“真空管”(Vacuum Tube），是指玻璃瓶?jī)?nèi)部抽真空，以利于自由電子的流動(dòng)，有效減少燈絲的氧化損耗。二極管、三極管、五極管字面上代表真空管內(nèi)部基本“極點(diǎn)”的數(shù)量。真空管有三個(gè)基本極，第一個(gè)是“陰極”(用K表示):陰極當(dāng)然是負(fù)的，是電子流釋放的地方。它可以是金屬板或燈絲本身。當(dāng)燈絲加熱金屬板時(shí)，電子將自由并分散在一個(gè)小的真空玻璃瓶中。第二極是“屏極”(用P表示)?；旧鲜钦婵展艿淖钔鈱咏饘侔?，眼睛看到的是真空管的最外層深灰或黑色金屬板，通常是板極。屏幕接正電壓，負(fù)責(zé)吸引陰極發(fā)射的電子(還記得嗎？利用異性相吸的原理)，作為電子自由旅行的終點(diǎn)。第三極是“柵極”(網(wǎng)格，用G表示)。從結(jié)構(gòu)上看，它像一圈細(xì)細(xì)的線圈，就像一個(gè)柵欄，固定在陰極和屏幕之間。電子流必須通過(guò)柵極到達(dá)屏幕，可以在柵極之間施加電壓來(lái)控制電子流。它的作用就像一個(gè)水龍頭，有循環(huán)和阻斷的作用。

當(dāng)然，真空管光有三極，并不完美。所以后來(lái)的真空管光一直在不斷改進(jìn)，有很多方法可以改進(jìn)其結(jié)構(gòu)以匹配不同的放大方式(比如超線性連接等。).不過(guò)這一部分的內(nèi)容已經(jīng)偏離了本文，我就暫時(shí)不細(xì)說(shuō)了。

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必須有燃料，真空管動(dòng)作功率是電能。在真空管電極中，最重要的是陰極，它負(fù)責(zé)釋放電子，作為一切行動(dòng)的基礎(chǔ)。最早的真空管由于結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，直接用燈絲做陰極。換句話說(shuō)，當(dāng)燈絲被點(diǎn)亮?xí)r，由于燈絲的溫度升高，電子從燈絲中釋放出來(lái)，通過(guò)柵極直奔屏幕。這種真空管被稱(chēng)為“直熱真空管”。

細(xì)絲可以由不同的材料制成。由于燈絲直接作為直熱式三極管的陰極，燈絲的特性直接影響直熱式真空管的性能。基本上真空管的燈絲可以分為三種材料，第一種當(dāng)然是耐高溫的鎢絲。高純度鎢絲拉成細(xì)絲，繞成最里層，形狀為真空管，通電后可發(fā)出溫度。然而，當(dāng)鎢絲必須加熱到2000多度時(shí)，電子可能會(huì)發(fā)散。所以鎢絲制成的真空管燈絲點(diǎn)燃時(shí)，會(huì)發(fā)出燦爛的亮度，溫度高得嚇人。別驚訝，不是真空管要燒了，而是它本如此！然而，點(diǎn)燃鎢絲需要很大的能量。唯一的優(yōu)點(diǎn)是鎢絲非常耐用，廣泛應(yīng)用于真空管大功率或長(zhǎng)壽命。經(jīng)常聽(tīng)人說(shuō)“那個(gè)真空管那么亮，肯定掛了兩三次”。事實(shí)上，在某些情況下，真空管的壽命可以達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)。在家里可以當(dāng)燈泡用，既耐用又有裝飾性，一舉兩得！

另一種燈絲是釷鎢合金的，只要把燈絲加熱到一千多度就可以工作，比較省電。氧化堿土絲是最常用的一種。它的做法是在燈絲外面包裹一層厚厚的氧化堿土，看起來(lái)接近白灰色。只需要加熱到700度左右(看起來(lái)是暗紅色)就能獲得足夠的電子，所以工作溫度最低，最省電。一般來(lái)說(shuō)，只需要提供6.3V左右的DC就可以正常工作。

直熱式真空管有其先天優(yōu)勢(shì)，但有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是陰極容易受燈絲溫度影響而改變特性。當(dāng)燈絲電壓變化或燈絲通交流電時(shí)，陰極處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，有人主張直熱式真空管應(yīng)采用DC電源，也有人強(qiáng)調(diào)必須采用交流電源，以免損壞陰極。這種爭(zhēng)論在音頻領(lǐng)域一直是一個(gè)有爭(zhēng)議的話題。我無(wú)意在此引起話題。反正各方都堅(jiān)持自己的理由。只要聽(tīng)起來(lái)還行，煙斗耐用，好聽(tīng)。

真空管-傍熱式真空管的穩(wěn)定性更高。

為了解決直熱式真空管的燈絲問(wèn)題，真空管的設(shè)計(jì)者決定將燈絲與陰極分開(kāi)，在燈絲旁邊放一圈金屬套管，這樣燈絲就可以直接加熱金屬板，電子就可以從金屬板中發(fā)射出來(lái)。這種加熱方式被稱(chēng)為“傍熱式真空管”。

這樣，真空管似乎就穩(wěn)定多了。由于金屬套管的體積和蓄熱能力遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)燈絲，所以即使燈絲暫時(shí)溫度變化，甚至停止加熱幾秒鐘，金屬板的溫度變化也是有限的。這也是它在機(jī)器經(jīng)過(guò)一些擴(kuò)展后，還能唱十幾秒的主要原因。由于陰極是獨(dú)立于燈絲的，陰極板必須由燈絲間接加熱，所以燈絲為了耐用再次用鎢絲制作，在鎢絲外層涂上一層白磁，一方面絕緣，一方面定型。由于間接加熱效果差，在陰極金屬板上會(huì)涂上釷、鋇或其他有利于電子發(fā)射的物質(zhì)。所以真空管的金屬板看起來(lái)總是灰黑色的，不像正常的金屬板，而且因?yàn)橹谱鹘M裝都要靠手工，所以金屬板上總會(huì)留下很多細(xì)小的劃痕，家里買(mǎi)真空管也不用擔(dān)心一不小心。

直熱式真空管與傍熱式真空管的使用有什么區(qū)別？對(duì)于一般用戶(hù)來(lái)說(shuō)，沒(méi)必要在意直熱式真空管和間接加熱式真空管的區(qū)別，但對(duì)于設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，由于間接加熱，間接加熱式真空管的燈絲電流通常較大，陰極金屬板必須由間接加熱式結(jié)構(gòu)加熱，所以啟動(dòng)后有一個(gè)緩慢的加熱期。如果是前級(jí)，一定要做好延時(shí)設(shè)計(jì)，避免啟動(dòng)脈沖傷害后級(jí)。

按照發(fā)展進(jìn)程，最早的真空管當(dāng)然是直熱式設(shè)計(jì)，最早開(kāi)發(fā)的是二極管。二極管的作用類(lèi)似于電流二極管，具有整流和收音機(jī)內(nèi)部檢測(cè)的功能。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，二極管也可以成為一個(gè)穩(wěn)壓管，就像電流齊納二極管。因?yàn)檎婵展艿淖饔迷矸浅：?jiǎn)單，第一個(gè)真空管制造成功后，很多科學(xué)家都加入了研發(fā)工作。1907年一位美國(guó)科學(xué)家成功制造出第一只三極管，從此開(kāi)始了無(wú)線電時(shí)代，告別留聲機(jī)，進(jìn)入擴(kuò)大機(jī)時(shí)代。