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Sobre la Historia de la Electrónica en el Primer Centenario de su Nacimiento: La Era Termoiónica Juan Carlos A. Floriani, Member, IEEE ResumenEn el presente trabajo se hace una descripción histórica del proceso de desarrollo de la electrónica en su primera parte: la era termoiónica. Se describen las contribuciones de los tres autores principales que dieron origen a la misma : Edison, Fleming y De Forest. Se describe además la contribución hecha por la física y se proponen algunos de los desarrollos más importantes en su fase de madurez como el tetrodo, pentodo, thyratrón, magnetrón y el klystron. En todos los casos se da una breve descripción técnica de los mismos acompañada de la información histórica relacionada con la fecha y autoría de cada desarrollo. Se propone además, en forma breve, el rol de las vávulas en la actualidad. Palabras clavesElectrónica termoiónica, Historia de la electrónica. I. INTRODUCCIÓN En la actualidad, la palabra electrónica está directamente asociada con las computadoras, televisores, teléfonos celulares, etc. En realidad para hablar de electrónica es necesario recordar que dicha rama de la ingeniería sienta sus bases en la teoría del electromagnetismo y los circuitos eléctricos. Por lo tanto desde B. Franklin (1706-1790) hasta B. D. H. Tellegen cuando en 1952 publicó su teorema [1], contribuyeron en alguna medida. Para una breve reseña histórica sobre el electromagnetismo y los circuitos eléctricos se sugiere la bibliografía [2]. Pero el inicio del desarrollo especifico de la electrónica aparece en 1883 cuando T. A. Edison descubre la emisión termoiónica o efecto Edison. Sin embargo, la gestación de la misma se produce en 1904 cuando Sir J. A. Fleming propone el diodo o válvula de Fleming. Finalmente, nace e inicia el recorrido de un largo camino dos años más tarde, cuando en 1906 L. De Forest propone el triodo o Audion, como él lo llamaba. Diferentes son las “importantes” contribuciones que la electrónica termoiónica propuso en su desarrollo en el transcurso de los años. Muchas de esas aplicaciones existen en el presente, con las obvias actualizaciones tecnológicas, como por ejemplo: la telefonía inalámbrica, la radio, la televisión (1927), etc. Quizás la contribución menos conocida por los jóvenes sea la computadora Mark 1, desarrollada en 1944 por la IBM y la Universidad de Harvard. Esta computadora fue reemplazada en 1947 por una versión mejorada denominada ENIAC, desarrollada por la Universidad de Pennsylvania. El autor recuerda que su abuelo materno escuchaba música en una radio multibanda, de dimensiones imponentes, alimentada con una batería de 6V . . Este aparato pertenecía, tecnológicamente, a la era termoiónica. Otro hecho importante El autor pertenece a San Lorenzo, 2821 Santa Fe, Argentina (e-mail: [email protected]). fue la lectura de la serie Electrónica Básica [3], durante el período de escuela secundaria, sumado a algunas aplicaciones vistas en la universidad. Estos hechos explican el deseo de brindar un humilde pero bien merecido homenaje (en español) a los pioneros de la electrónica, en el primer centenario de su nacimiento 1906-2006. II. CONTRIBUCIÓN DE EDISON Thomas Alva Edison [4]. En el año 1883, el inventor estadounidense Thomas Alva Edison (1847-1931) trabajaba en un experimento con lámparas incandescentes en las cuales utilizaba un filamento de carbón. Estos filamentos se rompían con mucha facilidad ya que estaban formados por hilos muy finos. Su objetivo era encontrar un sistema que le permitiera aumentar la vida útil de las lámparas. Para lograr esto, Edison construyó un soporte metálico que conectó al frágil filamento mediante partes aisladoras [3]. A partir de este hecho surgen diferentes versiones sobre el descubrimiento de la emisión termoiónica, que es esencialmente la emisión de electrones por un cuerpo sobrecalentado. Por ejemplo en [3], se afirma que: por razones que se desconocen, Edison conectó el soporte metálico al terminal positivo de la batería que alimentaba la lámpara, como se muestra en la figura 1. Sorprendido, observó que circulaba corriente. Otros autores afirman que: el carbón que se desprendía del filamento se depositaba en la superficie interna de la ampolla de vidrio de la lampara ennegreciéndola. Por tal razón, Edison decidió generar una “absorción” de estas partículas mediante una “atracción electrostática” (polarización eléctrica), observando que circulaba corriente en modo permanente. Delogne en [5], afirma que el descubrimiento fue hecho sin la introducción de una tensión (batería) en el circuito (ver fig. 1). En la época de Edison, los circuitos eléctricos funcionaban con el positivo a masa, por lo tanto es posible que su intensión haya sido conectar el hilo metálico del soporte a masa. De todo esto no se logra entender con precisión si Edison comprendió que se trataba de cargas eléctricas y que estas eran 240 IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 4, NO. 4, JUNE 2006

