真空管時代

18～19世紀の電気に関する理論的・実験的研究は、最初の電気機械の開発、電気の普及の始まりに繋がった。 19世紀後半、イギリスの物理学者サー・ジョセフ・ジョン・トムソンが電子を同定し、1909年にアメリカの物理学者ロバート・A・ミリカンがその電荷を測定したことにより、エレクトロニクスの歴史は電気の歴史とは別に発展しはじめました。

トムソンの研究当時、アメリカの発明家トーマス・A・エジソンは、ある条件下で初期の電球の一部が青く光るのを観察し、2番目の電極（陽極）を最初の電極（陰極）に対して正電荷にすると、ランプ内のある電極から別の電極へ電流が流れることを発見していました。 トムソンとその弟子たち、そしてイギリスのエンジニア、ジョン・アンブロス・フレミングの研究により、このエジソン効果は、ランプの中の高温のフィラメントである陰極から電子が放出された結果であることが判明した。 この発見は、アメリカのクーリッジによるX線管の改良、フレミングによるラジオ受信機用の熱電子弁（二電極真空管）など、電子管開発の契機となるものであった。 高周波の交流である電波を検出するには、信号を整流する必要がある。つまり、信号の極性が一方だけのときは通電し、もう一方のときは通電しない装置で、交流から直流に変換する必要がある。 それ以前は、硫化鉛（ガレナ）などの天然結晶や半導体材料の表面に細い針金（ウィスカー）を微妙に接触させた「猫ひげ探知機」など、経験的に開発されたさまざまな装置によって電波を検出していた。 しかし、この装置は信頼性が低く、感度も十分でない上、ウィスカーと結晶の接触状態を常に調整しなければならないため、思うような結果が得られなかった。 しかし、これが現在の半導体デバイスの前身である。 結晶整流器が動作したことで、科学者は研究を続け、トランジスタの発明に必要な半導体材料の電気的特性の基本的理解を徐々に得ることができた。 フレミングが開発した二電極式熱電子弁の陰極と陽極の間に細い針金を入れたものである。 これが、3電極真空管「オーディオン」（1907年特許取得）である。 この真空管は、陽極が陰極に対して正の電位（正バイアス）、グリッドが負の電位（負バイアス）で動作する。 グリッドの負バイアスが大きいと、陰極から放出された電子は陽極に到達しないが、グリッドは大部分が開放空間であるため、負バイアスが小さいと、一部の電子がグリッドを通過して陽極に到達する。

真空管はラジオ放送、長距離電話、テレビ、そして最初の電子デジタル・コンピュータの開発を可能にした。 これらの初期の電子計算機は、実はこれまでに作られた中で最大の真空管システムであった。

真空管は、さまざまな用途に対応するため、大電力の処理、高周波での動作、平均以上の信頼性、小型化（指ぬきサイズ）など、数多くの改良が行われました。 ブラウン管は、電気波形を画面に表示する技術計測用として開発され、テレビジョン映像管に発展した。 ブラウン管は、陰極から放出される電子を細いビームにして、管の先端にある蛍光スクリーンに衝突させることで動作する。 このスクリーンが光を放ち、管の外から見ることができる。

大部分の電子機器では固体デバイスが成功しているが、真空管にしかできない特殊な機能もある。

真空管は壊れやすく、使用中に摩耗してしまいます。 通常の使用では、スイッチのオン・オフによる加熱・冷却の繰り返し（熱疲労）の影響で、最終的には真空管の内部構造の一部が物理的に破壊されるか、真空管内の残留ガスによる陰極の特性劣化によって故障が発生します。 また、真空管は使用温度まで暖まるのに数秒から数分かかり、不便であるばかりでなく、場合によっては使用上の重大な制約となる。 このため、ベル研究所の科学者たちは、真空管に代わるものを求め、トランジスタの開発につながったのである

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