「真空管」の版間の差分

二極管が発明されたイギリスを中心とした[[ヨーロッパ|欧州]]で主に、その電極の数により、二極管のことを'''[[ダイオード]]'''<ref group="注釈">{{lang-en-short|diode}}</ref>、[[三極真空管|三極管]]のことを'''トライオード'''<ref group="注釈">{{lang-en-short|triode}}</ref>、[[四極真空管|四極管]]のことを'''テトロード'''<ref group="注釈">{{lang-en-short|tetroiodetetrode}}</ref>、[[五極真空管|五極管]]のことを'''ペントード'''<ref group="注釈">{{lang-en-short|pontoodepentode}}</ref>（以下同様）という。さらに二極管の中でも[[整流]]に用いるものを特に'''レクティファイア'''<ref group="注釈">{{lang-en-short|rectifier}}</ref>と呼ぶこともある。

日本語では[[専門用語]]で「球（たま）」、あるいは[[白熱電球]]と同様に「管球（かんきゅう）」<ref name="NKDJ_管球">{{Cite Kotobank|word=管球|authorencyclopedia=精選版 日本国語大辞典（小学館）|access-date=2021-05-22}}</ref>とも呼ばれる。例えば、トランジスタ使用の[[増幅回路|アンプ]]に対して真空管使用のものを「球（たま）のアンプ」と言う。また、セット（電気回路による装置）に使っている真空管の本数を称して「n球（きゅう）」という言い方をする。例えば[[ラジオ#中波放送（AM放送）#概要|AMラジオ]][[受信機]]の代表的な構成の一つである、真空管を5本使用した[[スーパーヘテロダイン受信機]]を「5球スーパー」と呼ぶ<ref name="CiNii_球スーパー">用例: {{Cite web|和書|url=https://cicir.nii.ac.jp/searchall?q=%22%E7%90%83%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%22+&range=0&count=30020&sortorder=2&type=01|title=論文検索 "球スーパー"|accessdate=2021-05-22|publisher=国立情報学研究所 (NII)|website=日本の論文をさがす|language=ja|archiveurl=https://archive.ph/6AFmE|archivedate=2021-05-22}}</ref>。なお、単に数えるとき（たとえば部品在庫数）の助数詞は「本<ref name="KikaiToukei1989">用例:{{Cite journal|和書|journal=平成元年 1989 機械統計年報|year=1990|title=1 生産動態統計|editor=通商産業大臣官房調査統計部|url=https://www.meti.go.jp/statistics/tyo/seidou/archives/pdf/H1/kikai_H1.pdf|pages=286-288|chapter=37 電子管, 半導体素子及び集積回路|publisher=通商産業省|language=ja|accessdate=2021-05-22<!--|archive-url=https://web.archive.org/web/20130223161144/https://www.meti.go.jp/statistics/tyo/seidou/archives/pdf/H1/kikai_H1.pdf|archive-date=2013-02-23-->}}</ref>（ほん）」。いっぽう、真空管の代替として発明された[[トランジスタ]]などの[[半導体素子]]はジャーゴン専門用語で「石（いし）」と呼ぶことがあり、回路での使用数をあらわす助数詞は「石（せき）」が用いられた<ref name="NKDJ_石">{{Cite Kotobank|word=石|authorencyclopedia=精選版 日本国語大辞典（小学館）|access-date=2021-05-22}}: 「せき【石】(2)〘接尾〙(2)」</ref>（単に数えるときには「個<ref name="KikaiToukei1989" />（こ）」）。

21世紀では、一般的な電気電子回路において汎用的（整流、変調、検波、増幅など）に用いる目的の素子としては、多くが[[半導体素子]]に置き換えられ、真空管はその役割をほぼ終えているが、半導体では実現が難しい高周波/大電力を扱う特殊な用途での増幅素子として現在でも使われており、日本でも[[送信所#放送信機|放送局用]]、また[[レーダーサイト#日本のレーダー・サイト|防衛省向け]]として製造されている。またオーディオアンプや楽器用アンプなどでは、現在も真空管による増幅回路がしばしば用いられるため、それらの用途のための真空管が現在も製造されている。

[[トーマス・エジソン|エジソン]]が[[白熱電球]]の実験中に発見した[[エジソン効果]]（[[1884年]]）が端緒となり、その後[[ジョン・アンブローズ・フレミング|フレミング]]が発明（[[1904年]]）した素子が2二極真空管（二極管）で、3[[三極真空管]]（[[三極管]]）は、[[リー・ド・フォレスト]]が発明（[[1906年]]）した。