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  • Sobre la Historia de la Electrnica en el PrimerCentenario de su Nacimiento: La Era Termoinica

    Juan Carlos A. Floriani, Member, IEEE

    ResumenEn el presente trabajo se hace una descripcin histricadel proceso de desarrollo de la electrnica en su primera parte: laera termoinica. Se describen las contribuciones de los tresautores principales que dieron origen a la misma : Edison,Fleming y De Forest. Se describe adems la contribucin hechapor la fsica y se proponen algunos de los desarrollos msimportantes en su fase de madurez como el tetrodo, pentodo,thyratrn, magnetrn y el klystron. En todos los casos se da unabreve descripcin tcnica de los mismos acompaada de lainformacin histrica relacionada con la fecha y autora de cadadesarrollo. Se propone adems, en forma breve, el rol de lasvvulas en la actualidad.

    Palabras clavesElectrnica termoinica, Historia de laelectrnica.

    I. INTRODUCCIN

    En la actualidad, la palabra electrnica est directamenteasociada con las computadoras, televisores, telfonoscelulares, etc. En realidad para hablar de electrnica esnecesario recordar que dicha rama de la ingeniera sienta susbases en la teora del electromagnetismo y los circuitoselctricos. Por lo tanto desde B. Franklin (1706-1790) hasta B.D. H. Tellegen cuando en 1952 public su teorema [1],contribuyeron en alguna medida. Para una breve reseahistrica sobre el electromagnetismo y los circuitos elctricosse sugiere la bibliografa [2].

    Pero el inicio del desarrollo especifico de la electrnicaaparece en 1883 cuando T. A. Edison descubre la emisintermoinica o efecto Edison. Sin embargo, la gestacin de lamisma se produce en 1904 cuando Sir J. A. Fleming proponeel diodo o vlvula de Fleming. Finalmente, nace e inicia elrecorrido de un largo camino dos aos ms tarde, cuando en1906 L. De Forest propone el triodo o Audion, como l lollamaba.

    Diferentes son las importantes contribuciones que laelectrnica termoinica propuso en su desarrollo en eltranscurso de los aos. Muchas de esas aplicaciones existen enel presente, con las obvias actualizaciones tecnolgicas, comopor ejemplo: la telefona inalmbrica, la radio, la televisin(1927), etc. Quizs la contribucin menos conocida por losjvenes sea la computadora Mark 1, desarrollada en 1944 porla IBM y la Universidad de Harvard. Esta computadora fuereemplazada en 1947 por una versin mejorada denominadaENIAC, desarrollada por la Universidad de Pennsylvania.

    El autor recuerda que su abuelo materno escuchaba msicaen una radio multibanda, de dimensiones imponentes,alimentada con una batera de 6V.. Este aparato perteneca,tecnolgicamente, a la era termoinica. Otro hecho importante

    El autor pertenece a San Lorenzo, 2821 Santa Fe, Argentina (e-mail:[email protected]).

    fue la lectura de la serie Electrnica Bsica [3], durante elperodo de escuela secundaria, sumado a algunas aplicacionesvistas en la universidad. Estos hechos explican el deseo debrindar un humilde pero bien merecido homenaje (en espaol)a los pioneros de la electrnica, en el primer centenario de sunacimiento 1906-2006.

    II. CONTRIBUCIN DE EDISON

    Thomas Alva Edison [4].

