El triodo

El tubo Audion de De Forest llegó a ser conocido como el tubo triodo porque tenía tres elementos:filamento, rejilla y placa (así como el "di" en el nombre diodo se refiere a dos elementos:filamento y placa). Los desarrollos posteriores en la tecnología de tubos de diodos llevaron al refinamiento del emisor de electrones:en lugar de usar el filamento directamente como elemento emisor, el filamento podría calentar otra tira de metal llamada cátodo.

Este refinamiento fue necesario para evitar algunos efectos no deseados de un filamento incandescente como emisor de electrones. Primero, un filamento experimenta una caída de voltaje a lo largo de su longitud, ya que la corriente supera la resistencia del material del filamento y disipa la energía térmica. Esto significaba que el potencial de voltaje entre diferentes puntos a lo largo de la longitud del alambre de filamento y otros elementos del tubo no sería constante. Por esta y otras razones similares, la corriente alterna utilizada como fuente de energía para calentar el hilo de filamento tendería a introducir "ruido" de CA no deseado en el resto del circuito del tubo. Además, el área de superficie de un filamento delgado estaba limitada en el mejor de los casos, y el área de superficie limitada en el elemento emisor de electrones tiende a colocar un límite correspondiente en la capacidad de transporte de corriente del tubo.

El cátodo era un cilindro de metal delgado que encajaba perfectamente sobre el alambre retorcido del filamento. El cilindro del cátodo sería calentado por el alambre de filamento lo suficiente como para emitir electrones libremente, sin los efectos secundarios indeseables de llevar realmente la corriente de calentamiento como tenía que hacerlo el alambre de filamento. El símbolo del tubo para un triodo con un cátodo calentado indirectamente se ve así:

Dado que el filamento es necesario para todos los tipos de tubos de vacío, excepto para unos pocos, a menudo se omite en el símbolo por simplicidad, o puede estar incluido en el dibujo pero sin conexiones de alimentación dibujadas a él:

Se muestra un circuito de triodo simple para ilustrar su funcionamiento básico como amplificador:

La señal de CA de bajo voltaje conectada entre la rejilla y el cátodo suprime alternativamente y luego mejora el flujo de electrones entre el cátodo y la placa. Esto provoca un cambio de voltaje en la salida del circuito (entre la placa y el cátodo). Las magnitudes de voltaje y corriente CA en la rejilla del tubo son generalmente bastante pequeñas en comparación con la variación de voltaje y corriente en el circuito de la placa. Por lo tanto, el triodo funciona como un amplificador de la señal de CA entrante (tomando energía de CC de alto voltaje y alta corriente suministrada desde la gran fuente de CC a la derecha y "estrangulándola" por medio de la conductividad controlada del tubo).

En el triodo, la cantidad de corriente del cátodo a la placa (la corriente "controlada" es una función tanto del voltaje de la red al cátodo (la señal de control) como del voltaje de la placa al cátodo (la fuerza electromotriz disponible para empujar electrones a través del vacío). Desafortunadamente, ninguna de estas variables independientes tiene un efecto puramente lineal sobre la cantidad de corriente a través del dispositivo (a menudo denominada simplemente "corriente de placa"). Es decir, la corriente de triodo no necesariamente responde en forma directa , de manera proporcional a los voltajes aplicados.

En este circuito amplificador particular, las no linealidades se componen, ya que el voltaje de la placa (con respecto al cátodo) cambia junto con el voltaje de la red (también con respecto al cátodo) a medida que el tubo regula la corriente de la placa. El resultado será una forma de onda de voltaje de salida que no se parece precisamente a la forma de onda del voltaje de entrada. En otras palabras, la peculiaridad del tubo triodo y la dinámica de este circuito en particular distorsionarán la forma de la onda. Si realmente quisiéramos complicarnos en cómo lo expresamos, podríamos decir que el tubo introduce armónicos al no reproducir exactamente la forma de onda de entrada.

Otro problema con el comportamiento de los triodos es el de la capacitancia parásita. Recuerde que cada vez que tengamos dos superficies conductoras separadas por un medio aislante, se formará un condensador. Cualquier voltaje entre esas dos superficies conductoras generará un campo eléctrico dentro de esa región aislante, potencialmente almacenando energía e introduciendo reactancia en un circuito. Tal es el caso del triodo, más problemático entre la rejilla y la placa. Es como si hubiera pequeños condensadores conectados entre los pares de elementos en el tubo:

Ahora, esta capacitancia parásita es bastante pequeña y las impedancias reactivas suelen ser altas . Por lo general, es decir, a menos que se trate de radiofrecuencias. Como vimos con el tubo Audion de De Forest, la radio fue probablemente la aplicación principal de esta nueva tecnología, por lo que estas "diminutas" capacitancias se convirtieron en algo más que un problema potencial. Otro refinamiento en la tecnología de tubos fue necesario para superar las limitaciones del triodo.