Diodos de vaco

El diodo de vaco, as como otros componentes de su misma generacin para los que se utiliza la denominacin comn de vlvulas o tubos de vaco, aprovecha para su funcin la propiedad que tienen algunos materiales de producir una emisin de electrones, cuando estn sometidos a una temperatura prxima a la de incandescencia, que se alcanza entre,33

el rojo y el rojo blanco, siendo esta ltima la que tiene cualquier bombilla usada para el alumbrado ordinario. Tanto las bombillas como las vlvulas, funcionan en un ambiente exento de aire, debido a que a estas temperaturas tan elevadas se producirla una oxidacin muy rpida del material y se destruiran rpidamente, esto se consigue introduciendo todas las partes de la vlvula en una cpsula de vidrio transparente a la que se extrae el aire y se sella posteriormente.La emisin de electrones del ctodo o filamento se recoge en una lmina conductora que envuelve a este elemento y separada a una cierta distancia, denominada nodo o placa, para lo que hay que someterla a una tensin positiva con respecto al ctodo, lo que la permite atraer a los electrones (con carga negativa), establecindose una corriente elctrica entre ambos, a travs del vaco.Corriente que circula por el diodo de vaco durante la rectificacin: A) En la alternancia positiva existe paso de corriente. B) En la negativa el diodo se bloquea.Dibujo esquemtico de la disposicin del filamento y placa en un diodo de vaco.

corriente por ser en estas ocasiones el nodo ms negativo que el ctodo y no es capaz de atraer electrones. La corriente resultante ser pulsante, ya que slo circular en determinados momentos, pero mediante los dispositivos y circuitos adecuados situados a continuacin puede ser convertida en una corriente continua constante.Los modernos diodos semiconductores, que presentan un comportamiento anlogo ante la corriente elctrica estn compuestos por dos zonas de material semiconductor (silicio, germanio, etc.) formando lo que se denomina una unin P-N. Para ello el material de la zona P est tratado qumica y trmicamente con objeto de difundir sobre el otro, cuyos tomos tengan una escasez o defecto de electrones; al material de la zona N se le agrega otro que presenta un exceso de electrones, empleando el mismo procedimiento, quedando ambos en contacto fsico y elctrico. A cada una de estas zonas o pedazos de material se le agrega un terminal de conexin en forma de hilo y el conjunto se asla elctricamente del exterior mediante un recubrimiento de vidrio o resina plstica.Entre las dos partes de la unin P-N y en la zona de contacto entre ambas, se produce una regin denominada de transicin, donde se genera una pequea diferencia de potencial, de forma que la zona N queda a una tensin ms alta que la P, con lo que no puede efectuarse ningn paso de electrones de una a la otra. Si se aplica una tensin exterior con el positivo aplicado a la zona P y el negativo a la N, una pequea parte de ella se emplear en vencer la diferencia de potencial anterior, con lo que ambas partes quedarn niveladas en tensin y el resto, producir una corriente elctrica entre ambas zonas, circulando los electrones de la zona N a la P y la corriente del lado P al N. Lgicamente, si la tensin externa se aplica en sentido contrario, con el positivo a la zona N y el negativo a la zona P, a la pequea tensin que exista entre ellas se le sumar la exterior y no se producir ninguna circulacin de corriente.Como puede observarse, este diodo puede ser aplicado de una forma anloga al de vaco para la conversin de corriente alterna en continua. Este tipo de diodo, que es el que se emplea actualmente, casi en exclusiva,

Diodo semiconductor formado mediante una unin P-N. Obsrvese la zona de transicin con la acumulacin de cargas que la polariza inversamente, segun se muestra en la curva de tensin.Moderno diodo de vaco. Este modelo se emplea en aplicaciones de alta tension. La conexion de la placa se realiza por la parte superior.lo que hay que someterla a una tensin positiva con respecto al ctodo, lo que la permite atraer a los electrones (con carga negativa), establecindose una corriente elctrica entre ambos, a travs del vaco.A pesar de que esta corriente formada en la vlvula presenta un sentido de circulacin de cargas negativas entre el ctodo y el nodo, se utiliza en la prctica el sentido contrario, o circulacin de cargas positivas de nodo a ctodo. Como lgicamente, este diodo de vaco no permite el paso de corriente en sentidocontrario al descrito, se obtiene la propiedad, muy interesante en la prctica, de realizar la conversin de corriente alterna en continua, tal como se mencion anteriormente; a este procedimiento se le denomina rectificacin.En efecto, si se aplica a este diodo una tensin alterna, nicamente se producir circulacin de corriente en las ocasiones en que el nodo sea ms positivo que el ctodo, es decir, en las alternancias positivas, quedando bloqueado en las alternancias negativas, lo que impide el paso de laDiodos semiconductores34

