Che cos'è un tubo a vuoto?
Prima di essere sostituiti da transistor e circuiti integrati, i tubi del vuoto (valvole termioniche) venivano utilizzati principalmente in dispositivi elettronici come televisori, radio e computer. Sono ancora in uso oggi in alcuni dispositivi specializzati.
L'invenzione dei tubi a vuoto risale all'osservazione del cosiddetto effetto Edison, un'osservazione fatta da Thomas Edison. Edison ha notato che la corrente scorre tra il filamento di una lampada a incandescenza e una piastra all'interno del vuoto, quando la piastra è collegata all'estremità positiva del filamento.
Poiché i primi computer funzionavano con tubi a vuoto anziché con i chip di oggi, un singolo computer doveva contenere migliaia di tubi a vuoto e poteva riempire un'intera stanza. I primi amplificatori stereo utilizzavano anche valvole a vuoto e ancora oggi alcuni audiofili li preferiscono perché producono meno distorsioni. I tubi a vuoto sono ancora utilizzati in alcuni amplificatori per chitarra elettrica. Inoltre, i tubi vengono ancora utilizzati in alcune applicazioni militari, poiché l'elettronica dei tubi non è influenzata dalle onde radio prodotte dalle esplosioni atomiche.
I tubi del vuoto sono generalmente chiusi in un involucro di vetro, sebbene alcuni tubi utilizzino invece ceramica o metallo. Nella sua progettazione di base del diodo, il tubo o l'involucro è sigillato per creare un vuoto. Gli elettrodi all'interno della busta sono collegati ai cavi, che fuoriescono dalla busta e si inseriscono in una presa. Un tubo a vuoto di base contiene filamenti all'interno dell'involucro, simili a quelli di una lampadina. I filamenti vengono riscaldati e quindi rilasciano elettroni, creando una nuvola di elettroni caricata negativamente. Gli elettroni vengono attratti da un anodo, o piccola piastra metallica, all'interno del tubo, che è caricato positivamente e viene stabilito un flusso unidirezionale tra il filamento e la piastra.
Un elettrodo aggiuntivo sotto forma di una piccola griglia simile a uno schermo è talvolta contenuto nel tubo, che viene quindi chiamato un triodo, che è più efficiente e in grado di amplificare la tensione. Quando la tensione viene applicata alla griglia, il flusso tra il filamento e la piastra può essere variato. Oltre a diodi e triodi, sono seguite ulteriori innovazioni, tra cui tetrodi, esodi, eptodi e octodi, progettati per una varietà di applicazioni speciali e per ridurre al minimo la distorsione. Alcuni tubi a vuoto combinano la funzione di due o più diodi o triodi in una singola unità.
Uno dei principali svantaggi dei tubi a vuoto è che il filamento diventa instabile nel tempo. Inoltre, se l'aria fuoriesce nel tubo, l'ossigeno reagirà con il filamento caldo e lo danneggerà. Le proprietà di un tubo cambieranno con l'età, motivo per cui i primi televisori a tubo sottovuoto dovevano essere regolati spesso per produrre una buona immagine.