第2节 早期管历史 (修订中)

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多产的美国发明家托马斯·爱迪生经常被认为是白炽灯的发明者。更准确地说,可以说爱迪生是完善白炽灯的人。爱迪生 1879 年的成功设计实际上比英国科学家汉弗莱戴维爵士早了 77 年,他首先证明了利用电流 (opens new window)将薄金属条(称为“灯丝”)加热到白炽点(发白光)的原理热的)。

爱迪生通过将他的灯丝(由碳化缝纫线制成)放入一个透明的玻璃灯泡内来实现他的成功,其中空气已被强制去除。在这种真空中,灯丝可以在白热的温度下发光,而不会被燃烧消耗:

在他的实验过程中(大约在 1883 年左右),爱迪生将一条金属带连同灯丝放在抽真空的(真空)玻璃灯泡内。在这个金属条和其中一个灯丝连接之间,他连接了一个灵敏的电流表。他发现,只要灯丝很热,电子就会流过仪表,但当灯丝冷却时,电子就会停止:

爱迪生灯中的白热灯丝将自由电子释放到灯的真空中,这些电子通过检流计到达金属条,然后返回灯丝。他的好奇心被激起,爱迪生随后在电流计电路中连接了一个相当高电压的电池来辅助小电流:

果然,电池的存在从灯丝到金属条产生了更大的电流。然而,当电池转动时,几乎没有电流!

实际上,爱迪生偶然发现的是一个二极管 (opens new window)!不幸的是,他认为这种设备没有实际用途,并继续对他的灯设计进行进一步改进。

这种装置的单向电子流 (opens new window)(称为爱迪生效应)一直是一种好奇心,直到 JA Fleming 于 1895 年尝试使用它。Fleming 将他的装置作为“阀门”推向市场,开创了一个全新的电路研究领域。真空管二极管——弗莱明的“阀门”也不例外——不能处理大量电流,因此弗莱明的发明对于交流电源的任何应用都是不切实际的,只适用于小电信号。

然后在 1906 年,另一位名叫 Lee De Forest 的发明家开始玩弄“爱迪生效应 (opens new window)”,看看能从这种现象中获得什么。在这样做的过程中,他做出了一个惊人的发现:通过在发光的灯丝和金属条之间放置一个金属屏(现在金属条已采用板的形式以获得更大的表面积),从灯丝流向板的电子流可以通过在金属屏和灯丝之间施加一个小电压来调节:

De Forest 将这种位于灯丝和板之间的金属网称为网格。控制从灯丝到板的电流的不仅仅是栅极和灯丝之间的电压量,还有极性。相对于灯丝施加到栅极的负电压往往会阻碍电子的自然流动,而正电压往往会增强电子流动。虽然有一些电流通过电网,但非常小;远小于通过板的电流。

也许最重要的是他发现少量的栅极电压和栅极电流对板电压(相对于灯丝)和板电流有很大影响。在将电网添加到弗莱明的“阀门”中时,德福里斯特使阀门可调节:它现在起到放大装置的作用,一个小的电信号可以控制一个更大的电量。

与 Audion 管及其所有更现代的管等效物最接近的半导体等效物是 n 沟道 D 型MOSFET (opens new window)。它是一种具有大电流增益的电压控制器件。

他称他的发明为“Audion”,并大力将其应用于通信技术的发展。1912 年,他将他的 Audion 管作为电话信号放大器的权利卖给了美国电话电报公司(AT 和 T),这使得长途电话通信变得实用。次年,他演示了使用三极管产生射频交流信号。1915 年,他实现了通过无线电从弗吉尼亚州阿灵顿到巴黎广播语音信号的非凡壮举,并于 1916 年启动了第一个无线电新闻广播。这些成就为德福雷斯特赢得了美国“广播之父”的称号。


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Last Updated: 3/24/2022, 4:39:00 PM