tubo de vacío

Un tubo de vacío es una ampolla de vidrio o metal evacuada que contiene electrodos que controlan el flujo de electrones a través de un espacio. La ausencia de aire permite que los electrones viajen sin obstáculos desde un cátodo caliente a un ánodo enfriado, donde su movimiento puede ser modulado por rejillas intermedias. Esta propiedad fundamental hizo de los tubos de vacío la base de toda amplificación y conmutación electrónica antes de que los dispositivos de estado sólido fueran viables en la década de 1960.

El cátodo se calienta (directa o indirectamente) a alrededor de 800 a 1.200 grados Celsius, lo que hace que los electrones se desprendan de su superficie en un proceso llamado emisión termoiónica. Estos electrones son atraídos a una placa de ánodo positiva. Al colocar una o más rejillas de control a voltaje negativo entre ellos, el tubo puede amplificar señales débiles o actuar como un interruptor. Los pentodos, que tienen tres rejillas, eran estándar para trabajos de audio y radio; los diodos (dos elementos) se usaban para la rectificación; los tiratrones contenían un gas y manejaban cargas de conmutación.

Las aplicaciones industriales dependieron de los tubos de vacío mucho después de que la electrónica de consumo pasara a los transistores. Los tubos de potencia con una potencia nominal de 100 a 5.000 vatios aparecen en transmisores de RF, equipos de calentamiento por inducción y generadores industriales. Un tubo transmisor grande podría medir 10 pulgadas de alto y pesar varios kilogramos. Estos tubos operan a 1.000 a 4.000 voltios y requieren una refrigeración sustancial, a menudo por aire forzado o agua circulante.

Fiabilidad y modos de fallo

La vida útil de un tubo de vacío es finita. Un filamento finalmente se debilita y se rompe, el gas puede filtrarse en la ampolla con los años, o el recubrimiento del cátodo se agota gradualmente. Un tubo defectuoso causa pérdida de salida, distorsión o apagado. Los diseñadores de equipos industriales hicieron que los tubos fueran intercambiables, con bases y configuraciones de pines estandarizadas, para que los equipos de mantenimiento pudieran reemplazarlos sin reelaborar todo el chasis.

La fabricación de tubos de vacío industriales continúa hoy en día en tiradas limitadas, principalmente en Rusia, China y Europa del Este. Los tubos de repuesto para equipos militares, médicos y de radiodifusión antiguos alcanzan precios altos. El término "tubo de vacío" es ahora en gran parte histórico; la tecnología sobrevive solo en aplicaciones especializadas donde las alternativas de estado sólido no pueden manejar los niveles de potencia, el rango de frecuencia o el voltaje requeridos.