    En el ao 1883, el inventor estadounidense Thomas AlvaEdison (1847-1931) trabajaba en un experimento con lmparasincandescentes en las cuales utilizaba un filamento de carbn.Estos filamentos se rompan con mucha facilidad ya queestaban formados por hilos muy finos. Su objetivo eraencontrar un sistema que le permitiera aumentar la vida til delas lmparas. Para lograr esto, Edison construy un soportemetlico que conect al frgil filamento mediante partesaisladoras [3].

    A partir de este hecho surgen diferentes versiones sobre eldescubrimiento de la emisin termoinica, que esesencialmente la emisin de electrones por un cuerposobrecalentado. Por ejemplo en [3], se afirma que: por razonesque se desconocen, Edison conect el soporte metlico alterminal positivo de la batera que alimentaba la lmpara,como se muestra en la figura 1. Sorprendido, observ quecirculaba corriente. Otros autores afirman que: el carbn quese desprenda del filamento se depositaba en la superficieinterna de la ampolla de vidrio de la lampara ennegrecindola.Por tal razn, Edison decidi generar una absorcin de estaspartculas mediante una atraccin electrosttica(polarizacin elctrica), observando que circulaba corriente enmodo permanente. Delogne en [5], afirma que eldescubrimiento fue hecho sin la introduccin de una tensin(batera) en el circuito (ver fig. 1). En la poca de Edison, loscircuitos elctricos funcionaban con el positivo a masa, por lotanto es posible que su intensin haya sido conectar el hilometlico del soporte a masa.

    De todo esto no se logra entender con precisin si Edisoncomprendi que se trataba de cargas elctricas y que estas eran

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  • negativas. Todo hace suponer que efectivamente logrcomprender este hecho bsico, lo que seguramente nocomprendi es el origen de tales cargas, cosa que sucedi conposterioridad al 1883, y menos aun que se trataba deelectrones. Solo 21 aos ms tarde, Fleming pudo demostrar laimportancia aplicativa de esta corriente. A decir verdad unaaplicacin importante ya exista y es precedente a Fleming, setrata del tubo de rayos catdicos (TRC) inventado por el fsicoalemn K. F. Braun1 (1850-1918) en 1897.

    Fig. 1. Lmpara de Edison [3].

    III. CONTRIBUCIN DE FLEMING

    John Ambrose Fleming [6].

    En 1889, el ingeniero y fsico ingls Sir John AmbroseFleming (1849-1945) de la Universidad de Londres, inicia unaserie de investigaciones sobre el efecto Edison o emisintermoinica. En 1904, propone el diodo termoinico ovlvula de Fleming. El nombre vlvula surge por lasimilitud con las vlvulas mecnicas, debido a la propiedad deconducir corriente en un solo sentido [3], [6], [7].

    La vlvula de Fleming consista bsicamente de un bulbode vidrio el cual encerraba un filamento de carbn otungsteno, con un segundo electrodo formado inicialmente porun hilo metlico arrollado alrededor del filamento sincontacto entre ellos, que haca las veces de placa.Posteriormente, fue reemplazado por un cilindro metlico(fig. 2 (a) y (b)). El filamento cumpla adems la funcin dectodo, el cual al calentarse por el paso de una corrienteelctrica generaba la nube electrnica debida a la emisin 1 En 1909, Braun recibi el Premio Nobel de fsica junto al italiano G.Marconi, por el desarrollo de la telegrafa sin hilos.

    termoinica. El cilindro metlico o placa era accesible desdeun lateral del bulbo de vidrio.

    Contrariamente, el diodo moderno posee dos electrodosseparados para las funciones de filamento y ctodo,respectivamente. Esta separacin permite generar circuitoselctricos aislados entre filamento y ctodo, adems es posiblemejorar la emisin del ctodo. En la figura 2, se pueden verdetalles constructivos y los correspondientes smbolos.

    IV. CONTRIBUCIN DE De FOREST

    Lee De forest con su Audion [5].

    En 1906 el ingeniero estadounidense Lee De Forest (1873-1961) propone y patenta el Audion (posteriormente llamadotriodo), una versin modificada del diodo de Fleming, con elagregado de un electrodo de control o grilla (ver fig. 3).