既に白熱電球の製造技術があり、リー・ド・フォレストの真空管は[[ウェスタン・エレクトリック]]社でもリー・ド・フォレストの特許のもとに生産に移され、[[1914年]] には三極管は電話回線のリピーター回路に汎用されタイプM (101A) が製造された<ref>Bijl著「{{lang|en|The Thermionic Vacuum Tubes and It's Applications}}」、1920年</ref>。[[1915年]]のバージニア、アーリントン間の大陸横断電話回線の実験においては、550本の真空管が使われたとされている。使われた真空管はタイプL、タイプW、タイプSであった。アメリカ軍ではフレミングバルブを使っていたこともありフランス製の通信機を使っていたが、第一次世界大戦末期フランスからのRチューブの供給が滞るようになり、急遽、タイプJ (203A) から耐震構造化した[[受信機]]用検波増幅管であるVT-1が、タイプL (101B) を元にタイプKの後継管として[[送信機]]用5W型[[発振]][[変調]]管であるタイプE (VT-2) {{efn|どちらも直熱型三極管}}が製造された<ref>タイン著「{{lang|en|Saga of Vacuum Tube}}」、1977年</ref>。[[1929年]]には5極管 (UY-247{{efn|後のUZ-2A5。}}) が登場し、[[1935年]]に画期的なメタルビーム管 (（[[6L6) ]]）が登場、これにより基本となる真空管技術が完成した<ref>浅野勇著「魅惑の真空管アンプ 上巻」</ref>。初期の[[コンピュータ]]には大量の真空管が使用され、寿命の揃った真空管を大量に調達するのが製作上の難関のひとつだった。例として[[ENIAC]]（1946年）には17468本が使われている。

* 原理的に熱電子源（[[{{仮リンク|フィラメント]]や[[・ヒーター]]|en|Hot_cathode#Cathode_heater}}）が必要なので消費電力が大きく、発熱する。

電子回路に半導体が広く使われるようになった1970年代においても、高出力電波送信というような用途では真空管が主に使われていた。[[1976年]]に起きた「[[ベレンコ中尉亡命事件]]」での[[MiG-25 (航空機)|MiG-25]]の機体検証で、搭載電子機器類に真空管が使用されており話題となった。

容器にはおおむね6つの形態がある。

* サブミニチュア（サブミニアチュア）管（1960年代 - 末期）: 1941年に[[RCA]]社で[[補聴器]]用に開発、1942年に試作・量産開始された[[近接信管]]に使用された事で有名）

ST管は上部のくびれ形状下部のテーパー形状から「ST管」と呼ばれるようになったとされている。また、形状に由来した呼び方としては他に「ダルマ管」もある。この他に外装を金属としたメタル管がある。メタル管は金属の筒で覆われているため、外から内部を見ることはできず、放熱効率を高めるため一般的に黒く塗装されている。メタル管は大文字を使いMT管と表記することがある<ref name="真空管の話1953" />。これはミニチュア管と区別するためである。さらに1本で2本分の働きを持たせた複合管（双三極管・三極五極管など）がある。

ファイル:TF 12AX7.jpg|複合ミニチュア管 （双三極複合管、2個のプレートが見える）

* 寿命が短い（通常の製品で1000時間程度、特に内部のフィラメントやヒータ。寿命が尽きて従来の性能が出なくなることを俗に「ボケる」と呼ぶ）。

二極管のフィラメント（陰極）とプレート（陽極）の間に粗い網状の電極（形状から'''[[制御グリッド|グリッド]]'''と呼ぶ）を配置する。この三極真空管におけるグリッドは、陰極に対するその電位を変化させることによって、陰極-陽極間の加速電界を増強または抑制させる役割を持っている。二極管と同様に、プレートに対して正電圧が加えられると、陰極から放出された熱電子がプレートに到達する。そのとき一部の熱電子はグリッドに引き込まれるが、それ以外の多くの電子はグリッドを通り抜け加速される。以上により、グリッドに与える電圧の変化（入力信号）を、プレートから電流の変化（出力信号）として取り出すことで、信号の増幅が可能になる。

三極真空管の増幅率を高めるには、グリッドを細かくして多くの電子を捕捉したり、グリッドをカソードに接近させて電子の軌道への影響を大きくしたりする方法が考えられる。いずれも高いプレート電圧が必要となるため、低いプレート電圧で用いるにはグリッドとプレートの間に第二グリッド（スクリーングリッド）を設け、正電圧を加える。これを'''[[四極真空管]]'''と呼ぶ。第二グリッドはプレートとグリッド間を静電遮蔽し、浮遊容量を小さくする作用もある。

