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从爱迪生灯泡到奥迪翁管:电子管早期演进

托马斯·爱迪生常被誉为白炽灯发明者,实为完善日后驱动现代电子学设计的先驱。

1879 年,爱迪生成功灯泡用碳化缝纫线作灯丝,置于抽真空玻璃泡内。真空使灯丝白热发光而不燃烧。

从爱迪生灯泡到奥迪翁管:电子管早期演进
 

1883 年前后实验中,爱迪生在抽真空灯泡内插入金属片并接灵敏电流表。发现电子仅当灯丝发热时流经电流表,冷却即停止。

从爱迪生灯泡到奥迪翁管:电子管早期演进
 

发光灯丝向真空释放自由电子,被金属片吸引并回流灯丝,形成单向电流。爱迪生加高压电池放大此效应,正确接法下电流大增。


从爱迪生灯泡到奥迪翁管:电子管早期演进

反接电池几乎无电流,揭示后来称为爱迪生效应的现象——天然二极管。


从爱迪生灯泡到奥迪翁管:电子管早期演进

爱迪生未见单向电流即时应用,但此发现为未来发明奠基。

1895 年,J. A. Fleming 研究爱迪生效应并将其器件作为“阀”推向市场,开启电子管技术新领域。但早期阀无法通过大电流,限于小信号应用。

1906 年,Lee De Forest 在灯丝和金属板间加金属网——栅极。在栅极与灯丝间施加小电压,即可调控灯丝到板的电子流。

从爱迪生灯泡到奥迪翁管:电子管早期演进
 

德福雷斯特栅极表现为电压控制电阻:负栅压抑制电子流,正栅压增强。虽栅极电流微小,其电压对板电压电流影响巨大,使器件成为放大器。

此可调真空管,德福雷斯特命名为奥迪翁,成为电子学首个实用放大元件。奥迪翁结构操作酷似现代 N 沟道 D 型 MOSFET,具有高电流增益的电压控制器件。

奥迪翁革新通信。1912 年德福雷斯特将奥迪翁作为电话信号放大器权利卖予 AT&T,实现实用长距离电话。次年演示用于产生射频交流信号。1915 年从弗吉尼亚阿灵顿广播语音至巴黎,1916 年开启首个无线电新闻广播——获美国“无线电之父”称号。


从爱迪生灯泡到奥迪翁管:电子管早期演进
 

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