真空管-三極管是最基本的真空管

           “真空管”（Vacuum Tube），代表玻璃瓶?jī)?nèi)部抽真空，以利于游離電子的流動(dòng)，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(gè)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(shí)，電子就會(huì)游離而出，散布在小小的真空玻璃瓶里。第二個(gè)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(gè)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(gè)水龍頭一般，具有流通與阻擋的功能。

         真空管光有三個(gè)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(dòng)作動(dòng)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(dòng)作的基本。最早的真空管由于構(gòu)造及理論簡(jiǎn)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�；�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(shí)，電子才能發(fā)散，因此以鎢絲制成燈絲的真空管點(diǎn)燃時(shí)，會(huì)發(fā)出光輝耀眼的亮度，同時(shí)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(zhǎng)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(shí)，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(gè)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(dòng)時(shí)，或以交流電供應(yīng)燈絲時(shí)，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(zhēng)論過去在音響界早已成為一個(gè)爭(zhēng)論不休的話題。筆者無意在此引起話題，反正各方堅(jiān)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(jì)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(duì)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(chǔ)熱量高高大于傳統(tǒng)的燈絲，因此即使燈絲暫時(shí)的溫度變動(dòng)，甚至?xí)簳r(shí)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(gè)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(huì)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(shí)必須仰賴手工，因此金屬板上總會(huì)留下許多細(xì)小的刮痕，用家購(gòu)買真空管時(shí)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(duì)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(duì)于設(shè)計(jì)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(duì)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(jí)，則必須做好延遲設(shè)計(jì)，以免開機(jī)的脈沖傷了后級(jí)。

        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(jì)，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(jì)，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(dòng)作原理很簡(jiǎn)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(guó)科學(xué)家成功制造，從此便開啟了無線電時(shí)代的來臨，告別留聲機(jī)，進(jìn)入擴(kuò)大機(jī)時(shí)代。