到底什么是电子管（真空管）？
1883年，著名发明家
当时，他正在进行灯丝（碳丝）的寿命测试。在灯丝旁边，他放置了一根铜丝，但铜丝并没有接在任何电极上。也就是说，铜丝没有通电。
碳丝正常通电后，开始发光发热。过了一会，爱迪生断开电源。他无意中发现，铜丝上竟然也产生了电流。
爱迪生没有办法解释出现这种现象的原因，但是，作为一个精明的“商人”，他想到的第一件事，就是给这个发现申请专利。他还将这种现象，命名为“爱迪生效应” 。
爱迪生
现在我们知道，爱迪生效应的本质，是热电子发射。也就是说，灯丝被加热后，表面的电子变得活跃，“逃”了出去，结果被金属铜丝捕获，从而产生了电流。
爱迪生申请专利之后，并没有想到这个效应有什么用途，于是将其束之高阁。
1884年，爱迪生电光公司的技术顾问、英国物理学家约翰·安布罗斯·弗莱明 （John Ambrose Fleming）访问美国，与爱迪生进行会面。爱迪生向弗莱明展示了自己发现的爱迪生效应，给弗莱明留下了深刻的印象。
弗莱明
这个弗莱明，大家应该也比较熟悉。他是一个电学专家，也是一个电机工程师，我们中学经常使用的右手定则，就是他发明的。
除了传统电学之外，弗莱明其实还有一个强项，那就是无线电磁学。他年轻的时候，曾经师从麦克斯韦，专门学习无线电磁理论。麦克斯韦临终前上课，只有两个学生来听，其中一个，就是弗莱明。
弗莱明观摩了爱迪生效应的演示后，也没有想到这个效应到底能用来干啥。事实上，等到他真正用到它，已经是十几年后。
1896年，意大利人伽利尔摩·马可尼（Guglielmo Marconi） 成功取得了世界上第一个无线电报系统专利，从而将人类带入无线通信时代。
马可尼
1899年，马可尼决定尝试横跨大西洋的远程无线电通信。为了完成这个壮举，他找来了弗莱明，和他签约，请他帮忙改进自己的无线电发射机和接收机。
弗莱明也确实没有辜负马可尼的期望，大幅改进了马可尼的设计，帮助实现了跨大西洋无线通信实验。（可惜，马可尼刻意对外隐瞒了弗莱明的贡献，还“忘记”了自己承诺要给弗莱明的500股股票奖励，把弗莱明气得半死。）
弗莱明在改进无线通信系统的时候，遇到了很多技术挑战。其中，最大的挑战，就是无线信号的接收。
简单来说，就是在接收端，如何检波信号 ，放大信号 ，让信号能够被完美解读。
放大信号大家都懂，那什么是检波信号呢？
所谓信号检波，其实就是信号筛选。天线接收到的信号，是非常杂乱的，什么信号都有。我们真正需要的信号（指定频率的信号），需要从这些杂乱信号中“过滤”出来，这就是检波。
想要实现检波，单向导通性（单向导电）是关键。
大家都知道，无线电磁波是高频振荡，每秒高达几十万次的频率。无线电磁波产生的感应电流，也随着“正、负、正、负”不断变化，如果我们用这个电流去驱动耳机，一正一负就是零，耳机就没办法反应出信号。
采用单向导电性，正弦波的负半周 就没有了，全部是正的，电流方向一致，把高频过滤掉之后，耳机就能够轻松体现出电流的变化。
去掉负半周，电流方向变成一致的，容易解读
在这里，我要先给大家介绍一样东西——矿石检波器 。
1874年，德国科学家卡尔·布劳恩 （Karl Ferdinand Braun）发现，有一些天然矿石（金属硫化物）具有电流单向导通的特性，可以用于整流（将交流电变成直流电）。
1894年，英属印度物理学家贾格迪什·钱德拉·博斯 （Jagadish Chandra Bose）基于卡尔·布劳恩的发现，利用方铅矿（硫化铅）的单向导电性，制成了世界上第一个检波器——矿石检波器 。
1900年，美国人格林里夫·惠特勒·皮卡德 （Greenleaf Whittier Pickard），基于矿石检波器，成功制造了世界上第一个矿石收音机。这为后来无线电广播的迅速普及奠定了基础。
弗莱明在研究如何改进无线电接收机的时候，采用了矿石检波器。但是，他想起了之前的爱迪生效应，他想到——是不是可以基于爱迪生效应的电子流动，设计一个新型的检波器呢？
就这样，1904年，世界上第一只真空电子二极管 ，在弗莱明的手下诞生了。当时，这个二极管也叫做“弗莱明阀”。（真空管，vacuum tube，也就是电子管，有时候也叫“胆管”。）
弗莱明发明的二极管
