控制面板

灯丝功率75%

阴极越热，热电子发射越强（≈ T² e^(−W/kT)）

栅极电压 V_g−4.0 V

负栅极排斥电子——这就是「阀」的作用

屏极电压 V_p180 V

屏极的高正压吸引电子流

交流栅极信号——放大演示电场箭头电极标签自动旋转（环绕视角扫描）

屏极电流

栅极电压（输入）屏极电流（输出）

栅极上几伏的摆幅即可在屏极电流中产生毫安级变化；经过负载电阻后，这变成一个放大且反相的电压输出——这就是放大的原理。青色波形上的抖动是真实的散粒噪声：电子一个一个地到达。

热电子发射。灯丝加热阴极，使电子获得足够能量逃出表面进入真空。

空间电荷。逸出的电子在阴极附近形成负电荷云，排斥后来的电子——形成自调节的电子库。

屏极吸引。屏极的高正压将电子从电荷云中拉出并穿越真空。电流只能单向流动——去掉栅极便是二极管。

栅极控制。稀疏的螺旋栅直接位于电子路径中。一个小的负偏压就足以节流电流，在 V_g = −V_p/μ 附近完全截止。微小输入，大量输出——这就是三极管放大的原理。

I_p ≈ K·(V_g + V_p/μ)^3/2 — 柴尔德–朗缪尔3/2次方定律；此处 μ = 18

晶体管出现之前，有一根置于玻璃瓶中的加热导线。从炽热阴极煮沸电子，吸引它们到带正电的阳极，便得到了电流的单向阀。在两者之间插入一根金属丝网 — 栅极 — 栅极上的小电压便能节流通过管子的大电流。这就是放大，半个世纪以来，这正是每台收音机、电话线路和计算机的工作方式。

本展品是同轴三极管的粒子级模拟，与真实器件几何结构相同：阴极居中，栅极绕其缠绕，阳极圆筒在外。拨动栅极电压，观看电子云收缩或涌出；管子的特性曲线并非绘制上去 — 它们从模拟粒子中涌现。

Lee de Forest 于 1906 年在弗莱明二极管的基础上添加了栅极，将其命名为 Audion。改进为真空三极管后，它成为电子学的奠基元件 — 也是您今天在 DigiSim 中构建逻辑门的直接祖先。