Early Tube-geschiedenis

Thomas Edison, die productieve Amerikaanse uitvinder, wordt vaak gecrediteerd voor de uitvinding van de gloeilamp. Nauwkeuriger gezegd zou kunnen worden gezegd dat Edison de man was die de gloeilamp perfectioneerde. Het succesvolle ontwerp van Edison uit 1879 werd in feite 77 jaar voorafgegaan door de Britse wetenschapper Sir Humphry Davy, die voor het eerst het principe demonstreerde van het gebruik van elektrische stroom om een ​​dunne strook metaal (een "gloeidraad" genoemd) te verhitten tot het punt van gloeien (gloeiend wit heet).

Edison was in staat om zijn succes te behalen door zijn gloeidraad (gemaakt van verkoold naaigaren) in een doorzichtige glazen bol te plaatsen waaruit de lucht met geweld was verwijderd. In dit vacuüm kan de gloeidraad gloeien bij gloeiend hete temperaturen zonder te worden verbruikt door verbranding:

Tijdens zijn experimenten (ergens rond 1883) plaatste Edison samen met de gloeidraad een strook metaal in een geëvacueerde (vacuüm) glazen bol. Tussen deze metalen strip en een van de draadverbindingen heeft hij een gevoelige ampèremeter bevestigd. Wat hij ontdekte was dat elektronen door de meter zouden stromen wanneer de gloeidraad heet was, maar stopten wanneer de gloeidraad afkoelde:

De witgloeiende gloeidraad in Edisons lamp maakte vrije elektronen vrij in het vacuüm van de lamp, die elektronen vonden hun weg naar de metalen strip, door de galvanometer en terug naar de gloeidraad. Zijn nieuwsgierigheid wekte, Edison sloot toen een redelijk hoogspanningsbatterij in het galvanometercircuit aan om de kleine stroom te ondersteunen:

En ja hoor, de aanwezigheid van de batterij zorgde voor een veel grotere stroom van de gloeidraad naar de metalen strip. Toen de batterij werd omgedraaid, was er echter weinig tot geen stroom!

Wat Edison in feite was tegengekomen, was een diode! Helaas zag hij geen praktisch nut voor een dergelijk apparaat en ging hij verder met verdere verfijningen in zijn lampontwerp.

De eenrichtingselektronenstroom van dit apparaat (bekend als het Edison-effect) bleef een curiositeit totdat J.A. Fleming in 1895 met het gebruik ervan experimenteerde. Fleming bracht zijn apparaat op de markt als een "klep", waarmee een heel nieuw studiegebied in elektrische circuits werd geïnitieerd. Vacuümbuisdiodes - de "kleppen" van Fleming zijn geen uitzondering - kunnen geen grote hoeveelheden stroom aan, en daarom was de uitvinding van Fleming onpraktisch voor elke toepassing in wisselstroom, alleen voor kleine elektrische signalen.

Toen, in 1906, begon een andere uitvinder met de naam Lee De Forest te spelen met het 'Edison-effect', om te zien wat er nog meer uit het fenomeen kon worden gehaald. Daarbij deed hij een verrassende ontdekking:door een metalen scherm te plaatsen tussen de gloeiende gloeidraad en de metalen strip (die inmiddels de vorm van een plaat had aangenomen voor een groter oppervlak), kon de stroom elektronen die van gloeidraad naar plaat vloeiden worden geregeld door het aanleggen van een kleine spanning tussen het metalen scherm en de gloeidraad:

De Forest noemde dit metalen scherm tussen gloeidraad en plaat een rooster. Het was niet alleen de hoeveelheid spanning tussen rooster en gloeidraad die de stroom van gloeidraad naar plaat regelde, het was ook de polariteit. Een negatieve spanning die op het rooster wordt aangelegd met betrekking tot de gloeidraad zou de neiging hebben om de natuurlijke stroom van elektronen te verstikken, terwijl een positieve spanning de neiging zou hebben om de stroom te verbeteren. Hoewel er enige stroom door het net liep, was deze erg klein; veel kleiner dan de stroom door de plaat.

Misschien wel het belangrijkste was zijn ontdekking dat de kleine hoeveelheden netspanning en netstroom grote effecten hadden op de hoeveelheid plaatspanning (ten opzichte van de gloeidraad) en plaatstroom. Door het rooster aan Flemings 'klep' toe te voegen, had De Forest de klep verstelbaar gemaakt:het functioneerde nu als een versterker, waarbij een klein elektrisch signaal de controle over een grotere elektrische hoeveelheid kon overnemen.

Het dichtstbijzijnde halfgeleiderequivalent van de Audion-buis en van al zijn modernere buisequivalenten, is een n-kanaals D-type MOSFET. Het is een spanningsgestuurd apparaat met een grote stroomversterking.

Hij noemde zijn uitvinding de 'Audion' en paste het krachtig toe op de ontwikkeling van communicatietechnologie. In 1912 verkocht hij de rechten op zijn Audion-buis als telefoonsignaalversterker aan de American Telephone and Telegraph Company (AT en T), wat communicatie over lange afstand praktisch maakte. In het volgende jaar demonstreerde hij het gebruik van een Audion-buis voor het genereren van radiofrequente AC-signalen. In 1915 bereikte hij de opmerkelijke prestatie van het uitzenden van spraaksignalen via de radio van Arlington, Virginia naar Parijs, en in 1916 huldigde hij de eerste radionieuwsuitzending in. Dergelijke prestaties leverden De Forest de titel "Father of Radio" in Amerika op.