KDK Labs

2017.02.26 20:41

사용한 KD44 OPT의 120Hz 에서 1차 Inductance  값은 24.5H 입니다.

2017.02.26 20:41

강박사님의 차동반전 회로로 15KY8 PP를  완성하였습니다.  혼자 어떻게  CCS를 구성하려고 애 써 보았지만 기초가 모자라 성공하지 못하고 박사님의 도움을 받아 완성하게 되었습니다.

 저전류 저전압으로 CCS 를 구성하려면 TR들의 스펙을 잘 살펴봐야 가능하더군요.  결국은 만능 TR 인 2N2222 2개로 구성됩니다. TR 한 개를 Zenner로  사용하려  측정해 보니  7.2V 아닌 7.0V 가 나옵니다.  다른 Tr의 Foward V 는  0.5V  가 나왔습니다.  0.5W Zenner Diode는  측정해 보니  라운드를 그리며 전류가 올라갑니다.  2N2222은  7V에서 직선으로 올라갑니다.  둘 다 비슷한 량의 잡음을 발생합니다.  청감상 비교시 Cap을  추가해 보며 들어 봐야겠습니다.

 Balance형은 조정을 잘해야 좋은 특성을 얻을 수가 있었지만 ,  차동형은 다른 Inverter보다 조절이 쉬웠습니다.  두  관의  특성이 비슷하다면 거의 손댈 것이 없습니다.  이리 저리 변경하여도 THD은 변하지 않습니다.  위와 같이 NO NFB 상태에서 양호한 특성이 나왔습니다.  6db NFB로는  저출력의 특성은 오히려 나빠지고  고출력쪽만 조금 개선이 됩니다.   10db 정도 걸으니  전반적으로  개선이 됩니다.

청감상으로 보면 CCS >  PK > Balance  의 순서로 주관적으로 느껴집니다.  특희 CCS의 No NFB  상태는 음이 앞으로 나오며 스테이지가 깊어짐니다.  PK 에서는 UL에  편차를 주었더니  청감상 많이 부드러웠습니다.  차동에도 시도를 해 보아야겠습니다. 세 가지 특성들은 모두  UL 접속 상태의 특성입니다.    

UL에  편차를 주어도  THD의 변화는 미미하지만 청감은 느낄 정도의 변화가 옵니다.  15KY8 은  다른 11LQ8등과는  체급이 한 단계  위라 그런지 제가 쓰는 테스트 Speaker 가  86db 인데도 부담없이 밀어냅니다.   15KY8 은 생김새 처럼  당돌한 소리를 들려줍니다.  일요일 저녁 조금의  위안을 받으며 음악을 듣고 있습니다. 

접촉전위

두개의 서로 다른 금속을 접촉시키면 전압 차가 발생한다.  이 현상이 모든 전지와 써머카풀이 동작하는 기본 원리이다. 이 전위차는 두 금속내의 전자들의 에너지 수준이 다른 데에서 기인하고 이를 두 금속의 접촉전위라 부른다.  이는 전자 방출을 결정해 주는 일 함수와 비슷한 이유다.  물론 둘은 같은 것은 아니다.  이 원리는 두 금속이 서로 접촉하지 않은 경우에도 적용된다.  이 경우 두 사이에 전계가 생성된다.  따라서 통상적으로 각각 닉켈과 바리움/스트론티움 산화물로 만들어 지는 그릿드와 캐소드 사이에도 약간의 접촉전위가 존재한다.  이것이 실효 그릿드 전압을 변경시킨다.  이 접촉전위는 보통 0.5V 이하이다.