    Sin embargo, la publicacin del invento tuvo lugar en 1914por razones de patente [5], [8]. De los contenidos del artculode De Forest no surge con claridad cuales fueron los motivosque lo llevaron a generar una modificacin del diodo deFleming. Evidentemente se trataba de una necesidad decontrol del flujo de electrones al interno del dispositivo,para a su vez lograr un control de la corriente de placa.Probablemente la aplicacin ms lgica sea como interruptorde corriente (relay no mecnico), para ser usado en telegrafay telefona, campos en los cuales De Forest trabajaba en lapoca.

    Sin duda De Forest conoca al momento de la publicacin,adems de la propiedad detectora, la propiedad amplificadoradel dispositivo. Esto surge de manera evidente a partir delttulo de su trabajo [8]. En tal publicacin se muestranaplicaciones de un cierto desarrollo tecnolgico, como porejemplo amplificadores de dos y tres etapas (ver figura 3). Ental figura se observa adems el tipo de polarizacin bsicausada (comprese con la fig. 4), adems del ctodo yfilamento en un nico electrodo.

    El Audion de De Forest gener una serie de controversiascon Fleming atribuyndose ambos la propiedad intelectual deldesarrollo, dado que Fleming sostena que el Audion era undiodo modificado. De un rpido anlisis surge inmediatamentela diferencia ms evidente entre estos dispositivos ya que eltriodo (o Audion) posee un electrodo de control, el diodo no.En la figura 4, se muestra el circuito de polarizacin del triodoy la caracterstica de salida.

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  • (a) (b)

    Placa

    Filamento

    (c) (d)

    Placa

    Ctodo

    Filamento

    (e)

    Fig. 2. (a)Vlvula de Fleming [6], (b)-(c)Detalle constructivo [3] y smbolo de un diodo tipo Fleming. (d)-(e) Detalle constructivo [3] y smbolo del diodomoderno.

    Fig. 3. Circuito del amplificador de De Forest [8] y detalles constructivos de un triodo moderno [3].

    Placa

    Ctodo

    GrillaSeal

    Salida

    +B

    -

    Tensin de Placa [V]

    Cor

    rient

    e de

    Pla

    ca [m

    A]

    5

    10

    15

    100 200 300

    Tensin degrilla Vg = -1 V

    Vg = -3 VVg = -5 V

    Vg = -7 VVg = -9 V

    Fig. 4. Polarizacin de un triodo y caracterstica de salida.

    V. CONTRIBUCIN PARALELA DE LA FSICA

    Cuando Edison descubre la emisin termoinica, en 1883,seguramente no tena la mnima nocin de que se trataba deelectrones y tampoco que posean masa (por lo menos concerteza cientfica). El nombre electrn le fue dado por el fsicoingles G. J. Stoney (1826-1911) en 1891 y fue descubierto en1897 por el fsico ingles J. J. Thomson (1856-1940), en unexperimento orientado a encontrar la relacin me delmismo. Para este experimento, Thomson utiliz un tubo derayos catdicos, que a su vez emplea la emisin termoinicapara su funcionamiento [9].

    La determinacin directa del valor de la carga del electrnfue hecha por varios investigadores en diferentes trabajos. Porejemplo, la determinacin de la carga elemental en formadirecta fue hecha por Townsend en 1897, por J. J. Thomsonen 1898 y por H. A. Wilson en 1903. Algunos autoresatribuyen la medida de e a Ch. T. R. Wilson en 1913. En 1917,R. A. Millikan2 (1868-1953) midi la constante e y el valorobtenido fue 191059.1 coulombs. La carga negativa del

    2 Por este trabajo y otros, Millikan recibi el Premio Nobel de fsica en 1923.

    electrn fue demostrada por el fsico francs J. B. Perrin(1870-1942). El valor actual de la misma es

    1910602.1 coulombs y se debe a los experimentos deHopper y Laby en 1941 [9].

    En 1901 aparece el primer trabajo que da una descripcincuantitativa del fenmeno de emisin termoinica y es debidaal fsico ingls O. W. Richardson (1879-1959) quien estableceuna relacin entre la cantidad de electrones emitidos y latemperatura:

    TRW

    em

    TRnN

    =2

    en la cual: N es el nmero de electrones emitidos por unidadde superficie; T es la temperatura absoluta; n nmero deelectrones libres en el metal; R es la constante del gas para unelectrn (constante de Boltzman); m es la masa del electrn[10].

