Quali sono le basi della tensione anodica?
La tensione anodica è il concetto che fa funzionare la tecnologia del tubo a vuoto. È ciò che rende le valvole a vuoto in grado di svolgere le loro due principali funzioni di amplificazione e rettifica. La tecnologia dei semiconduttori è resa possibile da questo.
Se un pezzo di metallo viene riscaldato, emette elettroni, che portano una carica elettrica negativa. Le particelle cariche sono attratte da particelle che trasportano una carica opposta e respingono quelle con una carica simile. Quando un pezzo di metallo emette elettroni, trasporta una carica positiva rispetto a quegli elettroni. Questo fa sì che gli elettroni ritornino al metallo, perché sono attratti dalla sua carica opposta. Ciò si traduce in una nuvola di elettroni attorno al metallo, nota come carica spaziale.
Un tubo a vuoto sfrutta questo effetto e contiene una piastra metallica chiamata catodo, che viene riscaldata. Viene aggiunta una seconda piastra metallica, chiamata anodo, e quando viene applicata una carica positiva all'anodo, attrae gli elettroni emessi dal catodo e la corrente scorre attraverso il tubo del vuoto. Questa carica applicata è chiamata tensione anodica e, quando è positiva, fa sì che la corrente scorra più velocemente e viene chiamata polarizzazione diretta. Quando la tensione dell'anodo è negativa, si oppone al flusso di corrente e si chiama polarizzazione inversa. Quest'ultima proprietà, che consente alla corrente di fluire in una sola direzione attraverso il tubo del vuoto, si chiama rettifica.
Un tubo con due piastre è chiamato un diodo. L'aggiunta di una terza piastra nel mezzo produce un triodo e consente al tubo di amplificare un segnale elettrico. Questa terza piastra è chiamata griglia di controllo ed è una rete di fili che gli elettroni attraversano nel loro cammino dal catodo all'anodo. La griglia è più vicina al catodo, quindi qualsiasi tensione applicata alla griglia ingrandisce gli effetti della creazione o della contrapposizione del flusso di corrente. Quindi, piccole modifiche alla tensione di rete creano maggiori variazioni nel flusso di corrente attraverso il tubo.
Un problema con questo design è che, poiché la corrente viene amplificata attraverso il tubo, provoca cambiamenti nella tensione dell'anodo. Questo a sua volta influenza la corrente dell'anodo e impedisce al tubo di amplificarsi al massimo del suo potenziale. Un quarto elemento, chiamato griglia dello schermo, è stato aggiunto per ridurre al minimo questo effetto.
La griglia dello schermo ha creato un nuovo problema, tuttavia: quando la tensione dell'anodo diminuisce rispetto alla tensione della griglia dello schermo, gli elettroni fluiscono dall'anodo alla griglia dello schermo. Ciò ha causato un segnale di uscita distorto. La soluzione era quella di aggiungere un'altra griglia, chiamata griglia soppressore. È polarizzato alla stessa tensione del catodo e respinge qualsiasi emissione dall'anodo. Questo tipo di tubo a vuoto a cinque elementi è chiamato pentodo.
I transistor sono semiconduttori a tre elementi che funzionano in modo simile a un triodo, sebbene i nomi attuali "anodo" e "catodo" siano usati solo in alcuni tipi di transistor. Il transistor unijunction programmabile ne è un esempio. I semiconduttori svolgono le stesse funzioni di amplificazione e rettifica, ma la loro capacità di farlo in un pacchetto molto più piccolo e con requisiti di alimentazione inferiori è ciò che consente le moderne tecnologie elettroniche e informatiche.