弗莱明的二极管，结构其实非常简单，就是真空玻璃灯泡里，塞了两个极：一个阴极（Cathode），加热后可以发射电子；一个阳极（Anode），接收电子。
旁热式二极管
玻璃管里之所以要抽成真空，是为了防止发生气体电离 ，对正常的电子流动造成影响，破坏特性曲线。（抽成真空，还可以有效降低灯丝的氧化损耗。）
二极管的出现，解决了检波和整流需求。但是，它还有改进的空间。
1899年，马可尼应邀到美国做无线电通讯表演。他的表演，吸引了一个年轻人的关注。这个年轻人，就是刚刚获得博士学位的德福雷斯特 （De Forest Lee）。
德福雷斯特
德福雷斯特为马可尼的无线电感到着迷。于是，他投递简历，想要加入马可尼的公司。结果，遭到拒绝。
被拒绝之后，德福雷斯特没有放弃，而是继续研究无线电通信。他的目光，放在了弗莱明的二极管上。
1906年，德·福雷斯特在真空二极电子管里，巧妙地加了一个栅板（“栅极”），发明了真空三极电子管 。
德·福雷斯特发明的三极管
栅板的主要作用，是控制电流。
栅极上很小的电流变化，能引起阳极很大的电流变化，而且，变化波形与栅极电流完全一致。所以， 三极管有信号放大的作用 。
现在看来，真空三极管的发明，是电子工业领域的里程碑事件。
这个小小的元件，集检波、放大和振荡三种功能于一体，为电子技术的发展奠定了基础。
一开始的三极管是单栅，后来变成了两个板子夹在一起的双栅，再后来，干脆变成了整个包起来的围栅
真空管
真空三极管是那一时期电子工业的心脏。基于它，我们才有了性能越来越强大的广播电台、收音机、留声机、电影、电台、雷达、无线电对讲等。
真空管收音机的内部构造（可以看到很多个真空管）
德·福雷斯特发明了三极管之后，很快陷入与弗莱明以及马可尼公司的专利官司。
双方互相起诉，弗莱明认为德·福雷斯特侵犯了自己的二极管专利，而德·福雷斯特则认为自己的改进很大，足以形成新的专利。官司打了很久，最终，双方达成和解，相互授权对方生产二极管（三极管）。
三极管诞生后，因为能放大信号，所以受到了美国通信巨头AT&T公司的关注。
当时，AT&T公司打算建造一条连接美国东西海岸的跨大陆电话线，急需解决信号放大问题。在没有三极管之前，放大信号只能用中继器，但是中继器的效果不好，且成本较高。
三极管的出现，给AT&T公司带来了新的选项。
1913年7月，经过一番讨价还价，AT&T公司以39万美元的价格，买下了德·福雷斯特的三极管专利。
再后来，AT&T认识到电子管这类基础研究对于产业发展的重要作用，于1925年正式成立了“贝尔电话实验室公司”。这个公司，就是后来大名鼎鼎的贝尔实验室。
1912—1920年，美国西电公司（Western Electric，简称WE）研制出具有实用性的球形电子三极管，发烧友称之为“洋葱头”电子管。
1924年，美国RCA公司（Radio Corporation of America）研制出效率较高的三极真空电子管。这种古典管在第一次世界大战中得到广泛应用。
1919年，德国的肖特基提出在栅极和正极间加一个帘栅极的想法。这个想法被英国的朗德在1926年实现。这就是后来的四极管。再后来，荷兰的霍尔斯特和泰莱根又发明了五极管。
到了20世纪40年代，计算机技术研究进入高潮。人们发现，电子管的单向导通特性，可以用于设计一些逻辑电路（例如与门电路、或门电路）。于是，他们开始将电子管引入计算机领域。
1946年，宾夕法尼亚大学的工程师埃克特和物理学家毛希利等人，共同研制出了真正意义上的第一台通用型电子计算机——埃尼阿克（ENIAC） 。
大家应该都知道埃尼阿克。这台钢铁巨兽，使用了18000多只电子管，重130多吨，占地面积170多平方米，每秒钟可作5000多次加法运算。之前的计算机需要2小时完成的计算任务，ENIAC只需要3秒钟，在当时堪称奇迹。
上世纪40-50年代，电子管的发展达到了高潮。但是，随着技术的进步，人们发现，电子管已经无法满足产品设计的需求。
一方面，电子管容易破损，故障率高，另一方面，电子管需要加热使用，很多能量都浪费在发热上，也带来了极高的功耗。
所以，人们开始思考——是否有更好的方式，可以实现电路的检波、整流和信号放大呢？
答案是肯定的，于是人们开启了晶体管的新纪元。