    Si los electrones estn animados de una cierta energacintica, producen una corriente elctrica. La expresin deRichardson que relaciona la corriente (de saturacin) con latemperatura es [10]:

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  • Tb

    TRW

    eTqAemTRnqi

    ==

    2

    con: carga del electrn; q valor de la superficie emisora (enlas ecuaciones se mantiene la simbologa original de lareferencia). Esta ley fue posteriormente mejorada por S.Dushman, como sigue:

    Tb

    eTAi0

    21

    =

    con 1A y 0b , constantes.La representacin grfica de la expresin de Richardson3,

    se muestra en la figura 5.

    Temperatura

    Cor

    rient

    e

    Fig. 5. Representacin grfica de la ley de Richardson [10].

    El segundo fenmeno de emisin que aparece en el mundode la fsica, es el efecto fotoelctrico, observado por primeravez en 1887 por el fsico alemn H. R. Hertz (1857-1894). Enun experimento con ondas electromagnticas , Hertz observque cuando una superficie metlica es excitada con luz de granintensidad, algunas cargas elctricas o portadores o iones (elelectrn todava no haba sido descubierto) reciban energasuficiente como para escapar de la superficie metlica y crearuna corriente elctrica. Este fenmeno de difcil comprensina la poca, fue explicado en 1905 por A. Eisntein (1879-1955)utilizando conceptos de mecnica cuntica (introducidos en1900 por M. Planck4 (1858-1947)) [11]. En la famosaecuacin del efecto fotoelctrico:

    0hvWhv MAX +=el trmino 0hv recibe el nombre de funcin de trabajo de lasuperficie; fsicamente equivale a la energa que necesita elelectrn para alcanzar la superficie metlica y escapar de ella.Esta teora explica adems la emisin termoinica, en la cualla energa de los electrones es obtenida por agitacin trmicade las partculas que conforman el metal, debido a su altatemperatura. Diferentes experimentos confirmaron que laenerga mnima necesaria para el escape coincida con lafuncin de trabajo fotoelctrico, para una misma superficie.

    Por lo tanto a esta altura de los acontecimientos ya setenan los instrumentos para la explicacin fsica de la emisintermoinica de electrones y adems se conocan lascaractersticas de estos (1883-1905).

    3 Por la realizacin de estos trabajos, Richardson recibi el Premio Nobel defsica en 1928.4 Por estos trabajos Planck y Einstein recibieron el Premio Nobel de fsica en1918 y 1921, respectivamente.

    Pero Fleming y De Forest aun no conocan la expresinanaltica de la ley que relacionaba la corriente y la tensin deplaca del diodo. Sin duda conocan la caracterstica obtenidapor medicin, dado que el diodo era usado en aplicacionesprcticas. En realidad, se conoca tambin la caracterstica deltriodo, como se explic. Los primeros trabajos quepropusieron una solucin a este problema, aparecieron en1911 [12] y 1913 [13], los cuales dieron el nombre a la ley deChild-Langmuir5 [14]-[17]:

    23

    PKP vGi =donde: Pi es la corriente de placa o nodo, PKv es la tensinentre nodo y ctodo aplicada al diodo, y G es una constantellamada perveancia, que depende de la configuracin delctodo, del material del mismo y de la temperatura de trabajo.Esta ley es vlida para dispositivos con electrodos planos,cuya representacin grfica se muestra en la figura 6.Obsrvese que la publicacin de los trabajos de Child yLangmuir es contempornea a la publicacin del trabajo de DeForest.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0 5 10 15 20Tensin de Placa [V]

    Cor

    rient

    e de

    Pla

    ca [m

    A]

    Tensinde filamento: 6,3 V

    Tensinde filamento: 2 V

    Fig. 6. Caracterstica de salida del diodo.

    La dependencia de la perveancia con la temperatura generala saturacin, efecto que aparece principalmente cuando elfilamento es polarizado con baja tensin (ver fig. 6)

    Para electrodos cilndricos la ley es similar, siendopropuesta en 1923 [18]. La ley de Child-Langmuir es validatambin para el triodo, pero la corriente es adems funcin dela tensin de grilla:

    ( ) 23GKPKP vvGi +=con 0> y 0GKv .