이동시간

전자가 캐소드를 떠나 풀레이트에 도달하는 데에는 유한한 시간이 걸릴 것이다.  이 시간을 주행시간(Transit Time)이라고 부르는데 때때로 오디오에 관련된 여러 현상들을 설명하는데 이용되기도 한다.  주행시간 혹은 이동시간은 진공관이 VHF나 UHF 기기들에 사용되기 시작했을 때 실제적으로 참으로 중요하게 되었고 궁극적으로는 진공관이 유용하게 사용될 수 있는 최고의 주피수 (대략 1-2GHz)를 제한하는 요인이 되었다.  캐소드에서 풀레이트 까지의 이동시간은 대략 1 ns 정도로 계산할 수 있는데 오디오 주파수대 에서는 명백히 무시해도 좋다.

8.  다극관

4극관

증폭소자로는 3극관이 가장 먼저 개발되었다.  그러나 라디오 주파수대에서 3극관은 Miller 효과 때문에 치명적인 단점이 있다.  Miller 효과로 인해  흔히 쓰이는 캐소드 접지 증폭회로는 실효 입력 용량을 크게 만든다.  4극관은 이 문제를 피하가 위해 개발되었다.  3극관의 그릿드 (제어 그릿드)와 풀레이트 사이에 또 다른 그릿드 (스크린 그릿드)를 삽입한 것이다.  이 그릿드에는 풀레이트 전압과 비슷한 전압을 걸어주지만 교류적으로 (따라서 높은 주파수에 대해)는 바이패스 캪을 통해 접지시킨다.   결과 적으로 이 그릿드는 정전 차폐의 역할을 하여 제어 그릿드와 풀레이트 간의 전기 용량을 대폭적으로 감소시킨다.

스크린 그릿드의 이차적인 효과는 전류의 흐름에 풀레이트 전압의 영향을 대폭 감소시킨다는 점이다.  이는 캐소드가 풀레이트로부터 하나가 아닌 두개의 그릿드로 차폐되어 있어 차폐효과가 배가 되어 있기 때문이다.  

결과적으로 4극관의 풀레이트 특성은 그림 11의 오른 쪽에 보인 것처럼 매우 평평하다.  이는3극관에 비해 매우 높은 풀레이트 저항에 해당한다. 캐소드로부터 나온 전류의 일부는 풀레이트가 아닌 스크린 그릿도로 흘러 들어 간다. 그 전류 비율은 스크린 그릿드의 실드 계수와두 전극의 상대적 전압차이에 따라 달라진다.  이는 그릿드에 양전압이 걸린 3극관의 동작상태와 비슷하고 통상 10-25% 정도이다. 

불행하게도 실제 응용에서 4극관은 심각한 문제를 일으킨다.  그림 11의 왼쪽 부분에서 볼 수 있듯이 낮은 풀레이트 전압에서 4극관은 지극히 비 직선적이다.  이는 풀레이트로 부터의 2차 전자방사에 기인한다.  스크린 그릿드 전압이 풀레이트 전압보다 높아지면 고 에너지의 1차 전자들이 플레이트를 강타해서 발생된 2차 전자들은 풀레이트가 아닌 스크린 그릿드로 끌리게 된다. 이는 3극관에서 2차전자들이 풀레이트로 귀환하는 것과는 대조된다.  그 결과 4극관은 낮은 풀레이트 전압이 일어날 수 없는 회로 응용에만 적용된다.  이런 이유로 1930년 이후 간단한 4극관은 고출력 송신관 이외에는 사용되지 않아왔다. 2차대전 후 소형 4극관은 대량으로 생산된 사례가 없다.

5극관

4극관에서 발생되는 문제의 해결책은 제 3의 그릿드를 풀레이트와 스크린 그릿드 사이에 설치하는 것이다.  써프레스 그릿드로 불리는 이 전극은 항상 캐소드에 연결되어 있고 스크린 그릿드나 풀레이트의 관점에서 부의 전압이 걸려있는 셈이 된다. 이렇게 해서 두 전극으로부터 방사된 2차 전자들은 전극간의 상대적 전압차이에 관계 없이 그들의 원래 출발점으로 그들을 되돌려 주는 전계를 만나게 된다.  이로서 2차 전자 방사의 문제는 제거되었다.  

