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真空管當然不是無緣無故做幾片金屬板封裝在抽真空的玻璃瓶里進行實驗的，它的發展與發明大王愛迪生有著一段故事。在此之前試問一個小問題：電路分析上“電流”的方向與實際上“電子”流動的方向是否相同？答案是否，電流與電子流的方向是恰巧相反的。過去的科學家無法觀察電子流動的方向，于是統一說法，將電池的某一極設定為正極，其電壓為正電壓，電流由正極流至負極而形成一個封閉的回路。由于大家統一說法與作法，因此多年來并沒有發生任何沖突之事，直到了近代科學家有了更精良的設備，觀察之后遂推翻了之前的說法：“原來電子是由電池的負端流出來的”！（換言之，電子是從擴大機的喇叭負端流出，而從喇叭正端回流的）三極管是最基本的真空管真空管光有三個極當然還不算完美，也因此后來的真空管不斷改進，在結構上也有了許多的改進之道，以配合不同的放大方式（如超線性接法等），但該部份的內容已經脫離本文，暫不詳述。引擎運轉必須要有燃料，真空管的動作動力為電能。真空管的電極當中，最重要的應屬陰極，它負責將電子釋放出來，作為一切動作的基本。最早的真空管由于構造及理論簡單，直接將燈絲充當陰極使用，換句話說，當燈絲點亮時，由于燈絲溫度提高，電子就從燈絲釋放出來，經過柵極直奔屏極。這種真空管就叫做“直熱式真空管”，這次專題的主角300B，就是屬于這類型的真空管，相較于其他現代化的五極真空管，300B的構造簡單，性能好，輸出功率也低。另一種燈絲采用釷鎢合金，它只需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，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、也最節省電力，一般而言只須供應6.3V左右的直流，就可以正常工作。直熱式真空管當然有它天生的優點，但卻有一個致命的缺點，那就是陰極容易受到燈絲的溫度而改變特性。當燈絲電壓變動時，或以交流電供應燈絲時，陰極呈現在不穩定的狀態下。因此有人主張直熱式真空管應采用直流供電，也有人強調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。如果您有研究上的心得，筆者相當樂于接受。為了解決直熱式真空管的燈絲問題，真空管設計者決定讓燈絲與陰極分家獨立，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，電子從金屬板散發出來，這種加熱方式就稱為“傍熱式真空管”。直熱式真空管與傍熱式真空管使用上的差異，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，但對于設計者而言，傍熱式真空管由于間接加熱的關系，燈絲電流通常較大，而且傍熱式的結構必須對陰極金屬板加溫，因此開機后有一段緩慢的加溫期，如果是前級，則必須做好延遲設計，以免開機的脈沖傷了后級。依據發展的過程來看，最早的真空管當然是直熱式的設計，二極管是首先被發展出來的，二極管的功能猶如現在的二極體，具有整流以及收音機內部檢波的功能，二極管經過適當的設計，也可以成為穩壓管，作用如現在的濟納二極體（ZENERDIODE）。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，就有許多科學家加入研發的工作。第一支三極管在1907年被一位美國科學家成功制造，從此便開啟了無線電時代的來臨，告別留聲機，進入擴大機時代。利用柵極可以輕易控制電子流的流量，將輸入訊號連接在柵極上，并且加入適當的偏壓，并且在屏極串上一個電阻，藉此即可達到訊號放大的目的。真空管也與電晶體一樣，具有多種放大組態（事實上，電晶體的放大組態是從真空管延伸過來的應用），結合不同的電子材料如電阻、電感、變壓器以及電容等，就可以創造出千變萬化的電子產品。別忘了，第一部電腦可是使用真空管制成的，當然，它只能做簡單的加減運算。至此，真空管的基本工作原理已經報告完畢，還缺少了什么？請觀察一下真空管的管壁內部，有一塊類似水銀的薄膜黏附在玻璃壁上，這是延長真空管壽命的設計。除了極少部份低壓真空管外（并非指工作電壓低，而是指真空管內部存在低壓氣體），大部分的真空管必須抽真空才能正常工作。真空管的接腳為金屬腳，雖然以玻璃封裝，但玻璃與金屬接腳之間仍然有漏氣的機會。玻璃管內的金屬蒸鍍物（即消氣劑），會與氣體進行作用，它存在的目的就在于吸收氣體，以維持真空管內部的真空度。這一層薄薄的金屬物氧化之后，會變成白色，表示真空管已經漏氣不行了，所以若打破真空管時，這一層蒸鍍物質也會變成白色。因此購買老真空管時，也要注意蒸鍍物的情況，像水銀一樣的為佳，若開始蒼白、剝落時，就表示這支真空管已經邁入老年了。藍光的主要來源仍然是電子，當屏極的設計包覆不良，無法吸引電子流吸附在屏極金屬板上，就會讓電子到處流竄，真空管見到的藍光就是電子在真空管內流竄的結果。藍光看起來美麗，卻有可能產生輻射，不過筆者并不確定是否對人體有傷害。藍光的出現也與真空管廠牌有極大的關系，大陸管以及蘇聯管SOVTEK出現藍光的機會大于其他，而我自己使用的三部300B擴大機，使用四支大陸管與兩支WE300B，只有大陸管會發出藍光，久了也就視為正常了。1916年為有線電話用途制作的三極管，它是構造最簡單的直熱式三極管，一根發亮的燈絲，如柵欄狀的柵極介于燈絲與屏極之間，而屏極位于最下方，就是一塊金屬片。真空管可被分為2大類別，分別是直熱式和旁熱式。直熱式真空管是較早誕生的。它有一個致命的缺點，就是陰極容易受到燈絲的溫度而改變特性。當燈絲電壓變動時，或以交流電供應燈絲時，陰極呈現在不穩定的狀態下。旁熱式真空管作工相對較穩定。由于金屬套筒的體積與儲熱量遠遠大于傳統的燈絲，因此即使燈絲暫時的溫度變動，甚至暫時幾秒鐘的停止加熱，金屬板的溫度變化改變有限，這也就是為什么某些擴大機關機之后，它還能唱十多秒的主要原因，是因為電源供應部分有大容量電容器內部余電未放完。