参考文献：
1、Leo的微电子学习笔记，黎翱白Leobai，B站；
2、从上海发迹的中国收音机百年史，戴辉；
3、从电子管到晶体管，解码科技史，央视；
4、真空二极管的工作原理，IC先生；
5、第一块晶体管背后的故事，中科大胡不归；
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来源： 鲜枣课堂
编辑：老头
中国电子管计算机用起来像抢救病人，一旦停机就再也无法启动
1963年，哈军工研发的首台晶体管计算机——441-B型计算机的关键技术获突破，1965年1月22日，441-B型计算机通过了联调、试算和稳定性考核，终于研制成功，耗时4年。441-B型计算机在中国国防领域发挥了极为重要的作用，除了应用于核武器开发之外，441-B型计算机最大显身手的地方，就是在弹道计算领域。因此，中国白城兵器试验中心创造了441-B晶体管计算机的使用佳绩。
中国白城兵器试验中心在建设之初叫做“中央靶场”，这是20世纪50年代苏联援建新中国156个项目的附带品，是计划补充项目，坐落于内蒙古草原，气候干燥，冬季严寒，炮兵靶场选址在这里，南北纵深不少于50—60千米，东西宽限不低于30千米。1963年，靶场正式命名为“常规兵器试验基地”，扩建为2256平方千米，成为超大面积单位。
在这里，要对我军几乎每种新的常规火炮武器装备进行大量的弹道计算。火炮的弹道数据称为“射表”，计算、整理后，作为射击参数向火炮射手提供弹道参考。这些数据不是物理课上的理想拋物线，而是通过射击试验得到的数据。因此每一次试验，都要考虑空气阻尼、温度、风速等诸多变量，算法繁杂，计算几乎“永无休止”。
中国白城兵器试验中心
这里首先说一个原子弹和计算机的插曲。在很多宣传资料中，都称中国原子弹是用算盘计算出来的。这实际并不准确。中国很早就意识到了计算机在原子弹研制中的巨大作用。而中国的原子弹氢弹研发，先后使用过104大型电子管计算机、119电子管计算机、J-501计算机等。但同时也存在用手摇计算机、计算尺、甚至算盘的情况。
这是因为当时的计算机计算，可不是现在我们坐在椅子上，悠闲地使用各种程序而已。当时使用计算机极为复杂，因为当时没有显示屏幕，人机对话的打印提示极为简单，程序一出差错就死机，无从下手只能干着急，使用效能很低，要用就只能精心准备，计算关键的数据，而一般的计算还不如使用计算尺和算盘来的方便。
即便如此，中国白城兵器试验中心还是在1959年订购了一台103电子管计算机。当时人们看到计算机运行时只见灯泡闪动，根本就无法知道结果。而且计算机工作不稳定，还要组织人员检测、筛选更换插件中的失效零件。直到1964年底，试验中心才把103计算机终于调试到运行状态，投入现役应用，而且速度超过了人工计算。但是103机需要日夜开机，没有任务时，随便找个简单程序运行，也不能停机，因为一旦停机可能就再也启动不起来了。后来靶场陆续来了十多名计算机专业大学毕业生，他们分成四班循环，计算机室配备了脉冲示波器。这些大学生就像待在急救室里一样，随时准备抢救103机，确保算题。这种无休无止的故障和维护，整天都在紧张状态，无论是谁，轮到休息也睡不好觉。
武器试验
1966年11月，一台441-B型晶体管电子计算机运到试验中心，机器的浮点运算1万次/秒，稳定性让人耳目一新，从此数据计算可以超越炮弹的飞行速度了。为了有效利用计算机，试验中心将复杂题目分类定型，编写应用程序配套成龙，做到标准化、模块化，将难题变为例行操作。即便如此，计算结果只能慢慢打印出纸卷。任务算完后，人工判读纸上数据四舍五入，要经过两三个月的工作才能汇整成表格，数据处理十分繁琐。
后来中国白城兵器试验中心采用创新方法使用441-B型晶体管电子计算机，不断努力把磁带机、摄影经纬仪、电影经纬仪、宽行打印机、卡片机、绘图机等信息输入设备与441-B型计算机相连，一机多用，节约经费数百万元以上。这台1966年投入使用的晶体管电子计算机一直使用到1991年，共算题13.9万多小时，创造了中国晶体管计算机应用的一个传奇。
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