전자관

밀폐된 유리나 금속의 용기로 되어 있다. 이와 같은 기구에 의해서 수행되는 제어의 형태로는 교류전류의 정류, 약한 신호의 증폭, 진동의 발생, X선 형태, 발광 스크린상에 영상을 생성하는 것 등이 있다.

토머스 에디슨은 진공으로 되어 있는 유리관 내에서 격리되어 있으면서 전하를 띠고 있는 2개 요소(에디슨의 경우 가열되어 있는 필라멘트와 양전하를 띠고 있는 양극판) 사이의 전류흐름을 최초로 관찰한 사람이다. 이 에디슨 효과는 1897년 J. J. 톰슨 경에 의해서 진공관 내에서 관찰되는 방전현상이 사실은 전자의 흐름이라는 것이 밝혀지기 전까지는 의문으로 남아 있었다.

이 사실에 입각하여 J. A. 플레밍은 다이오드라고 불리는 2극 진공관을 설계했는데 이것을 회로에 삽입하면 전류가 어느 한 방향으로만 흐르게 되어 밸브의 역할을 했다. 따라서 이것은 교류전류를 정류할 수 있었으며 더욱이 전파탐지기로 사용되었다(→ 라디오).

1907년에 미국의 공학자 L. 디 포리스트는 방출단자와 수집단자 사이에 그리드를 삽입하여 최초의 트라이오드, 즉 2극관을 제작했다. 그리드에 가해지는 전압에 의해서 다른 2개의 극 사이에 흐르는 전류를 증가시키거나 감소시킬 수 있어서 이 진공관이 증폭기의 역할을 하도록 했다. 만일 그리드에 미약한 전류 신호가 가해지면 3극진공관은 강한 신호전류를 출력으로 생성하게 된다. 실용적인 무선 통신의 발전은 디 포리스트의 발명에 직접적으로 연유한 것이다.

전형적인 전자관은 공기가 제거되어 있는 유리나 금속의 용기, 다른 회로 요소와 접속을 하기 위해서 밑바닥에 장치되어 있는 일단의 핀과 내부요소로 되어 있다. 내부요소는 대개 텅스텐으로 되어 있어 열이온 방출에 의해서 전자를 공급하는 음극판, 음극판이 전자를 방출하도록 음극판을 가열하는 히터, 즉 필라멘트, 전자를 수집하는 양극판, 기본 제어 그리드와 진공관의 증폭 용량을 증가시켜주는 차폐 그리드와 전자의 2차 방출을 제어하는 억제 그리드 등과 같은 1개 혹은 여러 개의 그리드 등으로서 구성되어 있다.

특정한 목적을 위해서 다양한 진공관이 개발되어 있는 광전관에는 광선이 닿으면 전자를 방출하는 세슘과 같은 물질로 되어 있는 음극판이 내장되어 있다. 전자총에서는 음극판으로부터 양극판을 대신하는 형광면까지 전자의 빔을 제어하기 위해서 내부·외부에 있는 기구를 이용하고 있다. 음극선관과 텔레비전 진공관은 다양한 전자총 진공관에 속한다.

이외의 진공관으로는 산업 응용에서 대용량의 전류를 정류하는 데 이용되는 이그니트론(ignitron)과 전류를 운반하는데 열전자 대신에 이온화된 수은 증기를 이용하는 기체 진공관, 초고주파와 마이크로파를 생성하는데 사용되는 클라이스트론, 전자 빔이 중금속의 표적에 충돌하여 X선을 생성하는 X선관 등이 있다. 전자관은 많은 응용분야에서 반도체 소자에 의해서 교체가 되었다.