써프레서 그릿드는 전류의 흐름에 별 영향이 없다.  이는 전자들이 이 그릿드에 도착할 즈음에는 이미 스크린 그릿드에 의해 충분히 가속되어 있기 때문에 이들은 단순히 써프레서 그릿드를 지나가 버린다.   약간의 감속은 있겠지만 접지된 써프레서 그릿드는 이들을 정지시키지 못한다.

5극관에서  풀레이트로부터 캐소드는 3개의 그릿두로 격리되어 있기 때문에 전류의 흐름에 대한 캐소드의 영향은 미미하다.  

결과적으로 5극관의 풀레이트 특성은 4극관 보다도 더 평평하다.

(그림 11) 풀레이트와 스크린 그릿드 전류(UY224)

빔 4극관

빔관에서는 제 3의 그릿드를 삽입하는 제조 공정상의 복잡성을 피하면서 2차 전자 방사의 문제를  회피하는 또 다른 방법을 취하고 있다.   만일 스크린 그릿드와 풀레이트 간의 거리가 충분히 넓다면 이 지역의 전자의 흐름으로 인한 공간 전하는 실제 전극이 없이도 전압이 상당히 낮아 진다는 사실이 1930년대에 발견되었다.  이것이 바로 빔 4극관의 기본 원리이다.  이 지역의 낮아진 전위는 써프레서 그릿드와 같은 역할을 하여 2차 전자들을 그들이 왔던 곳으로 되돌리고 극간 전류의 효과를 피할 수 있게 한다.

이런 효과가 실제에서 작동하기 위하여는 3가지 조건이 필요하다.  첫째 전자의 흐름은 좁은 빔 속으로 국한되어 있어야 한다.  그렇지 않으면 공간전하가 풀레이트와 나란하게 퍼지게 되어 효력이 상실된다.  이는 캐소드에 연결된, 주의  깊게 형태를 갖추어 만든 빔 판을 스크린 그릿드와 풀레이트 사이의 양쪽의 전자 통로에 설치함으로서 해결한다.  둘째, 전자의 흐름은 깨끗한 판 모양으로 형성 되어야 한다.  이를 위해서는 제어 그릿드와 스크린 그릿드 선이  정렬되어 있어야 한다.  뚯밖에도이는 제조 공정상 그리 큰 문제가 아니다.  마지막으로 전극의 크기와 간격은 정밀하게 계산해서 조립해야 한다.

5극관과 빔 관은 그 동작에 대한 자세한 내용에 약간의 차이가 있지만 실제 응용상에서 이들은 동등하게 취급할 수 있다.  진정으로 제조 업체에 따라서 동일한 관을 빔관으로 만들기도 하고 5극관으로 만들기도 한다.  예를 들면 EL84/6BQ5는 빔관으로 만들어졌기도 하였고 5극관으로 만들어 졌기도 였다.

역자 주: 진공관 개발사에서 6L6은 한 획을 그은 진공관이라고 한다.  여기에 비해 KT88은 6L6의 두배 정도로 “쎈” 진공관이라고 할 수 있다.  그러나 주로 수평출력관으로 쓰이는 6LW6, 6LF6 (40W급) 혹은 30W급의 6JE6 (이 관은 350W출력을 가진 맥킨토쉬 3500 출력관이다) 도 KT88보다 더 “쎈” 진공관의 특성을 보인다.  

이 부류 중 가장 “쎈” 관이 6LW6 (26LW6, 36LW6)이다.

싱호 콘닥탄스의 측면에서 보면 

6L6은  6mA/V,  6JE6은 10.5 mA/V, 6550은 11mA/V, 6LW6은 12mA/V, 8417은 23mA/V 이다.  

