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真空管發明百週年
漫談真空管
文‧圖／陳坤志
發明大王愛迪生在 19 世紀末發明了電燈，改變人類的生活型態，對人類的貢獻至深且鉅。愛迪生在發明電燈的過程中，也差一點發明真空管，愛迪生在原來燈泡內，加入一塊金屬片，並引線到燈泡外，接上電流表時，發現指針會移動，愛迪生百思不得其解，為什麼會有電流通過呢？這塊金屬片並沒有和燈絲接觸呀 !怎麼電表會動呢？愛迪生的電流流通觀念跟水流觀念一樣，必需接觸才能流過去。眼前這金屬片沒有踫觸到燈絲，怎麼電流能夠流通呢？愛迪生把這情形公諸於世，當時的科學家也沒辦法解釋這現象，但事實是如此。今天我們知道在燈泡真空狀態下，熾熱的燈絲會讓電子活潑好動，當有電壓時則向一方移動。電子在當時還是完全陌生的名詞。為紀念愛迪生的這項發現，特命名為愛迪生現象。
這個現象後來被英國科學家弗萊明所利用，在這金屬片上施以較高的電壓，則能讓電流向同一方向移動，達到整流的目的， 1903 年弗箂明終於獲得了二極管的發明專利。所謂二極管包含發射電子的燈絲極和接受電子的屏極 ( 即愛迪生的金屬片 ) 。
1906 年美國人 Lee de .Forest 在二極管的二極之間，加入一網狀金屬，並施以極小的電壓變化，屏極則會產生較大的電流變化，當電子流可以控制變化時，就不再像二極管那麼的單純。三極管已能將電流變大或變小，可擔任放大的工作。這項發明真的太重要了，也因此人們把真空管之父的榮銜頒給了 Lee de .Forest 。
所謂真空管簡單說，內部已成真空的管子就叫真空管。因此會做燈泡的工廠即可生產真空管，因為燈泡內部即為真空。
真空管在我國也稱電子管，在日本則稱為管球，香港又稱膽，臺灣還有人暱稱真空管為球仔。
1920 年用真空管做的廣播電台與收音機，首先在美國播出，世界各地也陸陸續續的開播。聲音可以透過電波傳送，對人類是很大的震驚。 1933 年電視機發明時的震撼都遠不如收音機。
廣播事業可將資訊無遠弗屆快速的傳送對人類貢獻甚鉅，真空管產業當然更加膨勃發展。 1926 年應用真空光電管，電影也邁入有聲電影的新境界。 1939 年用真空管做的電腦也開始試驗，當年所謂電腦機器佔有一間教室的體積，而且只能做簡易的工作。很快的， 1950 年時的電腦已經縮小到接近桌子的大小。
二次大戰期間，配合戰爭的需要，真空管又有重大的進展，舉凡通訊、廣播、錄音都有明顯的進步。為配合雷達的需要，能夠發射微波的磁控管也應運而生。
1960 年代，當美國在發射人造衛星時，真空管又有更進一步的改良。當時火箭發射產生劇烈的震動，真空管內各極之間偶有碰撞造成通訊等功能失常。真空管內部結構只好加強防震工作，以適應火箭的震動，這種超強真空管外表塗以火紅色以資識別。製造成本當然比較高，為一般品的十倍價格。此種火紅色系列也成為製造品質最好的真空管。
工業用途真空管也快速的進步，像高週波加工機心臟用的高功率真空管，已縮小到長約 20 公分的體積，而且功率足夠使用。
1970 年起電晶體快速崛起，原先使用真空管的設備，逐漸被電晶體取代。各音響廠商也幾乎完全放棄真空管改用電晶體。唯一堅持真空管擔任擴音工作的只有電吉他擴音機，電吉他界感覺電晶體聲音不如真空管，因此繼續生產真空管擴音器。音響界的龍頭老大美國 Audio Research 公司，也很快的又回到真空管陣營，並且迄今死抱不放，終於成為當今真空管擴音機的龍頭老大。其他音響廠商也陸陸續續又投入真空管擴音機的行列，也因此，今天我們還能夠在音響產品上，看到真空管。
真空管的聲音到底有何魅力，又可以復活重生？一般來說，晶體機聲音容易偏薄、偏硬，真空管聲音則較豐潤、較生動。這是一般粗淺的比較，其實它們工作的型態也不一樣，電晶體是電流放大，真空管則是電壓放大，直到最後一關，才將高電壓低電流轉換為低電壓高電流以推動喇叭。而耐高壓的零件，一般來說品質要求都比較高，可能是這些高品質零件所賜，才產生比較優美的聲音。並不是只要真空管機就好聽，不好聽的真空管機比比皆是，好聽的晶體機一樣存在。因此好不好的關鍵，還是在線路設計以及製作的精良上，純靠真空管或電晶體兩項還難定論。
工業產品因為品牌或品質管制等，都會有等級之分，電晶體如此，真空管亦是如此。好等級的零件才能造出好的聲音，否則大家都一樣，因此如何挑選好品牌高品質的零件，才是真正的重點。
以真空管而言，早期歐洲國家生產的品質，較美國優異，當然也較日本優異，這是指一般性而言，有些特殊管子則不見得如此。
以音響較常用的功率管來說，出力最大的美國編號 6550 管，略遜於歐洲編號 KT88 的功率管。其他國家生產的 KT88 則又遜於美國的 6550 管。歐洲編號 KT66 、 EL34 或 6BQ5 等均如上述。
真空管的品質優劣已如上述，那使用壽命又如何呢？
一般使用壽命為伍仟小時，但也有一萬小時，甚至十萬小時的品種。至於壽終正寢了沒有，一般是以測管機儀器為準，但從外觀也可判斷一二。例如管子內黑的發亮的除氣物質外圍顏色褪得越多，表示壽命折損越多，至於還能不能用，則以儀器測量為準。如果泛白則表示空氣中水氣已經進入管內，此管已不再真空，必需更換。
1920 、 30 、 40 年代，真空管為最高科技產業，製作認真確實，品管嚴謹，因此品質優異，聲音當然較佳。幾乎同一廠牌同一型號的真空管都有此現象， 40 年代勝 50 ， 50 勝 60 ， 60 勝 70 ，幾乎已成定則，真是有趣。
臺灣在 1960 年代，為了電視機需要，投入真空管的生產， 1970 年代電晶體取代真空管，臺灣真空管也因而停產。雖然曇花一現，但位於南臺灣裡廢五金專業區則大量拆解美國報廢的電器產品，均為真空管產品，因此在臺灣拆解出為數可觀的真空管，流落臺灣各地。 1980 年後全世界真空管需求更加式微，歐美日廠幾乎完全停產。只有共產國家蘇俄、中國、捷克、匈牙利、南斯拉夫等國家還在生產。
今天真空管幾乎只在音響產品上才能看得到，眼看真空管逐漸衰落，但別忘了它開啟電子大門的偉大貢獻。從真空管到電晶體，進而演變到現在的晶片，電子產業可說進步神速。如果把 20 世紀說是電子的世紀也不為過，而開啟電子世紀的真空管更是功不可沒。
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