德·福雷斯特

（Lee de Forest，1873～1961）——真空三極管之父

Lee De Forest (August 26, 1873 – June 30, 1961) was an American inventor with over 180 patents to his credit. De Forest invented the Audion, a vacuum tube that takes relatively weak electrical signals and amplifies them. De Forest is one of the fathers of the "electronic age", as the Audion helped to usher in the widespread use of electronics. He is also credited with one of the principal inventions which brought sound to motion pictures.

He was involved in several patent lawsuits and he spent a substantial part of his income from his inventions on the legal bills. He had four marriages and 25 companies, he was defrauded by business partners, and he was once indicted for mail fraud, but was later acquitted.

He typically signed his name "Lee de Forest." He was a charter member of the Institute of Radio Engineers, one of the two predecessors of the IEEE (the other was the American Institute of Electrical Engineers).

Lee De Forest(1873～1961)

美國發明家。1873年8月26日生於美國依阿華州康斯爾布拉夫斯，1961年6月30日卒於加利福尼亞的好萊塢。1896年畢業於耶魯大學謝菲爾德技術學院。1899年在耶魯大學獲物理學博士學位。1899年以後曾建立無線電報公司，後在費德勒爾電話公司任職。1912年參與創立無線電工程學院。德福雷斯特一生共獲300多項專利。這些專利涉及電子學的廣泛領域，如外科手術用射頻電刀、高頻反饋電路、無線電報、無線電發信系統、無線電接收系統、揚聲器、光電池、無線電掃描電視系統、彩色電視、電子羣聚方法等。1906年，德福雷斯特製成第一個真空三極管，稱為奧迪恩管，是他的最重要的一項發明。早期的奧迪恩管真空度很低，是藉助氣體電離放大作用工作的，因而極不穩定。所以，它在振盪、放大、檢波等方面的實際應用進展緩慢。直到1912年，美國電話電報公司的H.阿諾德和通用電氣公司的I.朗繆爾研製成高真空管，才使三極電子管走上實用階段。在電子學的發展史上，奧迪恩管的發明具有劃時代的意義。德福雷斯特曾獲美國無線電工程師協會榮譽獎章等多種榮譽獎勵。

德·福雷斯特孩提時期並不出眾，被老師認為是個平庸的孩子，愛好是拆裝各種機械小玩藝。一次偶然的機會邂逅了無線電發明家馬可尼，激發了他創新無線電檢波裝置的熱情。1906年，德·福雷斯特在弗萊明發明的真空二極電子管裏，加進一個極——“柵極”，經過反覆試驗，終於發明了真空三極電子管，並於1907年向美國專利局申報了發明專利。因發明新型電子管，德·福雷斯特竟無辜受到美國紐約聯邦法院的傳訊。有人控告他推銷積壓產品，進行商業詐騙。法官判決説，德·福雷斯特發明的電子管是一個“毫無價值的玻璃管”。1912年，頂着隨時可能入獄的壓力，德·福雷斯特來到加利福尼亞帕洛·阿爾託小鎮，堅持不懈地改進三極管。在愛默生大街913號小木屋，德·福雷斯特把若干個三極管連接起來，與電話機話筒、耳機相互連接，再把他那隻“走時相當準確的英格索爾手錶”放在話筒前方，手錶的“滴噠”聲幾乎把耳朵震聾，這就是最早的電子擴音機。由於三極管可以放大微弱信號，所以很快被應用於信號發生器、電台、雷達、收音機等電子設備，成為電子領域中最重要的器件。真空三極電子管的誕生是一項劃時代的發明，成為電子工業革命的開端。

真空管（Vacuum tube）是一種電子元件，在電路中控制電子的流動。參與工作的電極被封裝在一個真空的容器內（管壁大多為玻璃），因而得名。在中國大陸，真空管則會被稱為“電子管”。在香港和中國廣東地區，真空管有時又會被稱作“膽”。

在二十世紀中期前，因半導體尚未普及，基本上當時所有的電子器材均使用真空管，形成了當時對真空管的需求。但在半導體技術的發展普及和平民化下，真空管因成本高、不耐用、體積大、效能低等原因，最後被半導體取代了。但是可以在音響、微波爐及人造衞星的高頻發射機看見真空管的身影。部份戰鬥機為防止核爆造成的電磁脈衝損壞，機上的電子設備亦採用真空管。另外，像是電視機與電腦CRT顯示器內的陰極射線管以及X光機的X射線管等則是屬於特殊的真空管。

福雷斯特的真空三級管建立在前人發明的真空二極管的技術基礎之上。1904年，英國倫敦大學的弗萊明發明瞭真空二極管（Vacuum Diode Tube）。真空二極管只能單向導電，可以對交流電流進行整流，或者對信號進行檢波，但是它不能對信號進行放大。沒有能夠放大信號的器件，電子技術就無法繼續發展。

為了提高真空二極管檢波靈敏度，福雷斯特在玻璃管內添加了一種柵欄式的金屬網，形成電子管的第三個極。他驚訝地看到，這個“柵極”彷彿就像百葉窗，能控制陰極與屏極之間的電子流；只要柵極有微弱電流通過，就可在屏極上獲得較大的電流，而且波形與柵極電流完全一致。也就是説，在弗萊明的真空二極管中增加了一個電極，就成了能夠起放大作用的新器件，他把這個新器件命名為三極管（Triode）。

真空三極管除了可以處於“放大”狀態外，還可分別處於“飽和”與“截止”狀態。“飽和”即從陰極（或者叫發射極，emitter）到屏極（evelope）的電流完全導通，相當於開關開啓；“截止”即從陰極到屏極沒有電流流過，相當於開關關閉。兩種狀態可以通過調整柵極上的電壓進行控制。因此真空三極管可以充當開關器件，其速度要比繼電器快成千上萬倍。

在福雷斯特真空三極管研究成功之後，經過改進還製成了真空四極管（Tetrode）和真空五極管(Pentode)等，它們和真空二極管和真空三極管一起統稱為電子管。

真空三極管為計算機的誕生鋪平了道路，在世界上第一台電子計算機ENIAC裏面，電子管是其最基本的元件了。電子管龐大的身軀和巨大的耗電量是兩個致命的缺陷，所以會被小巧玲瓏的半導體器件取代。但在模擬電路中，電子管的高保真放大特性仍然讓與晶體管和集成電路相形見絀。直到現在，以電子管為核心器件的膽機仍是音響發燒友所追逐的目標。就在幾年前，我們還可以在發燒主板上看到電子管的蹤跡。