极可以轻易控制电子流的流量，将输入讯号连接在栅极上，并且加入适当的偏压，并且在屏极串上一个电阻，藉此即可达到讯号放大的目的。真空管也与电晶体一样，具有多种放大组态（事实上，电晶体的放大组态是从真空管延伸过来的应用），结合不同的电子材料如电阻、电感、变压器以及电容等，就可以创造出千变万化的电子产品。别忘了，第一部电脑可是使用真空管制成的，当然，它只能做简单的加减运算。

　　至此，真空管的基本工作原理已经报告完毕，还缺少了什么？请观察一下真空管的管壁内部，有一块类似水银的薄膜黏附在玻璃壁上，这是延长真空管寿命的设计。除了极少部份低压真空管外（并非指工作电压低，而是指真空管内部存在低压气体），大部分的真空管必须抽真空才能正常工作。真空管的接脚为金属脚，虽然以玻璃封装，但玻璃与金属接脚之间仍然有漏气的机会。玻璃管内的金属蒸镀物（即消气剂），会与气体进行作用，它存在的目的就在於吸收气体，以维持真空管内部的真空度。这一层薄薄的金属物氧化之后，会变成白色，表示真空管已经漏气不行了，所以若打破真空管时，这一层蒸镀物质也会变成白色。因此购买老真空管时，也要注意蒸镀物的情况，像水银一样的为佳，若开始苍白、剥落时，就表示这支真空管已经迈入老年了。

　　使用300B真空管的用家一定有一个经验，将扩大机电源打开，室内灯光熄灭，此时300B的灯丝会发出昏黄的光线，同时在真空管的顶端，有时候会出现像极光一样的神秘蓝光。蓝光看起来是绵细的、柔软的，略带一些神秘。它像极光一样，有时会扭曲飘动，似有若无的在真空管内发亮。第一次见到蓝光的人不免对它产生好奇，有人说它无所谓，也有人说它是不正常的现象，基本上蓝光的产生基於几个因素。1.内部有低压气体.2.真空管设计或制造不良。3.屏极电压过高。

　　蓝光的主要来源仍然是电子，当屏极的设计包覆不良，无法吸引电子流吸附在屏极金属板上，就会让电子到处流窜，真空管见到的蓝光就是电子在真空管内流窜的结果。蓝光看起来美丽，却有可能产生辐射，不过笔者并不确定是否对人体有伤害。蓝光的出现也与真空管厂牌有极大的关系，大陆管以及苏联管Sovtek出现蓝光的机会大於其他，而我自己使用的三部300B扩大机，使用四支大陆管与两支WE300B，只有大陆管会发出蓝光，久了也就视为正常了。

　　1916年为有线电话用途制作的三极管，它是构造最简单的直热式三极管，一根发亮的灯丝，如栅栏状的栅极介於灯丝与屏极之间，而屏极位於最下方，就是一块金属片。