    De todo lo anterior se deduce que para tener unacomprensin relativamente completa del fenmeno deemisin termoinica, aplicado a las vlvulas de vaco,debieron pasar 40 aos (1883-1923) y adems tal aporte esdebido en buena parte a los estudiosos de la fsica. A decirverdad algunas cuestiones siguieron siendo incgnitas hastalos aos 30, prcticamente hasta el final de la vida de Edison.

    VI. DESARROLLOS IMPORTANTES

    En la presente seccin se realiza una breve resea dealgunos de los tipos de tubos termoionicos desarrollados a

    5 Wiedemann y Ebert en [10], proponen una ley similar denominada ley deSchottky-Langmuir (p.502).

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  • partir del triodo. La misma est muy lejos de ser completa,pero pretende mencionar aquellos dispositivos mssignificativos, segn sus caractersticas aplicativas. En lasfiguras 7 y 8 se muestran algunos tipos de tubos termoinicosentre los tantos existentes.

    Fig. 7. Imagen de algunos tipos de tubos de vaco [3].

    Fig. 8. Diferentes tipos de tubos de vaco de construccin moderna.

    Tetrodo (1919). El triodo o Audion de De Forest es solo elprimer paso en el desarrollo de la electrnica ya que lejosestaba de ser el nico dispositivo de vaco que surgira. Elmismo era capaz de amplificar corriente, pero con limitacionessobre todo en altas frecuencias dada su gran capacidadinterelectrdica (nodo-grilla, grilla-ctodo y nodo-ctodo).Tales capacidades disminuyen la impedancia de entrada deltubo y la ganancia, al aumentar la frecuencia de trabajo [3],[14], [19].

    Durante la primera guerra mundial, el fsico suizo-alemnW. H. Schottky (1886-1976) de la empresa Siemens (autor deltrabajo que explica el efecto que usan los diodos schottky parasu funcionamiento), resuelve el problema explicado enprecedencia, agregando una segunda grilla entre la de controly el nodo o placa, llamada grilla pantalla [20]. De este modola capacidad entre grilla de control y placa es menor dado queresulta ser la capacidad equivalente de dos capacitores enserie. La grilla pantalla es polarizada a un potencial positivoinferior al potencial de placa. A este nuevo tubo de vaco se lollam tetrodo.

    La grilla pantalla trae aparejado un nuevo problemarelacionado con la emisin secundaria. Cuando un tubo devaco conduce normalmente, los electrones chocan con laplaca a gran velocidad produciendo el desprendimiento deotros electrones, los cuales generan la llamada emisinsecundaria. Tal emisin es mayor cundo mayor es elpotencial de placa [14]. Estos electrones son atrapados por la

    grilla pantalla (polarizada positivamente) aumentando lacorriente de la misma pero disminuyendo la corriente de placay provocando una caracterstica de salida del tubo como lamostrada en la figura 9.

    Pentodo (1926) Para lograr un funcionamiento correcto deltetrodo es necesario polarizar la placa con potencialesrelativamente altos, debido al efecto de la emisin secundaria.La solucin al problema que presenta el tetrodo, se logragregando una tercera grilla entre la placa y la grilla pantalla,llamada grilla supresora. A este tubo de vaco se lo llampentodo. Dicho dispositivo fue inventado y patentado en1926 por el ingeniero holands B. D. H. Tellegen (1900-1990)de la empresa Philips [21], autor del conocido teorema deredes [1], [2].

    La grilla supresora se polariza generalmente al mismopotencial del ctodo, por lo tanto es muy negativa respecto a laplaca. Con esto se logra que cualquier electrn en la zonaentre grilla supresora y placa sea repelido nuevamente hacia laplaca, eliminando el efecto de la emisin secundaria presenteen el tetrodo. La caracterstica de salida del pentodo es comola mostrada en la figura 10. Adems resulta un dispositivo conganancia muy superior a la de un triodo [3], [14].

    Con la aparicin del pentodo, el tetrodo prcticamente caeen desuso, surgiendo una amplia gama de pentodos para lasms variadas aplicaciones ya sea en tensiones, corrientes,frecuencias y potencias.

    El pentodo es el dispositivo que le permiti a la electrnicatermoinica llegar a su plena madurez, ya que conjuntamenteal triodo cubrieron la casi totalidad de las aplicacionesclsicas.

