三極真空管
真空三極管はアメリカの技術者リー・ド・フォレストとオーストリアの物理学者Robert von Liebenにより1906年にそれぞれ独立に特許が取得された。フィラメントとプレートの間に電流を制御するために3番目の電極であるグリッドが加えられている。1906年3月に特許が取得されたvon Liebenの部分的に真空にされた3素子の管は、微量の水銀蒸気を含み弱い電話信号を増幅することを目的としていた。1906年10月より、ド・フォレストはダイオードに電極を加えることで3素子管の設計の特許をいくつか取得した。これをオーディオン(Audion)と呼び、電波探知器として使用することを目的にしていた。グリッドをフィラメントとプレートの間に配置した三極管の設計となったものは、1907年1月29日に特許が取得された。von Liebenの真空管同様、ド・フォレストのオーディオンは不完全に真空にされ低圧の気体を含んでいた。von Liebenの真空管は、発明から7年後に第一次世界大戦が勃発する直前にvon Liebenが死去したため、あまり発展しなかった。
低電力の三極管は同心円の構造であり(右図参照)、グリッドとアノードが円形または楕円形の円筒でありカソードを囲んでいる。カソードは中央にある細い金属管である。カソードの内側には「ヒーター」と呼ばれるフィラメントがあり、高抵抗のタングステンワイヤーの細いストリップで構成され、カソードを赤熱する(800 - 1000°C)。このタイプは「間接加熱カソード」と呼ばれる。このカソードは酸化カルシウムや酸化トリウムなどのアルカリ土類酸化物の混合物で被覆されているため、仕事関数が低下し、より多くの電子が生成される。グリッドは細いワイヤの螺旋または仕切りで構成され、カソードを囲む。アノードは板金の円筒または長方形の箱である。これは熱を放射するために黒くされ、しばしば熱放射フィンが備え付けられている。電子はカソードからグリッドを通ってアノードに向かい半径方向に移動する。素子は雲母またはセラミックスの絶縁体により所定の位置に保持され、電極が接続ピンに引き出されるベースに取り付けられた堅いワイヤにより支持される。ゲッター(ガラスの内側で蒸発している少量で光沢のあるバリウム金属)は、時間の経過とともに管内に放出された気体を吸収することで真空を維持するのに役立つ。