Pentode

A pentode is an electronic device having five electrodes. The term most commonly applies to a three-grid amplifying vacuum tube or thermionic valve that was invented by Gilles Holst and Bernhard D.H. Tellegen in 1926.^[1] The pentode (called a triple-grid amplifier in some literature^[2]) was developed from the screen-grid tube or shield-grid tube (a type of tetrode tube) by the addition of a grid between the screen grid and the plate. The screen-grid tube was limited in performance as an amplifier due to secondary emission of electrons from the plate.^[3] The additional grid is called the suppressor grid. The suppressor grid is usually operated at or near the potential of the cathode and prevents secondary emission electrons from the plate from reaching the screen grid.^[4][5] The addition of the suppressor grid permits much greater output signal amplitude to be obtained from the plate of the pentode in amplifier operation than from the plate of the screen-grid tube at the same plate supply voltage. Pentodes were widely manufactured and used in electronic equipment until the 1960s to 1970s, during which time transistors replaced tubes in new designs. During the first quarter of the 21st century, a few pentode tubes have been in production for high power radio frequency applications, musical instrument amplifiers (especially guitars), home audio and niche markets.

• 通常の五極管は、シャープカットオフまたはハイスロープ五極管と呼ばれ、制御グリッドの開口部のサイズが均一です。制御グリッドの均一な構造により、増幅率（μまたはμ）と相互コンダクタンスは、グリッド電圧が負になるほどほとんど変化せず、プレート電流のかなり急激なカットオフが実現します。^{[ 6 ]}これらの五極管は、制御グリッド上の信号と​​バイアスの限られた範囲で動作するアンプ設計への応用に適しています。例としては、EF37A、EF86 /6267、1N5GT、6AU6A、6J7GTなどがあります。五極管のヨーロッパの真空管命名規則では、偶数はシャープカットオフデバイス、奇数はリモートカットオフデバイスを示すことが一般的ですが、必ずしもそうとは限りません。EF37は、EF36のアップデートとしての歴史があるため、この一般的な傾向の例外でした（国立真空管博物館の「Mullard EF36、EF37、EF37A」を参照）。
• リモートカットオフ、可変μ、スーパーコントロール、または可変スロープ五極管は、通常の五極管よりもはるかに大きな信号電圧とバイアス電圧を制御グリッド上で処理し、陽極電流を遮断しません。可変μ五極管の制御グリッドは、制御グリッド電圧が陰極に対して負に増加するにつれて、制御グリッド電圧の一定の増分変化が陽極電流の変化に与える影響が小さくなるように構成されています。^{[ 7 ]}制御グリッドは、ピッチが変化するらせん状になっていることがよくあります。^{[ 8 ]}制御グリッド電圧がより負になると、管の増幅率は小さくなります。^{[ 7 ] [ 9 ]}可変μ五極管は、歪みと相互変調（相互変調）を低減し、通常の五極管よりもはるかに広いアンプのダイナミックレンジを可能にします。^{[ 10 ]}可変μ五極管は、最初にラジオ受信機の無線周波数増幅段（通常は自動ボリューム制御付き）に適用され、信号電圧と制御電圧の大きな変動に対して動作する能力を必要とする他のアプリケーションにも適用されています。最初に市販された可変μ五極管は、1932年のRCA 239と1933年のMullard VP4であった。^{[ 11 ] [ 12 ]}
• パワーペントード、出力ペントード、またはパワーアンプペントード。パワーペントードは、通常のペントードよりも高い電流、高い温度、および高い電圧で動作するように設計されています。パワーペントードのカソードは、負荷インピーダンスで所望の電力を生成するために必要な電流を管に流すのに十分な電子放出が可能なように設計されています。^{[ 13 ]}パワーペントードのプレートまたはアノードは、通常のペントードよりも多くの電力を消費できるように設計されています。^{[ 14 ]} EL34 、EL84、6CL6、6F6、6G6、SY4307A 、および6K6GTは、電力増幅用に設計されたペントードの例です。特定のテレビ要件向けのパワーペントードには、次のようなものがありました。
  • ビデオ出力用五極管、例：15A6/PL83、PL802
  • フレーム出力型または垂直偏向型五極管、例えばPL84や18GV8/PCL85の五極管部など。
  • ライン出力または水平偏向型五極管、例えばPL36、27GB5/PL500、PL505など。
• 「三極管五極管」とは、ECF80やECL86のように、三極管と五極管の両方を1つの筐体に収めたものです。