(끝)

그림 8  3극관 단면의 전계분포

전류의 흐름: 등가 이극관

실효전압의 개념을 이용하면 Child의 법칙에 따라 진공관에 흐르는 전류를 계산할 수 있다.  그러나 이 공식에 사용할 캐소드와 풀레이트간에 (실효)거리 값을 알 필요가 있다.   좋은 근사 값은 다음의 공식으로 주어진다:

D_eq = d_cg + (d_cg + d_gp)/ µ

여기서 D_eq 는 이극관 플레이트의 등가 거리이고  d_cg 는 캐소드와 그릿드 간의 거리, 그리고 d_gp는 그릿드와 풀레이트간

의 거리이다.  (Spangenburg가 더 복잡하고 정확한 공식을 개발했지만 결과는 큰 차이가 없다)   

이 공식을 Child의 법칙에 대입하면 주어진 조건에서 캐소드 전류를 계산할 수 있는공식을 얻을 수 있다:

I_p = P(V_g + V_p/ µ)^3/2      P = 2.335 X 10^-6 A/(d_cg + (d_cg + d_gp)/ µ)²

이 공식에서 그릿드와 풀레이트 전압을 제외한 모든 다른 값들은 진공관의 기하학적 구조에 의해 결정된다.  따라서 이들은 주어진 진공관에 대해서는 상수다.  여기서 P는 진공관의 퍼비언스(perveance) 라고 부르는 값으로 주어진 조건에서 흐르는 전류값의 척도가 된다.   간단히 말해 퍼비언스가 높은 진공관은 고 전류를 흘릴 수 있는 관이다.  공식에서 진공관의 퍼비언스를 높이는 데는 두가지  방법이 있다는 것을 알게 된다.  즉 전극의 면적을 크게 하거나  극간 간격을 줄이는 방법이다. 

후자가 좀더 효과적 이지만 기계적인 조립 기술이나 달성할 수 있는 오차로 제한된다.  달성 가능한 극간 간격에 도달하게 되면 한가지 남은 방법으로 면적을 크게하는 길 밖에 없게 된다.  이런 이유로 출력관은 일반적으로 크기가 커진다.  괴물같이 큰 WE212A는 길이가 13인치나 된다.

진공관의 3정수

기본적으로 3극관은 잘 알려진 진공관의 3정수로 기술된다:

전압증폭율(µ)은  앞에서 언급한 것처럼 그릿드가 풀레이트 전압의 효과를 얼마나 감소시키는가의 척도이다.

상호 콘닥탄스(G_m) 는 mA/V의 단위로 주어진다.  그릿드 전압의 변화에 따른 풀레이트 전류의 변화량이다.

풀레이트 저항(r_p)은  진공관의 출력저항이다.  소신호에 대해서 진공관은 전압원에 이 저항이 직열 연결되어 있는 회로와 등가가된다. 사실상 이 셋은 다음의 관계가 있기 때문에   이들 중 둘만 알면 충분하다:

r_p = µ/G_m

3정수 데이터는 가장 간단한 진공관 규격표에도 언급되어 있는 것이 보통이다.  불행히도 이들 모두는 일정하지 않다.  그림 9는 (특히 직선성이 우수한 3극관인 6SN7의 3정수) 풀레이트 전류의 변화에 따른 3정수 값의 변동을 보여준다.

(그림 9)  풀레이트 전류 변화에 따른 3정수의 변동.

여기서  G_m 과R_p는 변화 폭이 크다는 것을 알 수 있다.  사실 이들은 모두 Child의 법칙을 따르고 있다.  

