电灯泡是⼈类⽂明的重要象征，它为我们的⽣活带来了光明和便利。但是你知道吗？在电灯泡的背后，隐藏着⼀个关于热电⼦发射和真空管的精彩故事，它们不仅揭示了电⼦的奥秘，还开启了电⼦时代的⼤⻔。爱迪⽣效应：⼀个偶然的发现。我们知道，灯泡上的球形玻璃灯罩是为了保护灯丝不被氧化。但是爱迪⽣发现，灯泡⽤久之后玻璃球壳上会有⼀层⿊⾊的东⻄。他很好奇这是什么东⻄？
想了想之后觉得可能是灯丝上的⼀些杂质被电流加热后蒸发出来，然后沉积在玻璃球壳上。为了验证他的猜想，他在灯泡中加⼊了⼀个不与碳丝接触的⾦属⽚，希望它能吸收⼀些碳丝蒸发出来的物质。然⽽，他意外地发现，在加热灯丝时，在⾦属⽚和碳丝之间接上电流表，竟然能检测到微弱的电流。这在当时是⼀件不可思议的事情，难道电流能从空中⻜渡吗？事实上，爱迪⽣发现了热电⼦发射的现象，但他当时并不明⽩它的原理，没有深⼊地研究它。
他只是把它作为⼀个副产品，⽤来测量灯泡的功率。他把这个现象叫做“爱迪⽣效应”，并且申请了专利。汤姆孙效应：电⼦的诞⽣。在爱迪⽣发现这个效应之后的⼗⼏年⾥，⼈们并没有对它进⾏深⼊的研究和利⽤。直到1897年，英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙做了⼀个历史性的实验，揭示了爱迪⽣效应背后的秘密。汤姆孙在⼀个真空管中放置了⼀个加热的阴极和⼀个阳极，并在两者之间施加⼀个⾼压电场。
他观察到从阴极射出⼀束带负电荷的粒⼦流（后来被称为阴极射线），并且这些粒⼦可以被外加的电场或磁场偏转。通过测量粒⼦流的偏转⻆度和强度，汤姆孙计算出了这些粒⼦的质量和电荷⽐，并得出了⼀个惊⼈的结论：这些粒⼦⽐氢原⼦还要轻得多，⽽且都带有相同数量的负电荷。汤姆孙认为，这些粒⼦就是构成原⼦的基本单位，也就是我们今天所说的电⼦。他把这个发现称为“汤姆孙效应”，并因此获得了1906年诺⻉尔物理学奖。
汤姆逊效应不仅证明了原⼦具有内部结构，⽽且揭开了物质微观性质和宏观性质之间联系的新视⻆。弗莱明效应：真空管的诞⽣。汤姆孙效应让⼈们对爱迪⽣效应有了新的认识：原来从加热阴极表⾯释放出来的就是电⼦！那么，能不能利⽤这些电⼦来实现⼀些有⽤的功能呢？1904年，英国物理学家约翰·安布罗斯·弗莱明给出了肯定的答案。弗莱明曾经是爱迪⽣公司在英国分部的⾸席⼯程师，并参与过改进碳丝灯泡和⽆线电通信设备等项⽬。
他注意到，在⽆线电接收器中使⽤普通⼆极管整流器（由两个相反⽅向连接在⼀起的⼆极管组成）会产⽣很⼤的信号损失，于是他想到了利⽤爱迪⽣效应来改进整流器的性能。他在⼀个真空玻璃管内封装了两个⾦属⽚，⼀个作为阴极，另⼀个作为阳极。他给阴极加上直流电压，使其加热并发射电⼦；给阳极加上⾼频交流电压，使其在正负半周分别吸引和排斥电⼦。这样，当交流电通过这个装置时，就被变成了直流电。
弗莱明把这种装有两个电极的管⼦叫作真空⼆极管，它具有整流和检波两种作⽤，这是⼈类历史上第⼀只电⼦器件。弗莱明将此项发明⽤于⽆线电检波，并于1904年11⽉16⽇在英国取得专利。电⼦三极管：放⼤器的诞⽣。弗莱明的真空⼆极管虽然具有整流和检波的功能，但是它不能放⼤信号，因为它只有两个电极，⽆法控制电⼦流的⼤⼩。为了实现信号的放⼤，⼈们开始尝试在真空管中增加⼀个电极，从⽽改变电⼦流的路径和强度。