単純な四極管、すなわちスクリーングリッド管は、従来の三極管よりも増幅率が高く、出力も大きく、周波数特性も優れていました。しかし、四極管では、 陰極からの電子が陽極（プレート）に衝突して陽極から叩き出された二次電子（二次放出と呼ばれるプロセス）が、比較的高い電位を持つスクリーングリッドに流れ込むことがあります。陽極から流れ出るこの電子の電流は、正味の陽極電流I _aを減少させます。陽極電圧V _aが増加すると、陰極からの電子が陽極に衝突するエネルギーが大きくなり、より多くの二次電子が叩き出され、陽極から流れ出る電子の電流が増加します。その結果、四極管では、特性曲線の一部において、陽極電流I _{aは陽極電圧}V _aの増加とともに減少することがわかっています。この特性（Δ V _a /Δ I _{a < 0）は}負性抵抗と呼ばれます。負性抵抗は四極管を不安定にし、場合によっては出力に寄生振動（ダイナトロン振動と呼ばれる）を引き起こす可能性があります。

テレゲンによって導入された五極管は、スクリーングリッドと陽極の間にサプレッサグリッドと呼ばれる追加の電極、つまり第3のグリッドを備えており、二次電子放出の問題を解決します。サプレッサグリッドには低い電位が与えられ、通常は接地されるか、陰極に接続されます。陽極からの二次電子放出は、サプレッサグリッドの負の電位によって反発されるため、スクリーングリッドに到達できず、陽極に戻ります。陰極からの一次電子は運動エネルギーが高いため、サプレッサグリッドを通過して陽極に到達することができます。

したがって、五極管はより高い電流出力とより広い出力電圧振幅を持つことができ、陽極/プレートの電圧がスクリーングリッドよりも低くても十分に増幅することができます。^{[ 15 ]}

• 五極管（および四極管）は、第2グリッドの遮蔽効果により、フィードバック容量がはるかに低い傾向がある。
• 五極管は、陰極電流がスクリーングリッドと陽極の間でランダムに分割されるため、ノイズ（パーティションノイズ）が高くなる傾向があります。
• 負帰還がない場合、三極管は五極管に比べて内部陽極抵抗が低く、そのためオーディオ出力回路で使用した場合の減衰係数が高くなります。また、同じ相互コンダクタンスを持つ五極管に比べて三極管で得られる電圧増幅率が低くなるため、通常は五極管を使用することで、より低い電力駆動信号でより効率的な出力段を構成できます。
• 五極管は電源電圧の変化の影響をほとんど受けないため、三極管よりも安定性の低い電源でも動作させることができる。
• 五極管と三極管（および四極管）は、陽極電圧が一定に保たれている場合、グリッド（一方）入力電圧と陽極出力電流の間に本質的に類似した関係を持ち、つまり、ほぼ二乗法則の関係になります。

五極管は、当初は民生用ラジオ受信機に用いられた。よく知られた五極管の一つであるEF50は、第二次世界大戦勃発前に設計され、レーダー装置をはじめとする軍用電子機器に広く使用された。五極管は、連合国側の電子機器における優位性を確立する上で重要な役割を果たした。

コロッサスコンピュータとマンチェスターベビーは、多数のEF36五極管を使用していた。^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}その後、7AK7管はコンピュータ機器での使用を目的として特別に開発された。^{[ 20 ]}

第二次世界大戦後、五極管はテレビ受信機、特にEF50の後継機であるEF80に広く使用されました。真空管は1960年代にトランジスタに取って代わられましたが、高出力無線送信機や、（その独特の真空管サウンドのため）ハイエンドおよびプロ用オーディオ機器、マイクロフォンプリアンプ、エレキギターアンプなど、特定の用途では現在も使用されています。旧ソ連諸国には大量の備蓄があり、 GU-50送信管のように、本来は別の用途向けに設計されたもののオーディオ用途に転用されたものも含め、こうした機器の供給が継続的に行われています。

五極管は、スクリーングリッド（グリッド2）を陽極（プレート）に接続することができ、その場合、特性が同等の通常の三極管（陽極抵抗が低く、μが低く、ノイズが低く、駆動電圧が高くなる）に戻ります。このデバイスは「三極管接続」または「三極管接続」と呼ばれます。これは、三極管パワーアンプの望ましい「音質」を得るために、オーディオ愛好家向けの五極管アンプ回路のオプションとして提供されることがあります。スクリーングリッドの電力または電圧定格を超えないように、また局部発振を防ぐために、スクリーングリッドに直列に抵抗器を挿入することができます。三極管接続は、「真の」パワー三極管のコストを避けたいオーディオ愛好家にとって便利なオプションです。

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