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フレミング管（フレミング発振管とも呼ばれる）は、 1904年にイギリスの物理学者ジョン・アンブローズ・フレミングによって発明された熱電子管または真空管で、電磁無線電信で使用される初期の無線受信機の検出器として開発されました。これは、実用的な最初の真空管であり、電流を一方向に流し、逆方向への電流の流れを阻止することを目的とした真空管である最初の熱電子ダイオードでもありました。熱電子ダイオードはその後、交流（AC）を直流（DC）に変換する整流器として、さまざまな電子機器の電源で広く使用されるようになりましたが、 1930年代初頭にセレン整流器に置き換えられ始め、1960年代には半導体ダイオードにほぼ完全に置き換えられました。フレミング管は、50年間エレクトロニクスを支配したすべての真空管の先駆けでした。 IEEEはこれを「電子工学の歴史における最も重要な発展の1つ」と評しており[ 1 ] 、電気工学のIEEEマイルストーンリストにも掲載されている。
この真空管は、真空状態のガラス球内に2つの電極を備えています。1つは「フィラメント」と呼ばれる形状の陰極で、当時の電球に使われていたものと同様の炭素線または細いタングステン線のループです。もう1つは金属板からなる陽極（プレート）です。初期のバージョンでは、陽極は陰極の隣に置かれた平らな金属板でしたが、後のバージョンでは陰極を囲む金属製の円筒形になりました。一部のバージョンでは、外部電界の影響から真空管を保護するために、接地された銅製のスクリーンが真空管を囲んでいました。
動作時には、陰極の「フィラメント」に別の電流が流れ、フィラメントが加熱されます。これにより、金属中の電子の一部が十分なエネルギーを得て、元の原子から真空管の真空中に放出されます。この過程は熱電子放出と呼ばれます。整流される交流は、フィラメントとプレートの間に印加されます。プレートがフィラメントに対して正の電圧を持つ場合、電子はプレートに引き寄せられ、電流はフィラメントからプレートへと流れます。一方、プレートがフィラメントに対して負の電圧を持つ場合、電子はプレートに引き寄せられず、管内には電流が流れません（フィラメントとは異なり、プレートは電子を放出しません）。電流は真空管を一方向にしか通過できないため、交流を脈動する直流電流に「整流」します。
この単純な操作は、バルブ内に残留空気が存在することでやや複雑になった。フレミングの時代の真空ポンプは、現代の真空管ほど高い真空度を作り出すことができなかったためである。高電圧ではバルブが不安定になり振動することがあったが、これは通常使用される電圧をはるかに超える電圧で発生した。
フレミング管は、 1873年にフレデリック・ガスリーによって発見された熱電子放出の最初の実用化例でした。1880年に白熱電球を改良していたトーマス・エジソンは、加熱された負極から放出された荷電粒子が真空中を移動して正極に集まり、電流が発生することを発見しました。後に科学者たちはこの現象をエジソン効果と呼び、熱放出された電子によるものだと結論付けました。エジソンは1884年に電気指示器の一部としてこの装置の特許を取得しましたが、実用化には至りませんでした。ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのフレミング教授は、1881年から1891年までエジソン電灯会社、その後マルコーニ無線電信会社の顧問を務めました。
1901年、フレミングは、グリエルモ・マルコーニがイギリスのポルドゥからカナダのニューファンドランド州セントジョンズのシグナルヒルまで大西洋を横断する初の電波送信に使用した送信機を設計した。両地点間の距離は約3,500キロメートル（2,200マイル）であった。1901年12月12日に報告されたこの通信は、当時大きな科学的進歩として広く称賛されたが、受信信号であるモールス符号の「S」の3つの点が非常に微弱であったため、原始的な受信機では静電気放電による大気中の電波雑音と区別することが困難であり、後の批評家はランダムノイズであった可能性を指摘した。いずれにせよ、フレミングにとって、既存の送信機で信頼性の高い大西洋横断通信を行うには、より高感度の受信装置が必要であることは明らかであった。
大西洋横断デモンストレーションの受信機は、感度が低く受信機の同調を劣化させるコヒーラーを使用していた。そのため、フレミングは、同調回路での使用により適した、より感度が高く信頼性の高い検出器を探すようになった。 [ 2 ] [ 3 ] 1904年、フレミングはこの目的でエジソン効果電球を試したところ、高周波振動を整流し、整流された信号を検流計で検出するのにうまく機能することがわかった。1904年11月16日、彼は「発振管」と名付けたものの米国特許を申請した。この特許は後に番号803,684として発行され、モールス信号で送信されたメッセージの検出にすぐに役立った。マルコーニ社は、1916年頃に三極管に置き換えられるまで、船上受信機にフレミング管を使用していた。
フレミング真空管は技術革命の始まりとなった。フレミングが1905年に発表した発振管に関する論文を読んだ後、アメリカのエンジニア、リー・デ・フォレストは1906年に陰極と陽極の間にワイヤーグリッドを追加することで、3素子真空管であるオーディオンを開発した。これは最初の電子増幅装置であり、増幅器や連続波発振器の製作を可能にした。デ・フォレストはすぐにこの装置を三極管に改良し、これは1950年代にトランジスタが登場するまでの50年間、長距離電話や無線通信、レーダー、初期のデジタルコンピュータの基礎となった。フレミングはデ・フォレストを真空管特許の侵害で訴え、数十年にわたる高額で混乱を招く訴訟に発展したが、米国最高裁判所がフレミングの特許を無効と判決した1943年まで決着はつかなかった。[ 4 ]
その後、真空管機器が直流電池ではなく交流電源から給電されるようになると、フレミング管は他の真空管に必要な直流プレート（陽極）電圧を生成する整流器として開発されました。1914年頃、ゼネラル・エレクトリック社のアーヴィング・ラングミュアは、 X線管の電源として使用される高電圧版のケノトロンを開発しました。整流器として、この管は高電圧用途に使用されましたが、内部抵抗が高いため、低電圧・大電流用途では効率が悪かったのです。1970年代に真空管機器がトランジスタに置き換えられるまで、ラジオやテレビには通常、1つ以上のダイオード管が搭載されていました。
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