划时代意义的发明——电子管

1906年，一个贫穷的美国发明家德·福里斯特在试图开发一种用于无线电探测的电子管时，有了一个意想不到的想法，在电子管上加了一根电线。

然而，正是这种细小的金属线影响了20世纪电子技术的发展，因为德福雷·特斯发现了电子管的放大效应，从而发明了真空三极管。真空三极管首次使人类能够放大电信号，为无线电话通信奠定了基础。当时，德福雷·特斯自豪地宣称:“我发明了空中帝国的皇冠。”德·福里斯特的“空中国”指的是无线电，而皇冠是一个真空三极管。它的出现也真正标志着人类科技史进入了一个新时代——电子时代。

小时候，德·弗雷斯特的理想是长大后成为一名机械技师。但是很快，他受到了19世纪末科学技术飞速发展的启发。1893年，德·福里斯特获得耶鲁大学谢菲尔德科学学院的奖学金，在该大学学习。在学校里，同学们都认为它是“学校里最平庸、最神经质的学生”。由于奖学金很少，他不得不经常工作来赚钱。同年，他参观了芝加哥世博会。

当时，著名的爱迪生和刚刚开始职业生涯的年轻电气工程师特斯拉之间爆发了一场关于交流电和直流电优点的争论。在这次博览会上，特斯拉只用了12台交流发电机就让90，000盏彩灯闪闪发光。随着交流电的胜利，比赛结束了。这也给德·福里斯特留下了深刻的印象，使他对电学产生了非凡的兴趣，并决心把电学作为自己的终身目标。1899年，德·弗雷斯特获得了物理学博士学位。

阀门

1899年秋天也举行了一次改变生活的会议。德·福里斯特曾在一本杂志上读到一篇介绍无线电发射机和接收机的发明者马可尼的文章，非常钦佩他。同年，马可尼应邀参加在美国纽约举行的一年一度的国际快艇比赛，并用他的电台报道了快艇比赛的实际情况。在五个小时的比赛中，马可尼向该报发送了4000多字的新闻报道。

为了满足观众的好奇心，马可尼在港口为公众进行了现场表演。德·福里斯特被马可尼的无线电设备迷住了，他自然也是旁观者之一。当马可尼的表演结束后，德·弗雷斯特仍然不愿意放弃，他盯着话筒想弄清楚。马可尼对德·弗雷斯特的一举一动非常感兴趣，并问他是否也从事无线电研究。德·弗雷斯特谈到了他在这一领域取得成就的强烈愿望，但他没有取得任何成果。他还问了马可尼一些无线电技术方面的难题，马可尼一一回答了。他还告诉德·弗雷斯特，要提高接收器的灵敏度，关键是要创新当前的金属芯片检测器。然而，他自己没有想出一个好办法来改变它。

与马可尼的会面给迪福·福斯特留下了深刻的印象。他非常兴奋，相信通过努力工作，一个新的探测器可能会在他手中诞生。他很快辞去了芝加哥西部电力公司研究所的工作，在纽约时代街租了一间破旧的小屋，开始研究如何改进探测器。由于没有正常收入，他去了一家餐馆工作，并做了一名家庭教师来维持自己的生活。为了做检测测试，他省吃俭用，省下钱买无线电设备。尽管困难重重，但没有人能动摇他的信心和决心。

到1900年底，在一个严冬的夜晚，实验设备被分散在一个简陋的房子里。蹂躏者号用一个线圈和一把电钥匙把两个自制电池连接起来，组成了一个发射器。只要按下按键，线圈就会打开电源，发出火花并辐射电磁信号。在桌子的另一端，有一个接收器，它是由金属芯片检测器和检流计连接而成的。然而，他一次又一次地更换金属碎片，从未在电流计指针上看到任何明显的变化。这一天，当他在观察探测器的反应时按下了电键，他突然发现他头顶上的灯闪得又亮又暗。起初，他以为是窗外的风。然而，经过仔细观察，发现光线的明暗有规律地变化，这似乎与按下电键有关。蹂躏者号反复按下电键，煤气灯的火焰不停地闪烁。他突然想到:这种现象能用于无线电探测吗？

阀门

经过三年的反复试验，他发明了一种“气体探测器”，并成功地实现了船舶的无线电通信。然而，由于检测效率不高且使用不方便，蹂躏者号并不满意。他进一步从火焰探测中获得灵感:既然热火焰会受到电磁波的影响，灯泡中的热灯丝也应该受到影响。因此，他开始使用“灯泡”来探测无线电波，并开始开发真空管。

但是就在蹂躏者号的研究深入的时候，1904年的一天，有消息称弗莱明发明了真空二极管。对他来说，这就像是晴天霹雳。经过短暂的犹豫和思想斗争，他决定继续朝这个方向探索。他找到了介绍弗莱明发明真空二极管的报纸和文章，反复研究，最终找到了突破。他发现弗莱明的二极管比金属芯片检测器领先一步，但它只能用于全波和检测，不能放大电信号。因此，德·福里斯特决心通过改进弗莱明的真空二极管来做出一项新发明。

他请灯泡厂的技术人员帮他制作几个真空管，用铂丝做灯丝，并在灯丝附近安装一个小金属屏。德·弗雷斯特把它安装在无线电接收器上，而不是老式的金属芯片探测器上，这证明是非常有效的。然后，他将一片锡箔密封在真空管中，并将其置于灯丝和金属屏之间，成为第三个电极。在另一次尝试中，奇迹出现了:只要一个小信号被加到世界的屋顶上，金属屏幕上的电流就会发生变化，变化的规律与所加的信号是一致的。他立刻意识到这是一个不寻常的电极，它可以控制屏幕电极的电流。只要屏幕电极的电流变化大于信号的变化，该信号就被放大。

德·福里斯特并不急于宣布他的发现，而是继续他的实验，改变小锡箔的形状及其在两极之间的位置，以提高控制的灵敏度。最后，发现最好的效果是用金属丝代替锡盒。所以他把一根铂丝缠绕成一张网，并把它包在灯丝和金属网之间。由于三极管的控制很像一个栅极，德弗雷特称之为“栅极”。因此，他的电子管有三个“极”——灯丝(阴极)、屏幕(阳极)和栅极。其中，栅极就像一个非常灵敏的控制栅极，它根据施加信号的变化有规律地改变屏幕电流的大小。真空三极管的屏幕电流比栅极电流大，所以微小的电信号通过真空三极管放大许多倍。

一个划时代的电子管，世界上第一个真空三极管，就是这样诞生的。1906年6月26日，德·福里斯特向美国专利局申请了真空三极管的发明专利。后世把这一天作为真空三极管的诞生日。