真空管とは、電子部品の一種。トランジスタの先輩に当たる部品である。
熱電子を利用して信号増幅やスイッチング、整流などを行う能動部品である。
半導体が発達する前は増幅素子やスイッチング素子として当たり前のように使われていたが、半導体が発達して安価に高性能な半導体部品が世に出てくると、省エネ性・耐衝撃性・寿命などの面で不利な真空管は次第に姿を消していった。
ただし真空管を用いたオーディオ機器は真空管というデバイスの特性からくる柔らかい音や、真空管自体の見た目の美しさなどで今なおコアな人気を保っている。また半導体では考えられないような大電力を扱うことができるので、TV・ラジオ送信所などの高出力が要求される場面では未だに真空管が現役のこともある。
また、電子レンジでマイクロ波を発生させるために使われている「マグネトロン」という部品は真空管の一種である。
まずここに金属線があり、この金属線に電流を流すと赤く光って発熱する。この時、熱や光のエネルギーだけでなく「熱電子」というものが金属線から放出されている。熱電子だろうと「電子」には変わりない、つまり空間を「熱電子」という形で電流が流れているということでもある。
そこで「熱電子を吐き出す金属線の向かいに熱電子を受け止めるための金属板を置いてやれば「回路」になるんじゃね」「その熱電子の飛んでいる途中になんか電圧をかけるものを置いて、途中で熱電子の流れを邪魔してやると("受信側"の金属板が受け取る熱電子の量で)信号を増幅できるんじゃね?」というのが真空管の超大雑把な理屈である。
「熱電子って基本的にあっつい方から冷たい方への一方通行じゃん、これって整流とか検波に使えんじゃね?」(二極管)
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「いいこと考えた、この熱電子の流れを電圧を使って制御してやったら信号を増幅できそうじゃん」(三極管)
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「制御用のグリッド電極がひとつだと増幅率しょぼいな、じゃあグリッドをもう一つ追加して増幅率引き上げじゃwww」(四極管)
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「四極管って結構動作が不安定だな…安定化するためにさらにグリッド特盛り一丁!」(五極管)
マイクロ波発信用の真空管。
「マグネ」トロンというくらいなので磁石が使われている。
フィラメントから吐出された熱電子を強力な磁場で軌道を曲げ、複数の穴の空いた陽極に飛び込ませて共振させることによりマイクロ波を発生させる。
レーダーや電子レンジの文字通りの心臓部。
大電力スイッチング用の真空管。
「増幅」ではなく「スイッチング」に特化しており、線形増幅ができない(要するに信号をきちんとn倍に大きくすることができない)。
ちなみに電車の制御装置でお馴染みのサイリスタは、元々は「サイラトロンみたいな挙動のトランジスタ」という意味の造語である。
ステータス表示用の真空管の一種。
ラジオ電波の受信状態などを表示するために使われる。
液晶ディスプレイが普及する前は表示素子の花型だったブラウン管、実はこいつも真空管の親戚である。
カソードで生成した熱電子を加速し、グリッドで方向をコントロールして「画面」の蛍光体にぶつけて発光させ、絵や文字を表示する。
真空管はその独特の美しさや雰囲気からフィクションの世界においても魅力的な一要素として様々な作品で扱われている。レトロ成分を醸し出す要素であったり、サイエンスフィクションとして独自の発展を遂げた分野であったりその役割は様々である。
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最終更新:2023/03/26(日) 05:00
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