四極真空管
スクリーングリッドに戻りる。四極管のプレート特性のこの部分は、三極管または五極管の対応する部分に似ている。ただし、プレート電圧がさらに増加すると、プレートに到達する電子は、大量の二次放出を引き起こすのに十分なエネルギーを持ち、これらの二次電子の多くは、プレートよりも高い正の電圧にあるスクリーンによって捕捉される。これにより、プレート電圧が増加すると、プレート電流は増加するのではなく減少する。場合によっては、プレート電流が実際に負になることがある(電流はプレートから流れ出す)。これは、各一次電子が複数の二次電子を生成する可能性があるからである。プレート電圧の上昇を伴う正のプレート電流の低下は、プレート特性に負の勾配の領域を与え、これは特定の回路で不安定性を引き起こす可能性のある負性抵抗に対応する。プレート電圧のより高い範囲では、プレート電圧がスクリーンの電圧を十分に超えて、二次電子がプレートに引き戻される割合が増加するため、プレート電流が再び増加し、プレート特性の傾きが正になる。また。プレート電圧のさらに高い範囲では、すべての二次電子がプレートに戻るため、プレート電流は実質的に一定になり、真空管内を通る電流の主な制御は制御グリッドの電圧になる。
空間電荷グリッド管は、登場した最初のタイプの四極管であった。リー・ド・フォレストのオーディオン三極管の動作に関する研究の過程で、アーヴィング・ラングミュアは、加熱された熱陰極の動作がカソードの周囲に空間電荷または電子の雲を生成することを発見した。この雲は仮想陰極として機能した。印加されたプレート電圧が低いと、空間電荷の電子の多くがカソードに戻り、プレート電流には寄与しなかった。その外側の限界にあるものだけがプレートによる電界の影響を受け、プレートに向かって加速される。しかし、低い正の印加電位(約10V)を保持するグリッドをカソードと制御グリッドの間に挿入すると、空間電荷をカソードからさらに遠ざけることができる。これには2つの有利な効果があり、どちらも空間電荷の電子に対する他の電極(プレートと制御グリッド)の電界の影響に関連している。第1に、プレート電流の大幅な増加は、低いプレート電圧で達成できる。真空管は、より低い印加プレート電圧でうまく機能するように作成できる。第2に、真空管の相互コンダクタンス(制御グリッド電圧に対するプレート電流の変化率)が増加した。後者の効果は、真空管から得られる電圧利得を増加させるため、特に重要である。
空間電荷グリッド管は、真空管の時代を通じて有用なデバイスであり続け、12V電源から直接動作するカーラジオなどのアプリケーションで使用された。