Historia del diodo de vacío
El 16 de noviembre de 1904,
Sir John Ambrose Fleming inventó el primer diodo de vacío y también se llama válvula
de Fleming, la primera válvula termoiónica. En aquellos días no existía la unión
pn en el campo de la electrónica. A continuación, se muestra una figura
conceptual del diodo de vacío.
¿Cómo funciona el diodo de tubo de vacío?
Aquí el diodo de vacío funciona principalmente como un diodo moderno. Pero su tamaño es más grande. Consiste en un recipiente de vacío con cátodo y ánodo dentro. Este cátodo y ánodo están conectados a través de una fuente de voltaje.
El ánodo se aplica con voltaje positivo con respecto al cátodo. Funciona según
el principio de emisión termoiónica. Un filamento calienta este cátodo. Por lo
tanto, los electrones se emiten desde el cátodo y son atraídos hacia el ánodo. Si
el voltaje positivo aplicado en el ánodo no es suficiente, el ánodo no puede
atraer los electrones emitidos por el cátodo debido al filamento caliente. Como resultado, una nube de electrones se acumula en el espacio entre el cátodo y el ánodo. Esto se llama carga espacial. Debido a esta carga espacial, los electrones emitidos adicionales se derogan y vuelven al cátodo. Por lo tanto, prácticamente se detiene la emisión de electrones. No circula corriente por el circuito.
Si el voltaje aplicado entre el ánodo y el
cátodo se incrementa gradualmente, entonces más y más electrones de carga
espacial llegan al ánodo y crean espacio vacante para electrones emitidos
adicionales. Entonces, con el aumento de voltaje a través del ánodo y el
cátodo, podemos aumentar la tasa de emisión de electrones.
Al mismo tiempo, la carga
espacial se desvanece gradualmente, lo que significa que se neutraliza en el
ánodo. Una vez para cierto voltaje aplicado entre el ánodo y el cátodo, toda la
carga espacial se desvanece. No hay más obstrucción para la emisión de
electrones desde el cátodo. Luego, un haz de electrones comienza a fluir
libremente del cátodo al ánodo a través del espacio. Como resultado, la
corriente fluye del ánodo al cátodo.
Por otro lado, si el ánodo se vuelve negativo con respecto al cátodo, no hay emisión de electrones ya que está frío y no está caliente. Ahora los electrones emitidos por el cátodo calentado no llegan al ánodo. Debido a la repulsión del ánodo negativo, se acumulará una fuerte carga espacial entre el ánodo y el cátodo. Nuevamente, debido a la repulsión de esta carga espacial, todos los electrones emitidos nuevamente regresan al cátodo, por lo tanto, no se produce una emisión virtual y, por lo tanto, no fluye corriente en el circuito. Entonces, el diodo de vacío permite que la corriente fluya solo en una dirección.
Bajo polarización inversa, este diodo de vacío
no funciona. Este tubo de vacío fue el componente básico de la electrónica
durante la primera mitad del siglo XX. Estaba disponible y era común en el
circuito de radio, televisión, radar, refuerzo de sonido, sistema de grabación
de sonido, teléfono, computadoras analógicas y digitales, y control de procesos
industriales.
VI Características del diodo de vacío
Las características VI de
un diodo de vacío se muestran a continuación.
El tamaño de la carga espacial depende de la
emisión de electrones del cátodo durante la formación de la carga espacial. La
emisión de electrones depende además de la temperatura a la que se calienta el
cátodo. Por lo tanto, si la temperatura aumenta, la cantidad de carga espacial
también aumenta. Por lo tanto, el voltaje del ánodo requerido para neutralizar
la carga espacial también será mayor. Por lo tanto, el mismo diodo de vacío
tendrá diferentes gráficos de características VI a diferentes temperaturas del
cátodo. En la figura anterior hemos mostrado solo tres de ellos. Un gráfico
para T o C, uno para temperatura superior a T o C y otro para temperatura
inferior a T oC. Cuando el voltaje del ánodo aumenta
gradualmente desde cero, la corriente del ánodo al cátodo aumenta
proporcionalmente. Como la carga espacial limita la emisión del cátodo, la
corriente aumenta proporcionalmente con la disminución de la resistencia de la
carga espacial. Esta zona de las características se llama región de limitación
de carga espacial como se muestra en la figura. Después de que la carga
espacial se desvanece, la emisión de electrones se vuelve constante y depende
únicamente de la temperatura del cátodo. Aquí la corriente en el diodo de vacío
se satura. Cuando no se aplica voltaje al ánodo, no debe haber corriente en el
circuito, pero el caso real no es así. Debido a la fluctuación estadística en
la velocidad, algunos electrones son lo suficientemente energéticos como para
alcanzar el ánodo, incluso si no hay voltaje en el ánodo.
Uso de diodos de tubo de vacío
Poco a poco, el semiconductor de unión pn entró en el mercado y los tubos de vacío fueron reemplazados por ellos. La estructura más básica del tubo de vacío es el diodo de vacío. Todavía hoy en algún lugar los tubos de vacío se están utilizando ampliamente. Estos campos para la aplicación de los tubos de vacío están en
- Relojes atómicos
- Sistemas de audio
- Tableros de instrumentos
del coche
- Satélites de telefonía
celular
- Monitores de computadora
- Reproductores y grabadoras
de DVD
- Pruebas electromagnéticas
- Microscopios Electronicos
- Sistemas de descarga de
gas
- Láseres de gas
- Amplificadores de guitarra
- Radioaficionado
- Conmutación de circuitos
de alta velocidad
- Calefacción industrial
- Microscopios iónicos
- Sistemas de propulsión
iónica
- Láseres
- Pantallas LCD para
computadora
- Iluminación
- Sistemas de microondas
- Hornos de microondas
- Sistemas militares
- Componentes para teléfonos
móviles, Bluetooth y microondas con Wi-Fi
- Amplificadores de
instrumentos musicales
- Aceleradores de Partículas
- Tubos multiplicadores de
fotos
- Pantallas de panel de
plasma
- Sistemas de propulsión de
plasma
- Equipo de audio
profesional
- Sistemas de radar
- Comunicaciones por radio
- Estaciones de radio
- Estudios de grabación
- Colectores solares
- Sistemas de sonda
- Luces estroboscópicas
- Estaciones terrestres
satelitales
- Sistemas electrónicos de
vacío semiconductores
- Estaciones de TV
- Dispositivos electrónicos
de vacío
- Pantallas de panel de
vacío
Tipos de diodos de vacío
Los tubos de diodo de vacío se clasifican como
1.
Rango
de frecuencia inteligente (audio, radio, microondas)
2.
Clasificación
de potencia inteligente (señal pequeña, potencia de audio)
3.
Tipo
de cátodo / filamento inteligente (calentado indirectamente, calentado
directamente)
4.
Aplicación
inteligente (recepción de tubos, transmisión de tubos, amplificación o
conmutación)
5.
Parámetros
especializados sabios (larga vida, muy baja sensibilidad microfónica y
amplificación de audio de bajo ruido)
6.
Funciones
especializadas (detectores de luz o radiación, tubos de video)
