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13.2: Historia temprana del tubo

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    Thomas Edison, ese prolífico inventor estadounidense, a menudo se le atribuye la invención de la lámpara incandescente. Con mayor precisión, se podría decir que Edison fue el hombre que perfeccionó la lámpara incandescente. El exitoso diseño de Edison de 1879 fue precedido en realidad por 77 años por el científico británico Sir Humphry Davy, quien primero demostró el principio de usar corriente eléctrica para calentar una delgada tira de metal (llamada “filamento”) hasta el punto de incandescencia (resplandeciente blanco caliente).

    Edison pudo lograr su éxito colocando su filamento (hecho de hilo de coser carbonizado) dentro de una bombilla de vidrio transparente de la que se había eliminado el aire a la fuerza. En este vacío, el filamento podría brillar a temperaturas candentes sin ser consumido por la combustión:

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    En el curso de su experimentación (en algún momento alrededor de 1883), Edison colocó una tira de metal dentro de una bombilla de vidrio evacuada (al vacío) junto con el filamento. Entre esta tira metálica y una de las conexiones de filamento, sujetó un amperímetro sensible. Lo que encontró fue que los electrones fluirían a través del medidor cada vez que el filamento estaba caliente pero cesaba cuando el filamento se enfriaba:

    03002.png

    El filamento candente en la lámpara de Edison estaba liberando electrones libres en el vacío de la lámpara, esos electrones encontrando su camino hacia la tira metálica, a través del galvanómetro, y de vuelta al filamento. Su curiosidad despertó, Edison luego conectó una batería de bastante alto voltaje en el circuito del galvanómetro para ayudar a la pequeña corriente:

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    Efectivamente, la presencia de la batería creó una corriente mucho mayor desde el filamento hasta la tira metálica. Sin embargo, cuando se dio la vuelta a la batería, ¡había poca o ninguna corriente en absoluto!

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    En efecto, ¡lo que Edison se había topado era con un diodo! Desafortunadamente, no vio un uso práctico para tal dispositivo y procedió con más refinamientos en el diseño de su lámpara.

    El flujo de electrones unidireccional de este dispositivo (conocido como el Efecto Edison) siguió siendo una curiosidad hasta que J. A. Fleming experimentó con su uso en 1895. Fleming comercializó su dispositivo como una “válvula”, iniciando una nueva área de estudio en circuitos eléctricos. Los diodos de tubo de vacío, las “válvulas” de Fleming no son una excepción, no son capaces de manejar grandes cantidades de corriente, por lo que la invención de Fleming no era práctica para cualquier aplicación en alimentación de CA, solo para pequeñas señales eléctricas.

    Entonces en 1906, otro inventor llamado Lee De Forest comenzó a jugar con el “Efecto Edison”, viendo qué más se podía ganar del fenómeno. Al hacerlo, hizo un descubrimiento sorprendente: al colocar una pantalla metálica entre el filamento resplandeciente y la tira metálica (que a estas alturas había tomado la forma de una placa para mayor superficie), la corriente de electrones que fluía de filamento a placa podría regularse mediante la aplicación de una pequeña tensión entre los pantalla metálica y el filamento:

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    De Forest llamó a esta pantalla metálica entre filamento y placa una rejilla. No era solo la cantidad de voltaje entre la red y el filamento lo que controlaba la corriente de filamento a placa, también era la polaridad. Un voltaje negativo aplicado a la red con respecto al filamento tendería a estrangular el flujo natural de electrones, mientras que un voltaje positivo tendería a mejorar el flujo. Aunque había cierta cantidad de corriente a través de la red, era muy pequeña; mucho más pequeña que la corriente a través de la placa.

    Quizás lo más importante fue su descubrimiento de que las pequeñas cantidades de voltaje de red y corriente de red estaban teniendo grandes efectos en la cantidad de voltaje de placa (con respecto al filamento) y corriente de placa. Al agregar la rejilla a la “válvula” de Fleming, De Forest había hecho que la válvula fuera ajustable: ahora funcionaba como un dispositivo amplificador, por lo que una pequeña señal eléctrica podría tomar el control de una mayor cantidad eléctrica.

    El equivalente semiconductor más cercano al tubo Audion, y a todos sus equivalentes de tubo más modernos, es un MOSFET tipo D de canal n. Es un dispositivo controlado por voltaje con una gran ganancia de corriente.

    Al llamar a su invento el “Audion”, lo aplicó vigorosamente al desarrollo de la tecnología de las comunicaciones. En 1912 vendió los derechos de su tubo Audion como amplificador de señal telefónica a la American Telephone and Telegraph Company (AT y T), lo que hizo práctica la comunicación telefónica de larga distancia. Al año siguiente, demostró el uso de un tubo Audion para generar señales de CA de radiofrecuencia. En 1915 logró la notable hazaña de transmitir señales de voz vía radio desde Arlington, Virginia a París, y en 1916 inauguró la primera emisión de noticias radiofónicas. Tales logros le valieron a De Forest el título de “Padre de la Radio” en América.

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