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第30章 电子管设计（第2页）

为了下一阶段的研究，方浩调集了整个信息部门的中坚力量，三十多人开始利用时钟信号控制电子管的研究。

电子管可分为真空二极管、真空三极管，这是建立逻辑门的基本元件，根据逻辑门原理制造。

真空二极管是一个可以控制信号通断的元件，由阴极和屏级构成，两个电极被装玻璃瓶内部，将玻璃瓶内部抽成真空，以利于游离电子的流动，也可有效降低灯丝的氧化损耗。

阴极是释放出电子流的地方，由一条灯丝和金属板构成，当灯丝加热金属板时，电子就会从金属板游离而出，散布在小小的真空玻璃瓶里。

屏极是电子管另外一头的金属板，屏极连接正电压，它负责吸引从阴极散发出来的电子，作为电子游离旅行的终点。

真空三极管是一个放大信号的元件，它和真空二极管相比，在阴极和屏极之间多了栅极。

栅极是一圈圈的细线圈，就如同栅栏一般，固定在阴极与屏极之间，电子流必须通过栅极而到屏极，在栅极之间通电压，可以控制电场从而影响电子的流量，它的作用就如同一个水龙头一般，具有流通与阻挡的功能。

真空三极管可以控制栅极电压控制通过真空三极管阴极到屏极的电流。

为什么电子管要将玻璃管里面的空气抽掉呢？因为电子在于其放射过程中，因会与空气中之组成分子相撞而产生阻力，阴极射出的电子会击打管中的空气，令空气的原子被激发至激态，从而产生蓝光，损耗能量。

灯丝、阴极、栅极、屏极等封装于玻璃管内，且将其内部成为真空状态，才能使电子之放射动作达成最高效率，而此玻璃管也就是所谓的真空管，如果真空度不足，则会严重影响真空管之工作表现。

真空三极管是放大器的基础，计算机少不了它的身影，三极管有电压放大管和功率放大管两种，电压放大管内部复合两只完全相同的三极管，功率放大管能耗大，体形较大，主要用于末级功率输出。

除了真空二极管和真空三极管之外，还有一种叫做四极管的元件，是低频功率放大管，与阴极相连的束射屏能使阳极电流更大，适合做大功率放大电路自然，这仅仅是电子管的一种补充，实际上三极管和二极管就可以构成强大的计算机。

想要利用时钟信号控制电子管，必须先制作触发器，而制作触发器必须要先制作基本的逻辑门电路，而逻辑门电路需要利用二极管和三极管制作。

所以这一阶段的研究内容是利用二极管和三极管制作逻辑门电路，主要有三种逻辑门，与门、或门、非门电路。

光说出来就这么长，足以见得半导体技术的复杂性，完全没有短线超车的可能。

光是制作出来具有功能逻辑门还是不行的，还需要考虑能量损耗和电学性能，由于电子管是一种大功率元件，损耗能量非常严重，会产生大量的热量，如何降低能量的损耗是一个巨大的课题。

电子管的逻辑门电路和三极管和mos管的电路是一样的，只不过电子管通过栅极电压控制信号，而三极管通过pn结控制信号，mos管通过导电沟道控制信号。

………………

通过大量的数学计算，众人组建了上百种逻辑门电路，为了选出实际中可用的逻辑门电路，进行大量的边界测试实验，从而可以在计算机中大量使用。

逻辑门电路虽然简单，但是实验过程中可以更加深入理解电子管的电学特性，因此方浩并没有直接拿出现代社会的成熟实验成果，而是带领众人一点点地研究，利用排除法选出最优的逻辑门电路。

20世纪的第三次科技革命就是电子管的时代，后来又产生了三极管和mos管，方浩现在进行的这些基础研究非常重要，但是当初的祖国却生生地错过了第三次科技革命发展的黄金时期，不得不令人叹息。

关于各种逻辑门的详细参数分析，在各国都是绝密资料，这也是芯片现代社会产业薄弱的原因，因为天朝并没有这方面技术资料足够的积累，这也是国内芯片产业抄都抄不会的原因，同样的设计，做出的产品就是比进口芯片差。

要完成这些基础数据积累，并不是短时间可以完成的，不但需要庞大的投资，而且因为技术过时并不能产生利益，严重打击投资热情。