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真空三极管的诞生

时间:2022-09-30 百科知识 版权反馈
【摘要】:弗莱明在真空灯泡中用圆桶形金属片把灯丝包围起来,形成一个板极,造出了世界上第一个检波二极管。后来,他又在真空二极管的板极和阴极之间放置一片不大的锡箔,作为第三个电极,做成一个有三个极的真空管。他惊奇地发现,在第三极上加上一个小小的电压,就会改变板极的电流强度,第三极就像一扇门一样,因此被称为“栅极”,它对从阴极发射的电子起到缓冲作用。德福雷斯特预感到这个发现的价值,他继续试验,改进三极管的性能。

20年后,爱迪生效应引起了德国物理学家魏乃尔特和英国科学家弗莱明的重视,并付诸于实用。

魏乃尔特根据爱迪生效应发明了可以将交流电变成直流电的整流管,并申请了专利。他用氧化物制成的阴极代替灯泡中的灯丝。由于氧化物阴极在较低的温度下就能放出大量的自由电子。利用二极管单向导电性,可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。

英国科学家弗莱明当时在伦敦爱迪生 — 斯旺电灯公司兼职,从事爱迪生效应的研究。他发现,如果将一只能产生爱迪生效应的灯泡上的“板极”与正极相连,则在电场的作用下,从灯丝发射的电子会流向板极,从而使灯丝和板极之间的电路导通。如果将电场倒过来,灯丝发射的电子就会被阻挡,灯丝和板极之间就没有电流,这个电灯泡可以充当检波器。弗莱明后来回忆道:“使我高兴的是,我发现,我们终于为这种奇特的电灯找到了解决问题的办法。”弗莱明在真空灯泡中用圆桶形金属片把灯丝包围起来,形成一个板极,造出了世界上第一个检波二极管。这个二极管能让电流向一个方向流动,使交流电变成直流电。用它来检波、整流,灵敏度大大提高。

1906年,德福雷斯特动手改进弗莱明发明的二极管,以提高它的灵敏度。他找了一位灯泡厂的技师,做了几只真空管,真空管的灯丝是白金丝,在灯丝附近装了块金属屏。与弗莱明发明的二极管有点相像,但他在灯丝与金属屏之间接了一个小电容器。但不知德福雷斯特增加这个小电容器有什么考虑,其实,小电容器对检波没有多大帮助。他把二极管代替金属检波器试验一下,果然效果很好。

后来,他又在真空二极管的板极和阴极之间放置一片不大的锡箔,作为第三个电极,做成一个有三个极的真空管。他惊奇地发现,在第三极上加上一个小小的电压,就会改变板极的电流强度,第三极就像一扇门一样,因此被称为“栅极”,它对从阴极发射的电子起到缓冲作用。只要有微弱电流进入栅极,就会在板极上检测到较大电流,而且放大了的电流其波形与栅极上的电信号波形完全一样,栅极上的电信号被放大了。他马上意识到,这小小的栅极对板极电流有控制作用。这意味着微弱的电信号可以被它放大,这正是许多发明家的梦想。

德福雷斯特预感到这个发现的价值,他继续试验,改进三极管的性能。先是变动小锡箔的位置,后是改变第三极的材料。他发现,用金属丝代替锡箔的效果最好,于是,他把一根白金丝扭成网状,放置在灯丝和板极之间,它不仅能够整流、检波,还能将微弱电流放大几倍。

1906年6月,世界上第一个真空三极管诞生了。

德福雷斯特发明的真空三极管

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