这就是电⼦三极管的由来。电⼦三极管是由美国物理学家李·德富雷斯特于1906年发明的，他在弗莱明的真空⼆极管中加⼊了⼀个⾦属⽹状结构，作为第三个电极，称为栅极。栅极位于发射极和集电极之间，可以对发射极发射出的电⼦流进⾏调制和控制。当栅极加上负电压时，它会阻碍或减少电⼦流到达集电极；当栅极加上正电压时，它会促进或增加电⼦流到达集电极。这样，通过改变栅极的电压，就可以控制集电极的电流。
德富雷斯特把他的发明称为Audion，并将其⽤于⽆线电接收和放⼤。他发现，当栅极接收到⼀个微弱的交流信号时，集电极就会输出⼀个幅度更⼤的交流信号，⽽且两者之间的相位和波形保持⼀致。这就是信号放⼤的原理。德富雷斯特将此项发明⽤于⽆线电话、⽆线报和⼴播等领域，并于1907年1⽉29⽇在美国取得专利。德富雷斯特的Audion虽然具有放⼤功能，但是它还存在⼀些缺陷，⽐如输出功率低、失真⾼、噪声⼤等。
为了改进Audion的性能，⼈们开始对其结构和材料进⾏优化和创新。
例如，在1913年，美国⼯程师欧⽂·朗缪尔在Audion中加⼊了⼀个⽔冷系统，使得真空管能够承受更⾼的温度和压⼒，并提⾼了输出功率；在1915年，英国⼯程师罗伯特·冯·⾥博夫斯基在Audion中使⽤了氧化物阴极，使得发射效率更⾼，并减少了热噪声；在1916年，美国⼯程师埃德温·阿姆斯壮在Audion中使⽤了负反馈回路，使得失真更低，并提⾼了稳定性。
经过这些改进后，电⼦三极管成为了⼀种性能优良、应⽤⼴泛的放⼤器。它不仅⽤于⽆线通信、⼴播和电话等领域，还⽤于⾳响、仪器、计算机和雷达等领域。它也催⽣了⼀系列新型的真空管器件，如四极管、五极管、六极管等。直到20世纪50年代后期，随着晶体管等半导体器件的出现和发展，电⼦三极管才逐渐被替代。晶体管：半导体的⾰命。电⼦三极管虽然具有很多优点，但是它也有⼀些缺点，⽐如体积⼤、功耗⾼、寿命短、⼯作频率低等。
为了克服这些缺点，⼈们开始寻找⼀种新的放⼤器，能够更⼩、更省电、更耐⽤、更快速。晶体管是由美国⻉尔实验室的约翰·巴丁、威廉·肖克利和沃尔特·布拉顿于1947年发明的，他们利⽤了半导体材料的特性，将两个或三个不同掺杂的半导体区域连接在⼀起，形成了⼀种新型的放⼤器。晶体管有两种基本类型，分别是双极型晶体管和场效应晶体管。双极型晶体管有两种结构，分别是NPN型和PNP型。
场效应晶体管也有两种结构，分别是结型场效应晶体管和⾦属氧化物半导体场效应晶体管。晶体管的⼯作原理与电⼦三极管类似，都是利⽤⼀个⼩信号控制⼀个⼤信号。不同的是，电⼦三极管是利⽤栅极上的电压控制发射极到集电极之间的电⼦流，⽽晶体管是利⽤基极上的电流控制发射极到集电极之间的电流（双极型晶体管），或者利⽤栅极上的电压控制源极到漏极之间的电流（场效应晶体管）。
晶体管相⽐电⼦三极管有很多优势，⽐如体积⼩、功耗低、寿命⻓、⼯作频率⾼等。晶体管的发明引发了⼀场半导体技术的⾰命，它不仅取代了电⼦三极管在⽆线通信、⼴播和电话等领域的应⽤，还开拓了计算机、微波通信和卫星导航等新领域。它也催⽣了⼀系列新型的半导体器件，如⼆极管、光电⼆极管、激光⼆极管、太阳能电池等。直到现在，晶体管仍然是最重要和最⼴泛使⽤的半导体器件之⼀。