약간의 수학적 작업을 하면 다음과 같은 공식이 얻어진다:

G_m = 3/2 P^2/3 A^1/3

다시 말하면 G_m은 풀레이트 전류가 증가함에 따라 그 자승근의 3제곱에 비례하여 증가하고 r_p는 풀레이트 전류의 3승근의 비율로감소한다는 것이다.   흔히 G_m은 진공관 성능의 척도로 간주되기 때문에  제조사들은 항상 그 최고치를 광고하려 애쓰게 된다.  이는 동작전류가 최고치에 달할 때의 값이다.  그러나 흔히 사용되는 적정 동작점에서는 G_m은 감소하고 r_p는 증가하게 된다.  그림 9에 보여준 6SN7의 경우 풀레이트 전류가 16mA 일 때 G_m 은 3.2mA/V 이지만 풀레이트 전류가 1.5mA 일 때에는 1mA/V로 떨어진다.  이런 경우 흔히G_m은 공식의 예측치 보다 더 빠르게 감소한다.  특히 높은 부의 그릿드 전압과 낮은 풀레이트 전류 상태에서 더욱 그렇다.

그림 9는 µ 또한 진정으로 일정하지는 않다는 것을 보여준다.  풀레이트 전류가 5mA와 1mA의 범위에서  변할 때 µ는 20에서 15로, 즉 25% 감소한다.  이런 관점에서 이는 직선성이 우수한 진공관이다.   후에 미니츄어  관들은 전 동작 범위를 통해서 점차적 감소를 보여주었다.  이 현상에 대한 설명은 간단치 않다.  그리고 지금은 고전이 된 많은 교과서에서도 큰 도움을 주지 않는다.  이는 주로 그릿드의 부 전압이 점점 커지고 전류가 감소함에 따라 캐소드와 그릿드 부근의 전계강도의 변화 양상과 관계가 있을 것이다.   

특히 좁아진 전극간의 간격,  캇트오프에 가까운 바이어스 동작상태에서 그릿드 선 바로 아래 부분의 캐소드는 캇트오프 상태가 되어 있는 반면  그릿드 선 사이의 아래 부분의 캐소드를 통해서는 아직 전류가 흐른다.  이는 그림 7C를 보면 상상할 수 있을것이다.  이 부분적인 전류 흐름은 낮은 µ값을 갖는다 (이 현상은 “섬”효과라고 불린다)  또 다른 이유는, 낮은 전류인 경우 특히 중요한  사실은 관 전체를 통해 µ값이 일정하지 않다는 것이다.   전극 구조물의 가장자리, 그릿드 선의 지지대, 그리고 불규칙한 전극구조물 모양 등은 µ가 큰 부분이 있다는 사실을 의미한다.   전류가 감소함에 따라 이런 부분들은 먼저 캇 오프 상태에 이르고 전류는 단지 µ가 낮은 부분만을 통해 흐르게 된다.  결과적으로 µ의 평균치는 전류가 감소함에 따라 떨어지고 이는 특성곡선에서 다른부분과 구별되는 꼬리부분의 모양을 설명해 준다.

6.  잡음

기본 정보

모든 전자, 혹은 전기 기기에는 잡음이 있다.  가장 기본적이고 피할 수 없는 잡음의 형태는 열적 잡음  혹은 때때로 샷 노이즈라고 불리는 잡음의 형태다.  그 이유는 전류의 흐름이 실제적으로는 개개 전자들의 흐름이기 때문이다.  전자들의 수가 막대하다 하더라도 마치 고속도로의 자동차들과 같이 통계적으로 예측 가능한 변이가 있다. 이것이 무작위로 일어나기 때문에 잡음은 모든 주파수대에 걸쳐 존재한다.  간단한 금속체나 저항에서 유기되는 잡음 전압은 다음과 같이 주어진다:

e_noise = 2 (kTR Δ_f)^1/2

여기서 e_noise 는 잡음전압,  k는 볼츠만 상수, T는 온도 (K), R은 저항 값, Δ_f는 주파수 대역폭 이다.

예를들어 상온 (대략 300 °K) 에서 1KΩ 저항에서는 0-20KHz의 오디오 주파수대에 걸쳐 0.6 µV의 잡음 전압이 발생한다.  라디오수신기에 수신된 신호나 전축의 픽압 신호와 같이 미약한 신호를 다룰 경우 이는 무시 못할 잡음 수준이다.