しかし、四極真空管は安定に動作しないことが多い。それはカソードからプレートに到達し、プレートから反射放出された二次電子が第二グリッドに吸収されて電位が変化し、全体の増幅特性に影響するためである。その問題を解決するため、第二グリッドとプレートの間に第三グリッド（サプレッサグリッド）を設け、カソードまたはアースに接続したものを'''[[五極真空管]]'''と呼ぶ。プレートから反射放出された電子は第三グリッドによって再度反発されるため、二次電子の影響が殆ど無い安定な動作が可能となる。

:* フィラメント電源が交流電源の場合、出力に[[商用電源周波数]]の[[ノイズ]]が現れる。オーディオ回路では、この[[ハムノイズ]]を減少させるためフィラメント回路に並列に低抵抗値の[[可変抵抗器]]をつなぎ、摺動端子を[[接地#信号用グランド|グラウンド]]に落として陰極電位を調整するハム・バランサを用いることがある。

<!-- :[[ファイル:LUK HB100.JPG|thumb|150px|過去のハム・バランサの例　※この写真の抵抗器はハムバランサに似ていますが、ハムバランサにはセンタータップが必須です。]] --><!--本文にぶち込まれた文章のとおり、可変抵抗器は三端子でなければならない。 -->

* 整流用双二極管 : 80、5Z3、5AR4、5U4G(B)、6X4、[[5Y3]]、83、82、5G-K18、5G-K20、5G-K22

* 電圧増幅用三極管 : 6C4、76、6J5、[[6C5]]、6J4、WE101D、102D、104D、3A/167M

* 電圧増幅用双三極管 : [[12AX7]]、[[12AU7]]、[[12AT7]]、[[12BH7A]]、[[6DJ8]]、[[6SN7]]、[[6SL7]]、6240G、12R-LL3、12R-HH14、5678、6350、6414、30MC、109C、3A5

* 電力増幅用ビーム管 : [[UY-807]]、KT66、KT88、6550(A)、[[6L6]]、[[6V6]]、[[6AQ5]]、1619、12A6

* 電圧増幅用五極管 : [[6C6]]、6D6、6SH7、[[6SJ7]]、6SK7、6AU6、[[6BA6]]、[[6BD6]]、6267、WE310A

* 電力増幅用五極管 : 6CA7、[[6BQ5]]、[[6AR5]]、42、30A5、50C5、6K6、[[6F6]]、7189(A)、35C5、35(50)EH5、30M-P23、32ET5、34GD5、45M-P21、35(50)L6、47

* 周波数変換用七極管 : 6SA7、[[6BE6]]、[[6WC5]]、6A7、1R5、18FX6

* 電圧増幅用三極五極管など : 6U8(LD611)、6BL8、6AN8、[[6GH8]](A)、6EA8、6R-HV1、6R-DHV1、6R-DHV2

* 電圧増幅用三極電力増幅用五極管 : [[6BM8]]、6(14)GW8、6R-HP2、8R-LP1、18GV8

* 送信用五極管 : [[6146B]]、S2001(A)、S2002、S2003、813

真空管はその原理上、プレート、カソード間にどうしても高い直流電圧を必要とする。この高い電圧の直流を供給する電源のことをB電源という{{Sfn |エレクトロニクス術語解説 |1983 |p=256}}。一方、ヒーターなどには低い電圧を必要とする。この低い電圧の直流を供給する電源のことをA電源という。また、特に電力増幅用の終段管のグリッド電圧をカソードに対して負に保つために共有する[[バイアス (電子工学)|バイアス]]用電源（カソードに抵抗器を入れた自己バイアス回路では不要）をC電源という。

A、Bと大別する電源の呼称は、回路上の直流電源系統分け、すなわち低圧をA系統、高圧をB系統とすることからきており、「ラジオ・ニュース」誌[[1926年]]11月号において、既にその統一が見られる。なお、初期の真空管は全て直流電源により動作させるものであったが、後にそのヒーターについては、低圧の交流でもそのまま用いることのできる傍熱型に改良された真空管が登場し、広く交流により動作させるようになったことから、ヒーターを動作させるための低圧の交流もしくは直流を供給する電源のことを、ヒーター電源と別呼するようになった。なお真空管の欠点の一つには、ヒーター（フィラメント）の寿命や、特に電力増幅用真空管ではヒーター電流を多く必要とすることがあり、[[1970年代]]頃までの真空管を用いた[[アマチュア無線]]用無線機等に、機器全体を動作させる「{{lang|en|POWER}}（電源）」とは別に「{{lang|en|HEATER}}（ヒーター）」表示のある電源スイッチが設けられていたものがあったのはこのためである。このスイッチを入れておかないと、真空管に通電されないので受信部分は動作しても送信が出来ない。