    Vlvulas gaseosa (1920). Los dispositivos considerados hastael momento son todos tubos de vaco, pero no son losnicos; se crearon adems los tubos gaseosos de ctodocaliente, los cuales contenan un gas como por ejemplo vaporde mercurio en equilibrio o argn [14], [22]. A esta clasepertenecen los diodos gaseosos que poseen una caractersticade salida de conduccin abrupta, es decir a partir de unacierta tensin de placa, la corriente crece abruptamente. Pordebajo de esta tensin, la corriente es de valor muy bajo onulo.

    Entre los distintos modelos de tubos gaseosos existenaquellos con grilla de control, llamados thyratrones. En estos,la grilla controla el instante de la entrada en conduccin deldispositivo, aplicando a la misma una tensin de polarizacinoportuna. Una vez que la vlvula entra en conduccin, latensin de grilla no tiene efecto sobre la corriente de placa.Estas vlvulas se usaban principalmente en aplicacionesindustriales, donde se requera realizar una rectificacincontrolada, etc. Los smbolos de estos tubos son iguales a lossmbolos del diodo y triodo, con el agregado de un punto en suinterior.

    Los estudios sobre el thyratron fueron comenzados en1914 por los americanos I. Langmuir (1881-1957) y S.Meikle, ambos pertenecientes a la empresa GE. La fecha deinvencin del mismo es atribuida al ao 1920. El primerdispositivo comercial aparece en 1928 [20].

    Magnetrn (1920). El magnetrn es una vlvula de vaco en lacual el flujo electrnico del ctodo est afectado por un campomagntico. El magnetrn de nodo dividido, est compuesto

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  • Seal

    GrillaControl

    SalidaGrilla

    Pantalla

    +B

    -0

    0 25 50 75 100 125 150 175 200

    Tensin de Placa [V]

    5

    10

    15

    Cor

    rient

    e de

    Pla

    ca [m

    A]

    Vg=-1V

    Vg=-3V

    Vg=-5V

    Fig. 9. Polarizacin de un tetrodo y caracterstica de salida.

    Seal

    SalidaGrilla

    Supresora

    +B

    -0

    5

    10

    15

    0 50 100 150 200 250 300 350 400

    Tensin de Placa [V]

    Cor

    rient

    e de

    Pla

    ca [m

    A]

    Vg = -5 V

    Vg = -3 V

    Vg = -1 V

    Fig. 10. Polarizacin de un pentodo y caracterstica de salida.

    nodos CtodoTrayectoriade los

    electrnes

    Fig. 11. Trayectoria de los electrones en un magnetrn de nodo dividido [14].

    por un ctodo o filamento, dos placas semicilndricas y uncampo magntico transversal al plano de la trayectoria de loselectrones [14]. Dicho campo magntico es generado por unimn permanente. Cuando las placas son positivas, loselectrones atrados por estas siguen trayectorias curvas. Si lasplacas son muy positivas la curvatura de estas trayectorias espequea, pero a tensiones ms bajas aumenta hasta quealcanzado un potencial crtico, con el cual los electronessiguen una trayectoria curva cerrada (cardioide) retornando alctodo. Tal efecto se muestra en la figura 11.El magnetrn de nodo dividido dej de usarse debido a surelativamente baja potencia. En 1940, J. Randall y H. Boot dela Universidad de Birmingham, desarrollaron el magnetrn decavidad [20], el cual genera potencias mayores y tieneespecial aplicacin en radar. Tal magnetrn posee un ciertonmero de cavidades semicirculares en lugar del nododividido, las cuales se comportan como resonadores decavidad generando impulsos de radiofrecuencia de granenerga. La precisin en frecuencia de esta vlvula es baja.

    Klystron (1937). En aplicaciones que utilizan muy altasfrecuencias (gigahertz), alta potencia y cuando el magnetrnresulta poco preciso, se usa el klystron. Este dispositivo si bienutiliza la emisin termoinica, su funcionamiento difieresubstancialmente respecto de los tubos de vaco tradicionales.

    Posee una serie de grillas entre las cuales se destacan lasdenominadas buncher y catcher [3], que se comportancomo resonadores de cavidad [19], [23]-[25]. Dicho tubopuede trabajar adems como amplificador. En la figura 12, semuestra el smbolo del klystron con la denominacin de loscorrespondientes electrodos.

