¿Cuáles son los fundamentos del voltaje del ánodo?
El voltaje anódico es el concepto que hace que funcione la tecnología de tubos de vacío. Es lo que hace que los tubos de vacío puedan realizar sus dos funciones principales de amplificación y rectificación. La tecnología de semiconductores es posible gracias a esto.
Si una pieza de metal se calienta, emite electrones, que llevan una carga eléctrica negativa. Las partículas cargadas son atraídas por partículas que llevan una carga opuesta y repelen a las que tienen una carga similar. Cuando una pieza de metal emite electrones, lleva una carga positiva con respecto a esos electrones. Esto hace que los electrones regresen al metal, porque se sienten atraídos por su carga opuesta. Esto da como resultado una nube de electrones alrededor del metal, lo que se conoce como carga espacial.
Un tubo de vacío aprovecha este efecto y contiene una placa de metal llamada cátodo, que se calienta. Se agrega una segunda placa de metal, llamada ánodo, y cuando se aplica una carga positiva al ánodo, atrae los electrones emitidos por el cátodo y la corriente fluye a través del tubo de vacío. Esta carga aplicada se denomina voltaje anódico y, cuando es positiva, hace que la corriente fluya más rápido y se denomina polarización directa. Cuando el voltaje del ánodo es negativo, se opone al flujo de corriente y se llama polarización inversa. Esta última propiedad, que permite que la corriente fluya en una sola dirección a través del tubo de vacío, se llama rectificación.
Un tubo con dos placas se llama diodo. Agregar una tercera placa en el medio produce un triodo y permite que el tubo amplifique una señal eléctrica. Esta tercera placa se llama rejilla de control y es una malla de cables por la que pasan los electrones en su camino desde el cátodo al ánodo. La red está más cerca del cátodo, por lo que cualquier voltaje aplicado a la red aumenta los efectos de crear u oponerse al flujo de corriente. Por lo tanto, pequeños cambios en el voltaje de la red crean cambios más grandes en el flujo de corriente a través del tubo.
Un problema con este diseño es que, a medida que la corriente se amplifica a través del tubo, causa cambios en el voltaje del ánodo. Esto a su vez afecta la corriente del ánodo y evita que el tubo se amplifique a su máximo potencial. Se agregó un cuarto elemento, llamado cuadrícula de pantalla, para minimizar este efecto.
Sin embargo, la rejilla de la pantalla creó un nuevo problema: cuando el voltaje del ánodo iría por debajo del voltaje de la rejilla de la pantalla, los electrones fluirían del ánodo a la rejilla de la pantalla. Esto causó una señal de salida distorsionada. La solución fue agregar otra grilla, llamada grilla supresora. Está polarizado al mismo voltaje que el cátodo y repele cualquier emisión del ánodo. Este tipo de tubo de vacío de cinco elementos se llama pentodo.
Los transistores son semiconductores de tres elementos que funcionan de manera similar a un triodo, aunque los nombres reales "ánodo" y "cátodo" se usan solo en ciertos tipos de transistores. El transistor programable unijunction es uno de esos ejemplos. Los semiconductores cumplen las mismas funciones de amplificación y rectificación, pero su capacidad para hacerlo en un paquete mucho más pequeño y con menores requisitos de potencia es lo que permite las modernas tecnologías electrónicas y informáticas.