GRACIAS al descubrimientode la vlvula o lmpara de vaco, a principios del presente siglo, ha sido posible el desarrollo de la industria electrnica actual.Una vez conocido el funcionamiento de la vlvula de dos electrodos o diodo, explicada en pginas anteriores, cuya funcin principal es la rectificacin de corrientes alternas, puede analizarse con detalle la forma de trabajo del resto de vlvulas, ya que parten de los mismos principios fsicos.La lmpara triodo, descubierta por el ingeniero norteamericano Lee de Forest, est compuesta por un diodo al que se le aade un nuevo electrodo en forma de malla situado entre el filamento o ctodo y la placa, al que se le conoce con el nombre de rejilla. La corriente de la vlvula, formada por los electrones que desprende el ctodo por efecto termoinico, tiene ahora que atravesar esta rejilla para poder alcanzar la placa. Entonces, si a la conexin exterior de esta rejilla se aplica una determinada tensin con respecto al ctodo, se producir un cierto efecto sobre la corriente. Si la tensin es muy negativa la influencia sobre la corriente ser tal que llegar a impedir su paso, debido al efecto de repulsin electrosttica entre la rejilla y los electrones que contienen carga negativa. Al ir aumentando esta tensin, hacindose ms positiva, la corriente empezar a circular atravesndola hasta que llegar un momento en que la tensin pasar de negativa a Positiva y como consecuencia se empezar a establecer una cierta corriente de rejilla ya que ahora sta ser capaz de atraer los electrones. Se observa que a partir de este momento, si se sigue aumentando la tensin, dejar de crecer la corriente que alcanza la placa ya que la rejilla se lleva una parte cada vez mayor de ella.Amplificacin de tensinvlvula, mediante el efecto de una determinada tensin.Si la tensin aplicada en la rejilla es una seal elctrica, se podr modular la intensidad de la corriente de la vlvula, obedeciendo a las variaciones que imponga aqulla. Esta corriente producir sobre una resistencia conectada externamente a la placa una determinada tensin variable, similar en su forma a la de entrada pero con un nivel bastante mayor. En definitiva, se ha obtenido una amplificacin.Como conclusin, se puede afirmar que este nuevo electrodo (rejilla) es capaz de controlar la corriente de laLos valores ms habituales de esteVariacin de tensin de placaVariacin de tensin de rejillaSe puede definir, entonces, un factor que exprese la magnitud de esta amplifiacin. Se obtiene dividiendo la variacin que se observa en la tensin de placa por la variacin de la tensin de rejilla que la ha producido. Se le representa con la letra u (mu). Factor de amplificacin (,u) =Vlvula triodo C347, de gran tamao que corresponde a uno de los primeros modelos empleados.Vlvulas de vacoInterior de una vlvula triodo. Estn representados todos los electrodos que contiene.Otro modelo de vlvula triodo de un tamao algo menor, tambin de la primera poca.Esquema de funcionamiento de una vlvula diodo con la resistencia de carga R.

Para conocer completamente el comportamiento de un tipo de triodo determinado se utilizan unas curvas caractersticas que representan la forma en que varia la corriente de placa en funcin de la tensin aplicada a la misma y a la rejilla. Estas curvas se denominan caractersticas de placa y se emplean para poder situar el triodo en el punto de funcionamiento ento ms adecuado, dependiendo ste de la funcin concreta que se desee. Supongamos que se quiere emplear un triodo como amplificador, segn el esquema representado en la figura, con una tensin + V = 300 V. Un punto de funcionamiento adecuado podra conseguirse con una tensin de placa de 150 V, entonces sobre la resistencia de carga Rp de 50 K debe de caer una tensin de 300 V 150 V = 150 V, por lo tanto la corriente de150 V placa debe de ser Ip 50 K= 3 mA. Observando las curvas caracterstica se ve que este punto necesita una tensin de rejilla Vi- = 6 V. Como esta tensin est definida con respecto al ctodo, puede obtenerse colocando una resistencia entre' ste y masa, sobre la que circule la corriente principal, haciendo as que la tensin del ctodo sea de +6 V y conectando la rejilla a la tensin de masa a travs de una resistencia de alto valor sobre la que no se producir ninguna cada de tensin por no pasar ninguna corriente por ella. De esta forma se habr conseguido que la rejilla sea 6 V ms negativa que el ctodo.La resistencia conectada a ste se calcula dividiendo la tensin que seTres tipos de vlvulas, de una poca algo ms reciente. Son, de izquierda a derecha la CL4 (pentodo), ECH3 (triodo-hexodo) y AF7 (pentodo). La conexin superior corresponde a la rejilla.Los tamaos de las vlvulas se fueron reduciendo al pasar el tiempo y se agruparon varias funciones en el mismo recinto. De izquierda a derecha la 6Q7, la 12SQ7, la 6SQ7 con funciones semejantes (doble diodo-triodo.Resistencia de placa (rp) =Variacin de tensin de placaVariacin de corriente de placaDependiendo del triodo empleado, este valor estar comprendido entre 500 y 100 KFuncionamiento del triodo con diferentes tensiones de rejilla. a) Polarizacin normal con una dbil tensin negativa de rejilla (M). b) Si se aumenta la tensin negativa (Vr2) no llegar corriente a la placa. c) Si la tensin se hace positiva (Vr3) circular corriente de rejilla.Polarizacin de una vlvula triodo a) El punto de funcionamiento se obtiene con Rr, Rp y Rc. b) Representacin del punto de funcionamiento sobre las curvas caractersticas.Curvas caractersticas52