진공관 에서도 열적 잡음이 발생한다.  진공관은 또한 두가지 다른 양태로 잡음을 생성한다.  하나는 플리커 잡음이고 다른 하나는 분리잡음이다.

진공관에서의 열적 잡음

3극관에서의 열적잡음은 간단히 기술할 수 있는 방법이 있다.  진공관에서 발생되는 잡음은 상온에서 그릿드에 직열로 연결된 저항과 등가이다.  그 저항 값은 다음식으로 주어진다:

R_noise = 2.5/G_m

다시 말하면 진공관에서 발생하는 잡음은 G_m에 반비례한다.  이는 최근 왜 WE417과 같은 고G_m관에 대한 관심이 높아졌는가를 설명해 준다.  이 관은 잡음을 최소로 하는 것이 극도로 중요한 아주 예민한 VHF나 UHF 수신기의 초단 증폭용으로 개발되었다. 그러나  출력이 매우 낮은 카트리지 용 프리 암프의 초단관에도 채용되고 있다.

플리커 노이스

진공관 잡음의 두번째 원천은 플리커 잡음 혹은 1/f 잡음이라고도 불리는 잡음으로 이름 자체가 그 특질을 말해준다.  즉 이는 주파수가 증가함에 따라 감소한다.   이 잡음은 라디오 분야 에서는 관심도 두지 않지만 오디오 분야에서는 명백히 대부분의 잡음이 오디오 주파수 대역에서 일어나기 때문에 중요하다.  이는 특히 프리 암프  RIAA 이퀄라이저 과정에서 고역을 감쇄시키고 저역을 강조함으로서 잡음의 영향이 더욱 커지게 되기 때문에 더욱 중요하다.

풀리커 잡음은 캐소드 구조 내의 원자의 움직임으로 인한 캐소드의 전자 방출 변동에 기인한다.  이 잡음은 산화물 피복의 캐소드에서는 일차적으로  산화물 피복과, 일반적으로 닉켈 합금으로 구성된 캐소드의 금속 구조물 접합부분에서 발생한다.   이 관점에서 어떤 합금은 다른 합금들 보다 좋다.  거의 20배 혹은 그 이상의 차이가 날 수 있다.  실리콘이 많이 함유된 합금은 풀리커 잡음을 증가시킨다.  그러나 불행히도 이런 합금은 제조상에 유리한 점이 많아 널리 쓰인다.  캐소드에 사용되는 합금들은각 제조사 마다 자체적으로 조달하는 것이 상례이고 주어진 진공관에 대해 사양서상 표준이 있는 것이 아니다. 이는 제조사에 따라 성능의 변화가 심하다는 사실을 설명해 준다.  Smullin의 조사에 의하면  유럽 제조사들이 이 점에서 더 좋은 합금을 사용하는 경향이 있다고 한다

순수 탕그스텐 필라멘트는 다른 물리학적 기제에 의해 풀리커 잡음을 발생시킨다.  여기서는 잡음 스펙트럼이 1/f가 아니라 1/f² 가된다.

분리잡음

이 세번째 잡음형태는 4극관이나 5극관에만 적용된다.  이는 왜 4극관이나 5극관이 3극관에 비해 잡음이 많은 가를 설명해 준다. 양의 전압이 걸려있는 스크린 그릿드의 존재는 캐소드로부터의 전류의 일부가 (10 혹은 20%) 풀레이트가 아닌 스크린 그릿드로간다는 것을 의미한다.   그러나 이 전류의 분배는 캐소드 전류 자체가 변화하는 것처럼 부작위적으로 변한다.  이 부작위적인 미세한 풀레이트 전류의 변화를 분리잡음이라고 부른다.

