tubo electrónico

Un tubo electrónico es una envoltura de vidrio o metal sellada que contiene dos o más electrodos que manipulan un flujo de electrones que atraviesa un vacío, gas inerte o vapor. El tipo más simple, un diodo, tiene un cátodo calentado que emite electrones y un ánodo que los recolecta; los tubos más complejos añaden rejillas para controlar el flujo de electrones. Esta función de control hizo que los tubos fueran esenciales para la radio, la televisión, el radar y las primeras computadoras antes de que los semiconductores de estado sólido desplazaran la mayoría de las aplicaciones. Los tubos todavía cumplen funciones de nicho en la transmisión de radio de alta potencia, la amplificación de audio y equipos industriales especializados donde su robustez y resistencia a la radiación son importantes.

Los tubos electrónicos se presentan en varias familias. Los diodos rectifican la corriente alterna a continua. Los triodos amplifican señales débiles utilizando una rejilla de control entre el cátodo y el ánodo para modular el flujo de electrones. Los pentodos añaden múltiples rejillas para mejorar la ganancia y reducir la retroalimentación no deseada; dominaron los equipos de radio y audio de mediados del siglo XX. Los tiratrones contienen una trayectoria de descarga de gas controlada por rejilla y actúan como interruptores electrónicos rápidos. Los magnetrones generan energía de microondas a través de la interacción de electrones con campos magnéticos y aparecen en radares y calentadores industriales de microondas. Los tubos de rayos catódicos (CRT) dirigen haces de electrones para pintar imágenes en una pantalla fosforescente.

La presión interna del tubo determina su comportamiento. Los tubos de alto vacío contienen solo gas residual a presiones inferiores a 0.01 pascal y se utilizan para amplificación de alta frecuencia. Los tubos llenos de gas operan a presiones de 10 a 100 pascal y conducen la corriente más fácilmente; aparecen en reguladores de voltaje y circuitos de conmutación. Los tubos llenos de vapor, particularmente los de vapor de mercurio, eran comunes en pilas rectificadoras de alta potencia para accionamientos de motores industriales antes de la llegada de los reemplazos de semiconductores.

Instalación y modos de falla

Los tubos se montan en zócalos estandarizados (octal, noval, compactron y otros) que permiten una rápida extracción y reemplazo sin soldadura. La envoltura de vidrio del tubo debe estar intacta; incluso pequeñas grietas permiten la entrada de aire, destruyendo el vacío y deteniendo el funcionamiento normal. Los cátodos se degradan por la emisión de electrones; después de años de uso, la emisión disminuye hasta que la amplificación se vuelve deficiente o cesa. El filamento del calentador puede quemarse y abrirse. El arco entre electrodos, a menudo provocado por un voltaje excesivo o un choque mecánico, puede agrietar el tubo o soldar los electrodos.

El término tubo electrónico surgió como una etiqueta genérica para distinguir los dispositivos de vacío y gas de las alternativas de semiconductores. Nombres más antiguos como tubo de vacío y tubo de radio persisten en los países de habla inglesa, mientras que válvula termoiónica sigue siendo estándar en el uso británico y de la Commonwealth, lo que refleja el papel del tubo como un dispositivo de control unidireccional análogo a una válvula mecánica. Los equipos industriales desde la década de 1930 hasta la de 1970 dependían de fuentes de alimentación, circuitos de control e instrumentación basados en tubos; las piezas de repuesto siguen estando disponibles a través de proveedores especializados a pesar de la antigüedad de los dispositivos.