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Funcionamiento de la válvula de vacío

n las lámparas incandescentes normales, la corriente eléctrica fuerza a los electrones a saltar de la banda de valencia a la de conducción, desprendiéndose energía (luz) y originando una nube de electrones alrededor del filamento. Al estar el interior de la ampolla de vidrio en vacío, los electrones se pueden mover en libertad, sin chocar con los átomos de gas existentes en la atmósfera.

El descubrimiento de Fleming consistió en colocar otro filamento dentro de la ampolla pero sin calentarlo. Si este filamento se ponía a un potencial positivo con respecto al caliente, la carga positiva atraía a los electrones, originando flujo de corriente, pero si el potencial era negativo, repelía a los electrones y se interrumpía la corriente. De este modo construyó el diodo de vacío. Permitía el paso de la corriente en un sentido, pero no en el otro.

La primera mejora que se hizo al dispositivo fue la separación del elemento calentador y del elemento emisor de electrones. Por un lado se colocó una resistencia calefactora que calentaba al filamento, al lado del cual se hallaba. Este filamento recibía aparte un flujo de corriente que era el que se controlaba. De este modo se podían manejar corrientes pequeñas que por sí solas no lograban calentar el filamento. El elemento emisor de electrones se denominó cátodo y el receptor ánodo.

La válvula de vacío funcionando como diodo en su versión mejorada, consiste en un cátodo emisor de electrones que es calentado mediante una resistencia calefactora, y un ánodo frío que actúa como receptor de los electrones. Cuando se aplica un potencial positivo al ánodo, éste atrae los electrones y por tanto se produce un flujo de corriente, pero si se invierte la polaridad de la fuente y se aplica al ánodo un potencial negativo, entonces los electrones son repelidos y por tanto la conducción se interrumpe. En esta situación, la válvula actúa como un diodo, es decir, permite la conducción en un sentido pero la impide en el contrario.

Los amplificadores se lograron con los triodos. Consistían en diodos convencionales a los que se les añadía otro elemento muy cerca del cátodo. Este elemento se denomina rejilla, y como su nombre indica, tiene un gran número de agujeros. Al estar muy cerca del cátodo, se consigue que corrientes muy pequeñas produzcan un flujo muy elevado de electrones. Éstos se aceleran hacia la rejilla, pero al estar agujereada, la mayor parte la atraviesan y llegan al ánodo. El efecto resultante es una corriente eléctrica proporcional a la existente en la rejilla, pero superior. Es decir, se amplifica la corriente.

El triodo es una válvula diodo a la cual se le ha añadido una rejilla que permite la amplificación y control de los electrones

Posteriormente se obtuvieron válvulas más complejas con diversas rejillas que permitían un mayor control de la corriente, son los tetrodos, pentodos, etc. Pero todas emplean los mismos principios que el triodo.

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