真空管-三極管是最基本的真空管

           “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，也可有效降低燈絲的氧化損耗。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，電子就會游離而出，散布在小小的真空玻璃瓶里。第二個極是“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)。第三個極為“柵極”（Gird，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水龍頭一般，具有流通與阻擋的功能。

         真空管光有三個極當(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。

          引擎運(yùn)轉(zhuǎn)必須要有燃料，真空管的動作動力為電能。真空管的電極當(dāng)中，最重要的應(yīng)屬陰極，它負(fù)責(zé)將電子釋放出來，作為一切動作的基本。最早的真空管由于構(gòu)造及理論簡單，直接將燈絲充當(dāng)陰極使用，換句話說，當(dāng)燈絲點(diǎn)亮?xí)r，由于燈絲溫度提高，電子就從燈絲釋放出來，經(jīng)過柵極直奔屏極。這種真空管就叫做“直熱式真空管”。

         燈絲（Filament）可以使用不同的材質(zhì)制成，由于直熱式三極管直接將燈絲當(dāng)作陰極，因此燈絲的特性直接影響著直熱式真空管的性能。基本上，真空管的燈絲主要可分成三種材質(zhì)構(gòu)成，第一種當(dāng)然是耐高溫的鎢絲。將純度高的鎢絲抽成細(xì)絲，卷繞成狀在真空管的最內(nèi)層，通電之后即可發(fā)出溫度。但鎢絲的必須加溫到兩千余度時，電子才能發(fā)散，因此以鎢絲制成燈絲的真空管點(diǎn)燃時，會發(fā)出光輝耀眼的亮度，同時溫度高得嚇人。別意外，不是真空管要燒掉了，而是它本如此！但將鎢絲點(diǎn)亮需要消耗較大的電力，唯優(yōu)點(diǎn)是鎢絲甚為耐用，普遍運(yùn)用于較大功率或長壽命的真空管上。筆者經(jīng)常聽到人說：“那支真空管點(diǎn)起來那么亮，一定兩三下就掛點(diǎn)了”。其實(shí)并不然，在某些情況下這種真空管的壽命可達(dá)數(shù)萬小時，拿來當(dāng)作家里的燈泡，既耐用又有裝飾的作用，一舉數(shù)得！

         另一種燈絲采用釷鎢合金，它只須將燈絲加溫至千余度即可工作，相較之下較省電力。最常使用的應(yīng)為氧化堿土燈絲，它的作法是在燈絲外，涂上一層厚厚的氧化堿土，看起來接近白灰色的物質(zhì)，它只需要加溫至約700度（看起來約暗紅色），即可獲得足量的電子，因此工作溫度最低、也最節(jié)省電力，一般而言只須供應(yīng)6.3V左右的直流，就可以正常工作。

        直熱式真空管當(dāng)然有它天生的優(yōu)點(diǎn)，但卻有一個致命的缺點(diǎn)，那就是陰極容易受到燈絲的溫度而改變特性。當(dāng)燈絲電壓變動時，或以交流電供應(yīng)燈絲時，陰極呈現(xiàn)在不穩(wěn)定的狀態(tài)下。因此有人主張直熱式真空管應(yīng)采用直流供電，也有人強(qiáng)調(diào)必須以交流供電以免損傷陰極，這種爭論過去在音響界早已成為一個爭論不休的話題。筆者無意在此引起話題，反正各方堅持各有道理，只要聽起來沒問題，管子耐用好聽就行了。

真空管-傍熱式真空管的穩(wěn)定度較高

         為了解決直熱式真空管的燈絲問題，真空管設(shè)計者決定讓燈絲與陰極分家獨(dú)立，在燈絲的旁邊套上一圈金屬套筒，讓燈絲直接對金屬板加熱，電子從金屬板散發(fā)出來，這種加熱方式就稱為“傍熱式真空管”。

         如此，真空管似乎就穩(wěn)定許多了，由于金屬套筒的體積與儲熱量高高大于傳統(tǒng)的燈絲，因此即使燈絲暫時的溫度變動，甚至?xí)簳r幾秒鐘的停止加熱，金屬板的溫度變化改變有限，這也就是為什么某些擴(kuò)大機(jī)關(guān)機(jī)之后，它還能唱個十幾秒鐘的主要原因。既然陰極與燈絲獨(dú)立，陰極板必須由燈絲間接加熱，于是燈絲再度改成鎢絲材質(zhì)，以求耐久性，并在鎢絲外層涂上一層白磁，一方面絕緣，另一方面也有定型的效果。由于間接加熱效果較差，陰極金屬板上會涂上釷、鋇或其他有利于電子發(fā)散的物質(zhì)。也因此，真空管的金屬極板看起來總是灰黑色，不像正常的金屬板，也由于制作組裝時必須仰賴手工，因此金屬板上總會留下許多細(xì)小的刮痕，用家購買真空管時不必意外擔(dān)心。

         直熱式真空管與傍熱式真空管使用上的差異呢？對于一般使用者而言是不必在乎直熱式真空管與傍熱式真空管的不同，但對于設(shè)計者而言，傍熱式真空管由于間接加熱的關(guān)系，燈絲電流通常較大，而且傍熱式的結(jié)構(gòu)必須對陰極金屬板加溫，因此開機(jī)后有一段緩慢的加溫期，如果是前級，則必須做好延遲設(shè)計，以免開機(jī)的脈沖傷了后級。

        依據(jù)發(fā)展的過程來看，最早的真空管當(dāng)然是直熱式的設(shè)計，二極管是首先被發(fā)展出來的，二極管的功能猶如現(xiàn)在的二極體，具有整流以及收音機(jī)內(nèi)部檢波的功能，二極管經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，也可以成為穩(wěn)壓管，作用如現(xiàn)在的濟(jì)納二極體（Zener Diode）。由于真空管的動作原理很簡單，因此第一支真空管被成功的制造出來之后，就有許多科學(xué)家加入研發(fā)的工作。第一支三極管在1907年被一位美國科學(xué)家成功制造，從此便開啟了無線電時代的來臨，告別留聲機(jī)，進(jìn)入擴(kuò)大機(jī)時代。