이 분리 잡음의 효과로 위에서 보여준 등가 잡음 공식은 고쳐 써야 한다. 즉:

R_noise = 2.5/G_m(1 + 8 I_screen/G_m)

여기서 I_screen은 스크린 그릿드 전류이다.

실제적으로 이로 인해 등가의 3극관에 비해 3배에서 5배로 잡음이 증가한다.  4극관이나 5극관을 3극관 결합하면 이 분리 잡음은 제거된다.  이 경우 분리된 전류는 결국 다시 합쳐진다.

7. 기타 다른 고려사항들

2차 전자 방사

고 에너지의 전자가 고속으로 금속을 때리면 그 충격이 금속내의 전자를 이동시키고 이를 방출시킨다.  250V의 전압이 걸려있는풀레이트에 도달한 전자는 250eV의 에너지를 갖게된다.  반면에 전자 방출에 요구되는 금속의 일함수는  대략 4eV에 불과하다. 이 현상을 2차 전자 방사라고 한다.  그리고 고 에너지의 전자가 도달할 때 마다 발생한다.  통상적인 경우 풀레이트는 그 주변에서 가장 전압이 높은 존재이고 큰 에너지를 갖지 않는 2차 방사 전자들은 또 다른 2차 방사 없이 단순히 고압의 풀레이트에 끌려 다시 흡수된다.  이는 무해하고 진공관의 전기적 동작에 아무런 효과를 미치지 않고 측정 불가능이다.

2차 전자 방사는 2차 전자 방사체 부근에 다른 고압이 걸려있는 전극이 존재하는 경우 문제거리가 될 수 있다. 이런 경우 방사된 전자는 이 전극에 포획될 수 있고 두 전극 사이에는 2차 전류가 흐르게 된다.  예를 들어 3극관에서 그릿드에 부 전압이 아닌 양전압이 걸려있는 경우, 또한 그릿드 전압이 풀레이트 전압보다 높은 경우, 그래서 전자가 직접 그릿드로 흘러가게 되면  2차 전자 방사로 방시된 전자는 그릿드에  끌리게 되고 풀레이트 전류는 감소할 것이다.

2차 전자 방사-혹은 더 정확히 2차 전류는 결코 바람직한 현상이 아니다.  2차 전자 방사는 4극관에서 불가피하게 발생하였고 이는 4극관이 5극관으로 교체되게 된 주된 이유이다.   2차 전자 방사는 광 증폭관에서는 미세한 초기 전류를 증폭시키는데 매우 유용하게 이용된다.  1930년 말 필립스에서 개발된 EFP60이라는 진공관에서는G_m을 증가시키는 한 방편으로 2차 전자 방사를 이용한사례가 있다.  그러나 예측 가능한 성능을 실현하는 제작이 어려워 결국 성공하지 못하였다.  문제는 2차 전자 방사는 특정 금속에 대해 측정이 가능하고 원리상으로도 허용되지만 실제에서는 금속표면의 불순물 등등의 영향을 심하게 받는다.  따라서 진공관 동작의 신뢰할 만한 요소로 사용할 수는 없었다.

불완전한 진공과 그 영향

이론적으로 진공관 내부는 완전한 진공이다.  실제에서는 완벽한 진공은 달성할 수 없다.  따라서 어느 수준의 잔류개스는 허용할수 밖에 없다.  진공관  제작에 사용되는 진공 펌푸는 진공관 내부의 기압을 수은주  10^-7mm  혹은 대기압의 10^-10 까지 내릴 수있다.  그러나 진공관이 봉합된 후에도 깨스는 진공관 내부에 침투될 수 있다.  진공관 핀 주변의 유리와 금속의 접촉면이나 리드선과 유리의 접촉면들은 완전치 않고 소량의 공기 침투를 허용한다.  둘째, 소량의 깨스가 금속의 표면이나 운모, 그리고 유리의 내부면에 흡수되어 있을 수 있다.  고 진공 상태에서 이들 깨스는 서서히, 특히 표면이 고온으로 달구어 졌을 때 방출된다.   이것이 왜풀레이트를 과열 하는 것이 나쁜가 하는 주된 이유다.  이는 깨스를 급격히 방출시키고 이 깨스들은 진공관의 정상적 동작에 지장을 주며 급격하게 캐소드를 망가뜨리게 된다.