causa de la aparicin de los transistores que presentan un tamao considerablemente inferior, funcionan a temperaturas ms bajas, ya que no requieren corriente de caldeo de ctodo y no necesitan altas tensiones de polarizacin, lo que redunda en una mayor seguridad de funcionamiento, eliminando los riesgos sobre las personas, derivados de una falsa maniobra durante las fases de pesta en marcha o de reparacin de averas.El empleo en la prctica de las vlvulas se ha reducido notablemente, apara comprender su funcin es preciso primero analizar lo que ocurre cuando los electrones alcanzan la Placa a gran velocidad. En el momento de la incidencia pueden rebotar o bien producir una emisin secundaria de nuevos electrones, desprendidos de la superficie de aqulla. Estos electrones son capaces de retroceder hasta la rejilla-pantalla y ser absorbidos por sta dando lugar a una -corriente adicional de pantalla. Puede suceder, entonces, que en algunos momentos la corriente de placa disminuya por esta causa, produciendo Distorsin en la seal que est siendo amplificada. La rejilla-supresora evita este fenmeno, ya que est conectada internamente al ctodo, con loquiere obtener por la corriente total de la vlvula,Tomando como base la vlvula triodo y aadiendo nuevos electrodos en forma de rejillas, aparecieron posteriormente en el mercado nuevos ti-Dos de vlvulas (tetrodos, pentodos, nexodos, heptodos). Tambin existen vlvulas dobles dentro de la misma ampolla de vidrio, siendo las ms comunes las combinaciones doble iodo, doble diodo-triodo y la triodo-pentodo. La vlvula tetrodo dispone -e una rejilla adicional denominada rejilla-pantalla, prxima a la placa, -uya misin es la de reducir el efecto condensador o capacidad parsita que se produce entre la rejilla principal o de mando y el nodo. Esta capa--dad, en un triodo normal es del orden de 10 pF y gracias a la pantalla se deduce a una milsima parte, facilitando el empleo en altas frecuencias. :En la vlvula pentodo se intercala una rejilla ms entre la pantalla y la placa, denominada rejilla-supresora.Vc6 VRc =------- = --------- =2K. Ip 3 mALa resistencia Rr, adems de la funcin anterior tambin sirve como resistencia de escape en aquellos momentos en que la rejilla se haga Positiva a causa de la seal aplicada y se establezca una corriente.por ltimo, conviene recordar que a pesar de que la corriente de electrones fluye de ctodo a nodo, el sentido de circulacin tomado es el inverso, es decir, del positivo de la .vente hacia la masa.Vlvulas de ms electrodosEmisin secundariaOtros modelos actuales de vlvulas. Son los tipos ECC85 (triodo-pentodo) y la EAA91 (doble diodo).que su tensin ser bastante negativa impidiendo el paso de corriente secundaria. Las rejillas adicionales que poseen las vlvulas hexodo y heptodo se emplean como rejillas de mando adicionales para conseguir efectos de mezcla o heterodinacin de seales.UtilizacinLa fotografa muestra la progresiva miniaturizacin, a la derecha, estn los modelos: 75 (doble diodo-triodo) 12SQ7 (doble diodotriodo), PCF80 (triodo-pentodo), EAA91 (doble diodo) y un transistor con cpsula TO-5.Smbolos empleados para las vlvulas triodo, tetrodo y pentodo.Vlvulas que se emplean actualmente para algunos receptores de televisin. Son los modelos PL36 y PL504 ambas del tipo pentodo.