当今的信息社会,瞬息万变,人们身居斗室,却能一览天下大事,窥见全球风云的变幻。这正是依靠了现代化的通讯手段,最基本、最主要、最普遍的是利用无线电波来传递信息,即无线电通讯。其中,电子管的发明则成为关键。那么,电子管的发明起源于什么科学问题呢?这就是科技史上所说的“爱迪生效应”。在电子技术领域中最重要的一项发明——电子管,还要追溯到碳丝灯的发明。1879年10月19日,美国著名发明家爱迪生成功地使第一盏由竹篾烧成的碳丝制成的白炽灯发光,长达45小时。第二年,英国发明家斯万又取得了U型碳丝灯专利,从此电灯开始给人们带来光明。
为了延长白炽灯的寿命,爱迪生继续进行研究。他发明的白炽灯有一个伤脑筋的问题,就是碳丝灯泡中碳丝的内壁上有一层薄薄的积碳使灯泡变黑,同时发生的灯泡中碳丝的烧坏,好像碳丝很快就蒸发到灯泡壁上了。爱迪生决心找出原因,寻找高熔点的金属做灯丝。爱迪生在灯泡内封进了一个与电路中正极相连接的金属片,当灯丝达到白热后,与灯丝相对的金属片表面发出淡蓝色的光亮,他还惊奇地发现,与金属片相联的电流计的指针发生了偏转,这说明灯丝与金属片之间虽无接触,却有电流通过。可是如果给金属片加负电压,则没有电流。这是为什么呢?当时爱迪生只是在笔记本上记下了这一发现,并没有意识到这种现象有多少技术潜力,而转入其它项目的研究,这个现象就是“爱迪生效应”。
“爱迪生效应”作为一个科学问题,成为后来人们科学探索的起点,并引起了一系列的发明。1897年,汤姆逊(J.J.Thomom,1856-1940)发现了电子,并测量了“爱迪生效应”中炽热灯丝所发出的带电粒子的荷质比,证实那就是电子。这样,人们可以很好地解释“爱迪生效应”了:由于灯丝被电流加热,便向阳极发射电子,所以这种现象又被称为“热电子发射”。热电子发射引起了学者们的注意,人们不禁要问:热电子发射有什么用呢?英国电气工程师弗莱明对它产生了浓厚的兴趣,弗莱明发现,如果把产生爱迪生效应的灯泡的“板极”(金属片)接电源正极,则在电场的作用下,灯丝发射出的电子就会流向板极,从而使灯丝和板极之间的电路导通。如果板极与电源负极相连,灯丝就不发射电子,这样,灯丝与板极之间就没有电流。根据这一发现,1904年弗莱明首先研制出了在无线电报接收机中用做检波器的真空二极管,因为这种灯炮里只有灯丝(阴极)和板极两个电极,所以叫做二极真空管或二极电子管,简称二极管。二极管可用来整流和检波。弗莱明把他研制的第一支二极管与电报接收机的天线回路接通,阳极接收的高频电流经过整流后果然使电报机工作起来,实验成功了,弗莱明在英国取得了这项发明的专利权。