INTRODUCCIÓN
TUBOS DE VACIO (BULBOS) Tubos de vacío son dispositivos electrónicos que consisten en una cápsula de vacío de acero o de vidrio, con dos o más electrodos entre los cuales pueden moverse libremente los electrones. El diodo de tubo de vacío fue desarrollado por el físico inglés John Ambrose Fleming. Contiene dos electrodos: el cátodo, un filamento caliente o un pequeño tubo de metal caliente que emite electrones a través de emisión termoiónica, y el ánodo, una placa que es el elemento colector de electrones.

En los diodos, los electrones emitidos por el cátodo son atraídos por la placa sólo cuando ésta es positiva con respecto al cátodo. Cuando la placa está cargada negativamente, no circula corriente por el tubo. Si se aplica un potencial alterno a la placa, la corriente pasará por el tubo solamente durante la mitad positiva del ciclo, actuando así como rectificador. Los diodos se emplean en la rectificación de corriente alterna. La introducción de un tercer electrodo, llamado rejilla, interpuesto entre el cátodo y el ánodo, forma un triodo, que ha sido durante muchos años el tubo base utilizado para la amplificación de corriente. El triodo fue inventado por el ingeniero estadounidense Lee De Forest en 1906. La rejilla es normalmente una red de cable fino que rodea al cátodo y su función es controlar el flujo de corriente.

Al alcanzar un potencial negativo determinado, la rejilla impide el flujo de electrones entre el cátodo y el ánodo. Con potenciales negativos más bajos el flujo de electrones depende del potencial de la rejilla. La capacidad de amplificación del triodo depende de los pequeños cambios de voltaje entre la rejilla y el cátodo, que a su vez causan grandes cambios en el número de electrones que alcanzan el ánodo. Con el paso del tiempo se han desarrollado tubos más complejos con rejillas adicionales que proporcionan mayor amplificación y realizan funciones específicas. Los tetrodos disponen de una rejilla adicional, próxima al ánodo, que forma una barrera electrostática entre el ánodo y la rejilla.

De esta forma previene la realimentación de la misma en aplicaciones de alta frecuencia. El pentodo dispone de tres rejillas entre el cátodo y el ánodo; la tercera rejilla, la más próxima al ánodo, refleja los electrones emitidos por el ánodo calentado por los impactos electrónicos cuando la corriente de electrones en el tubo es elevada. Los tubos con más rejillas, denominados hexodos, heptodos y octodos, se usan como convertidores y mezcladores de frecuencias en receptores de radio.

Juan Fleming (1849-1945). Ingeniero inglés. Trabajó con Maxwell, fue consultor de Edison y colaboró con Marconi. Edison había observado que si colocaba un alambre cerca del filamento caliente de uno de sus focos luminosos, pasaba algo de corriente eléctrica.

Fleming estudió este fenómeno tomando en cuenta el descubrimiento del electrón por Thomson. En un bulbo o tubo al vacío colocó un filamento (cátodo) y enfrente una placa (ánodo). Al colocar el cátodo al extremo negativo de una batería y el ánodo al positivo, observó que los electrones (negativos) que estaban en "ebullición" en el filamento caliente, al ser atraídos por la placa positiva, pasaban a través del vacío, produciendo una corriente eléctrica en el circuito.

Cuando el filamento se conectaba al polo positivo y la placa al negativo, los electrones (negativos) eran rechazados por la placa negativa y no pasaba corriente eléctrica.

Si el bulbo se conecta a un generador de voltaje alterno (que cambia constantemente de filamento negativo y placa positiva a lo opuesto y continúa cambiando sucesivamente), en este caso la corriente eléctrica circula sólo la mitad del tiempo, cuando el filamento es negativo y la placa positiva. En 1904, Fleming inventó este dispositivo que se llamó rectificador, y que transformaba una corriente eléctrica alterna en una corriente directa.

Lee De Forest (1873-1961). Inventor norteamericano. Entre el filamento y la placa de un rectificador de Fleming colocó una malla metálica que llamó reja y creó así el tríodo, que revolucionó la industria electrónica y cambió al mundo.

La corriente de electrones que se mueven del filamento a la placa puede controlarse con un voltaje o potencial que se aplique a la reja. Un potencial de la reja, variable y débil, puede transformarse en una variación del flujo de electrones que lleve asociada mucho más energía, o sea que el triodo es un amplificador de la señal aplicada a la reja. Si la reja la hacemos negativa respecto al cátodo, rechazará a los electrones que salen del filamento caliente y no los dejará pasar. Al ir aumentando el voltaje de la reja irá aumentando la corriente de electrones. La evolución del triodo, a partir del foco de Edison y del rectificador de Fleming, se muestra en la figura 34.

Figura 34. Evolución del foco de Edison al triodo de Lee de Forest.
(a) El filamento de Edison produce una nube de electrones.

(b) El rectificador de Fleming permite el paso de los electrones del filamento a la placa.

(c) Una señal de poca energía, aplicada a la reja del triodo, permite el paso, como si fuera una llave, de una corriente variable de electrones similar a una señal aplicada, pero con mucha energía.

Un símil de este amplificador podemos encontrarlo al girar la manivela de la llave de una manguera o de la compuerta de una presa. Casi sin esfuerzo podemos regular el tamaño del chorro de la manguera o del vertedor de la presa, que llevan asociados cambios muy grandes en la energía del chorro.

El triodo fue la base del desarrollo de la industria electrónica moderna. Gracias a él se desarrolló el radio, el cine sonoro, la televisión y las computadoras. Su reinado duró hasta que en 1948 el inglés Shockley inventó el transistor que realiza las mismas funciones que el triodo, pero que al no usar filamento es mucho más durable y se puede producir a un costo mucho menor.

Gracias a los triodos, la débil señal que se recibe en las antenas de los radios puede amplificarse y escucharse a través de una bocina, en vez de escucharse débilmente por medio de audífonos, como se hacía antiguamente.

Para aumentar su poder de control, a los bulbos se les aumentó el número de rejas, produciéndose los tetrodos y los pentodos