现在，我们更进一步来看看最简单的真空管工作原理。 整理一下刚刚所述，真空管具有几个极，由最内层到最外层分别为：灯丝，阴极，栅极，屏极。将一支真空管拆开之后，绘于附图之中，从图可知，当点亮灯丝，灯丝温度逐渐升高，虽然是真空状态，但灯丝温度以辐射热的方式传导至阴极金属板上，等到阴极金属板温度达到电子游离的温度时，电子就会从金属板飞奔而 出。此时在电子是带负电的，在屏极加上正电压，电子就会受到吸引而朝屏极金属板飞过去，穿过栅极而形成一电子流。刚刚说到栅极犹如一个开关，当栅极不带电时，电子流会稳定的穿过栅极到达屏极，当在栅极上加入正电压，对于电子是吸引作用，可以增强电子流动的速度与动力；反之在栅极上加入负电压，同性相斥的原理电子必须绕道才能到达屏极，若栅极的结构庞大，则电子流有可能全数被阻隔。
利用栅极可以轻易控制电子流的流量，将输入讯号连接在栅极上，并且加入适当的偏压，并且在屏极串上一个电阻，藉此即可达到讯号放大的目的。真空管也与电晶体一样，具有多种放大组态（事实上，电晶体的放大组态是从真空管延伸过来的应用），结合不同的电子材料如电阻、电感、变压器以及电容等，就可以创造出千变万化的电子产品。别忘了，第一部电脑可是使用真空管制成的，当然，它只能做简单的加减运算。 至此，真空管的基本工作原理已经报告完毕，还缺少了什么？请观察一下真空管的管壁内部，有一块类似水银的薄膜黏附在玻璃壁上，这是延长真空管寿命的设计。除了极少部份低压真空管外（并非指工作电压低，而是指真空管内部存在低压气体），大部分的真空管必须抽真空才能正常工作。真空管的接脚为金属脚，虽然以玻璃封装，但玻璃与金属接脚之间仍然有漏气的机会。玻璃管内的金属蒸镀物（即消气剂），会与气体进行作用，它存在的目的就在于吸收气体，以维持真空管内部的真空度。这一层薄薄的金属物氧化之后，会变成白色，表示真空管已经漏气不行了，所以若打破真空管时，这一层蒸镀物质也会变成白色。因此购买老真空管时，也要注意蒸镀物的情况，像水银一样的为佳，若开始苍白、剥落时，就表示这支真空管已经迈入老年了。
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