しかしラジオ受信機などにおいては、その携帯可能なものが早くから望まれており、比較的低い電圧で動作する真空管が開発された。その後、携帯機器への使用のため、電池での使用を前提とした小型・省電力の「電池管」が開発され、これを用いた携帯機器が開発されると、そのB電源用として67.5[[ボルト (単位)|V]]や45Vの乾電池が使用されるようになった。これをB電池と呼んでいた。90年代まで[[FDK]]が製造していたが、衰退に伴い日本国内からは姿を消した。日本国外では[[エバレディ]]等では現在{{いつ|date=2013年1月}}も生産されているが、日本国内での入手は困難でかつ高価である。現在{{いつ|date=2013年1月}}アマチュアではトランジスタラジオ用の006P電池 (9V) や3Vのリチウム電池を複数個使用して代用しているのが散見される。[[Gakken|学研]]の大人の科学ではB電池に006P電池を5個使用し45Vにしていた。A電池、C電池は1.5Vから6Vが多く、一般の単1型や単2型が使用されていた。

数段の比較的簡単な構成の増幅回路でも、オーディオ用真空管を用いると、特に直線増幅範囲を超える入力（過大入力）に対し、個性的な歪出力を得られることから、特にギターアンプでは、セミプロ～〜プロ用の多くの機種が今{{いつ|date=2013年1月}}でも真空管方式を採用している。このため21世紀でも量産を続けているロシア（リフレクターJSCやスベトラーナJSC）、スロヴァキア（JJ-エレクトロニック社）、中国（{{lang|zh-CN|曙光電子}}社）などの生産数は増加傾向にある。

工業製品である以上、真空管は同じ型番であっても特性のばらつきがあるが、半導体製造ほど大きな製品偏差幅ではないため、トランジスタのように製造後に増幅特性によって区分けし出荷するようなランク付けはなされない。したがって使用機器側、すなわち機器設計の段階において、そのばらつきを考慮して回路に余裕を持たせ、必要な調整箇所を設けるのが普通である。全盛時代には、信頼性（寿命・耐震性など）や残留ノイズ・ヒータの立ち上がり時間の規定などによって、同じ型番の真空管でも枝番を付けたり用途記載して販売が行われていた（例えば「通信用」はロット管理やライン管理で信頼性を向上させたもの、「{{読み仮名|{{lang|en|Hi-Fi}}|ハイファイ}}」は主にローノイズ管であった）。また真空管は使用に伴って、ヒーターは白熱電球と同じく消耗、カソードのエミッション（電子放出量）特性は徐々に減少、管内の真空度は低下、電極封止部の絶縁は低下するというように特性が変化（劣化）するため、多くの真空管が実用に供されていた頃、業務用途ではチューブ・テスター（チューブ・チェッカー、真空管試験機）と呼ばれる専用の測定器を備え付けて、定期的にその特性（消耗度）を確認しながら用いていた。2013年現在でも同じ型番の真空管で、製造社の違いなどによってその良し悪しを言われることがあるが、これは製造社や供給社の選別基準（個体差をどこまで許すか）のほか、もともとの真空管の使用材料などに起因する特性変化の程度や寿命の長短を指しての評価も含まれている。

また、一般的に小型のガラス製オーディオ用真空管は電球と同じく、鉛ガラスまたは石灰ガラスによって作られているものが多く、また概ね1950年代を境にしてガラス管のつくり（特にガラスの厚さ）の管理と検査が徹底されるようになったことから、今日{{いつ|date=2013年1月}}のオーディオ用真空管ではまず心配はないが、これ1950年代以前{{いつ|date=2015年1月}}に製造された古い真空管を使用する場合、ガラスの厚みにばらつきのあるものがあり、素手でガラス面を触るなどして油脂汚れを付着させた状態で使用すると、割れることがある（参考文献：{{Refnest|group="注釈"|油脂等の汚れがフィラメントからの熱を吸収し、その部分の温度を上げることでガラスを歪ませるため。製造管理の行き届いた現代の白熱電球においてもハロゲンランプなど、大きさの割には消費電力の大きい電球は、同じく油脂汚れ厳禁である<ref>{{Cite web|和書|format=PDF|url=https://www.jlma.or.jp/tisiki/pdf/guide_car.pdf |page=26|title=自動車用電球ハンドブック 第6版|publisher=日本照明工業会 |accessdate=2022-09-24}}</ref>。日本放送協会編 ラジオ技術教科書（1946～1947（1946〜1947年）、電気学会編 電気材料（1960年）））にも記述がある。}}。