VALVOLA TERMOIONICA

La valvola termoionica è costituita da un involucro di vetro (in alcuni modelli è di metallo o di ceramica), nel quale è stato creato il vuoto. All’interno dell’involucro si trova un filamento metallico che viene portato all’incandescenza (tra i 1.000 e i 3.000 °C) tramite corrente elettrica. All’interno dell’involucro si trovano anche uno o più elementi metallici (a forma di griglia o di schermi), collegabili dall’esterno. Il filamento metallico, o meglio un tubicino metallico che lo avvolge, nel caso di riscaldamento indiretto, è chiamato catodo. L’elemento metallico più esterno è chiamato anodo. Eventuali elementi intermedi sono chiamati griglie.

Approfondimento

La valvola termoionica (o tubo a vuoto) è stato il primo componente elettronico “attivo”. “Attivo” perché è un componente che, grazie a una fonte esterna di energia, è in grado di amplificare un segnale.
Il principio di funzionamento è quello dell’emissione termoionica: ogni metallo, soprattutto ad alte temperature, emette elettroni, cariche elettriche elementari di segno negativo. Se il catodo è polarizzato negativamente rispetto all’anodo, ovvero se il catodo è collegato al polo negativo di una batteria e l’anodo a quello positivo, si stabilirà un flusso di elettroni, ossia una corrente elettrica, tra catodo e anodo (perché gli elettroni vengono attratti dall’anodo). Se la polarizzazione è opposta, nessuna corrente elettrica passerà tra catodo e anodo, perché l’anodo respingerà gli elettroni. Il risultato è un dispositivo in grado di far passare la corrente in un solo senso (diodo), usato principalmente come rivelatore o come raddrizzatore.
Il flusso di elettroni, inoltre, può essere controllato applicando una tensione ad una griglia metallica (griglia controllo) collocata tra catodo e anodo; tensioni negative ridurranno il flusso di elettroni, tensioni positive lo aumenteranno. Nasce così il triodo, il primo dispositivo amplificatore.
L’effetto dell’emissione termoionica di elettroni da parte di metalli portati all’incandescenza era già stato scoperto in Inghilterra nel 1873 e fu quindi studiato attentamente dall’inglese Owen Willans Richardson. Fu un altro inglese, John Ambrose Fleming, che inventò il diodo nel 1904 e un inventore americano, Lee De Forest, a inventare il triodo nel 1906. Guglielmo Marconi fu tra i primi a riconoscere l’importanza dei tubi termoionici e a farne uso nei suoi apparati rice-trasmittenti.
Durante la seconda guerra mondiale furono realizzati tubi termoionici per applicazioni militari, miniaturizzati e contenuti in involucri di metallo, più robusti e che potevano sostenere urti notevoli.
Sino agli anni Sessanta, tubi termoionici di vari tipi venivano impiegati in gran quantità in apparecchiature elettroniche quali ricevitori e trasmettitori radio, televisori e, in generale, in tutti i tipi di amplificatori di segnali elettrici. Anche i primi calcolatori elettronici furono realizzati interamente mediante tubi termoionici. L’invenzione della valvola termoionica rese possibile il passaggio dalla radiotelegrafia alla radiofonia, poiché, amplificando i segnali
elettrici, permetteva di trasmettere non più solo impulsi telegrafici, ma anche voci e suoni, inaugurando così l’era dei mass media.
L’ENIAC, il primo calcolatore interamente elettronico, funzionava per merito di 17468 tubi termoionici (equivalenti ad altrettanti transistor) e utilizzava 160 kW di potenza elettrica praticamente solo per tenerli accesi.