모든 진공관 구조의 기본적인 부분은 게터다.  은빛의 피복이 유리관 어디엔가 붙어 있다.  이들은 일반적으로 바리움으로 만들어진다.  게터는 유리관이 뜨거울 때 잔류 깨스가 발생하면 이들에 작용하여 이들이 관내에서 순환되는 것을 방지한다.  진공관의 사용시간이 늘어나면서 이 게터는 점차로 사라진다.  깨스가 새는 양이 많으면 게터는 급격히 사용된다.  이는 육안으로 쉽게 볼 수있다.  은빛의 게터가 점차 백색으로 변한다.  제조 과정에서 게터는 특별한 용기속에 넣어진다.  이 용기는 흔히 진공관 내부 구조물에 부착된 작은 컾의 형태로 게터 부근에서 볼 수 있다.  관내 공기를  빼 낸 다음 관을 봉합한 후 게터는 전극을 통해 전류를 흘리거나 혹은 인닥션 가열장치를 사용해 증발 시켜서 관 내부에 피막형태로 중착시킨다.

우리가 알고 있듯이  진공관 내의 진공은 완벽하지 않고 진공관 내에는 약간의 잔류 깨스가 남아있다.  고 에너지의 전자가 잔류 깨스의 분자와 충돌하면 그 분자로 부터 한두개의 전자가 튀어 나오게 되고  분자는 양전하를 띈 이온이 된다.  이 양 이온은 전자와는 반대방향으로 그릿드와 캐소드로 끌리게 된다.  일반적으로 그릿드는 관내에서 가장 부의 전압이 걸려있는 부분이고 이 양이온은 상대적으로 질량이 커서 쉽사리 운동 방향을 바꾸지 못한다.  따라서 상당수의 양이온이 그릿드를 지나서 캐소드를 때리게 된다.  이들 양이온의 에너지는 캐소드 표면의 원자들을, 특히 캐소드에 피복된 산화물의 원자들을 움직이게 한다.  이 현상을 캐소드스트립핑이라고 하는데 산화물 피복이 벗겨지는 현상이다.   서서히 파괴되는 캐소드의 산화물 피복은 소형 진공관의 수명을 제한하는 주 원인이다.  이는 또한 진공관이 충분히 달구어 지기 전에는 풀레이트 전압을 인가해 주지 않는 것이 이상적이라는 이유이다.  진공관이 충분히 달구어 져 있어야 게터가 잔류 깨스들의 분자들을 처리할 수 있게 되기 때문이다.

개개 전자들이 깨스 분자들과 충돌할 확률은 아주 작다. 신품 진공관에서 전자는 잔류 깨스 분자와 충돌하기 전 평균 10Km를 이동할 수 있다.  그러나 전류의 흐름에는 막대한 수의 전자가 관여되기 때문에 이런 양이온화의 경우의 수는 크다.  소형 진공관에서진공상태가 우수한 경우 (즉 10-7 mmHg) 통상적인 동작 상태에서 초당 10억개의 양이온이 발생한다.

극간 용량

두 도체 사이에는, 특히 근접해 있는 두 도체 사이에는 전기적 용량이 존재한다.  그리고 진공관의 전극들도 예외가 아니다.  3극관에서는그릿드와 풀레이트, 그리고 캐소드 사이의 용량은 이론 적으로 전극의 크기와 배치 상황을 알면 전기 용량을 산출해 낼 수있다.  소신호용의 관들에서 이들은 대략 수 pF 수준이다.  출력관들은 간단히  전극들의 크기가 크기 때문에 극간 용량은 더 크게된다.