    La invencin del klystron es atribuida a los autores de lareferencia [23], de la Universidad de Stanford en 1937 [20].

    Fig. 12. Smbolo y electrodos del Klystron [3].

    VII. LAS VLVULAS EN LA ACTUALIDAD

    En la actualidad las vlvulas termoinicas quedaronrelegadas a aplicaciones muy especficas, donde lossemiconductores no satisfacen las expectativas de los

    FLORIANI: ON THE HISTORY OF ELECTRONICS 245

    Ingrid Garrido Glz

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  • expertos, como por ejemplo en equipos de audio de altsimacalidad y derivados.

    Otra aplicacin en la cual se utilizan actualmente dichosdispositivos, es en estaciones transmisoras de grandespotencias como por ejemplo radio, televisin, etc. Las vlvulasutilizadas en tales aplicaciones pueden desarrollar potenciasdel orden de las centenas de kilowats [26].

    Quizs la aplicacin actual ms conocida de las vlvulassea en los modernos hornos a microondas en los cuales seutiliza el magnetrn, como oscilador de potencia.

    Contrariamente a cuanto se pudiera pensar, actualmente laelectrnica termoinica sigue teniendo un espacio en el campode la investigacin.

    VIII. CONCLUSIONES

    De hecho es posible afirmar que si bien el nacimiento de laelectrnica se debe fundamentalmente a las contribuciones deEdison, Fleming y De Forest, es este ltimo el verdaderoinventor de la misma, dado que su Audion fue el primerdispositivo que logr controlar corriente y amplificar,principios bsicos y esenciales de la electrnica. El diodo deFleming es considerado el primer tubo de vaco. Del TRC deBraun se puede decir que en el pasado le permiti a Thomsonla realizacin de los trabajos sobre el electrn y en el presenteforma parte de la base tecnolgica de la televisin y lacomputacin, entre otras aplicaciones.

    Cumplindose este ao el primer centenario de lainvencin de la electrnica, poco queda para agregar respectoa su importancia en el desarrollo de la vida moderna. Ms biensurgen preguntas, como por ejemplo: cmo sera la vidaactual sin la electrnica? Despus de la pregunta precedentesurge la siguiente: cul fue el invento ms importante del sigloXX? y si la duda contina, surge una nueva pregunta: elhombre moderno habra logrado el actual desarrollocientfico y tecnolgico sin la ayuda de la electrnica? Elautor desea expresar que segn su criterio, el invento haconsiderar es la electrnica en su conjunto, y no el triodo (oalgn otro dispositivo) en forma individual.

    REFERENCIAS

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    Amplifier, Jour. Appl. Phys. Vol. 10, N 5, pp.821-827, May 1939.[24] D. L. Webster, Cathode Ray Bunching, Jour. Appl. Phys. vol. 10, N 7,

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    12, pp.864-872, Dec. 1939.[26] http://www.cpii.com/eimac/

    Juan Carlos A. Floriani (M98) Naci en Santa Fe,Argentina; es Ingeniero en Electrnica por laUniversidad Tecnolgica Nacional (UTN), FacultadRegional Crdoba, Argentina, en 1985; Doctor enIngeniera Electrnica por el Politcnico de Miln,Italia, en 1997. Se desempe como asistente (JTP) enla asignatura Electrnica de Potencia en la UTN deCrdoba, Argentina, desde el 1986 al 1989. Desde el1999 al 2003 se desempe como profesor titularcontratado, en la Universidad Nacional del Litoral,Santa Fe, Argentina, en las asignaturas de electrnica

    pertenecientes a la carrera de Ingeniera Informtica. Desde 1989 al 1990 sedesempe como ingeniero de diseo en el campo de los Convertidores dePotencia por Conmutacin, en la empresa Selcom Elettronica de Bolonia,Italia. Desde el 1990 al 1996, se desempe como Ingeniero de diseo en elcampo de los Accionamientos para Motores Elctricos (Drives), en la empresaVickers Electric de Miln y Gnova, Italia (actualmente es un establecimientoperteneciente al grupo Moog).

    Su campo de investigacin est relacionado con la electrnica depotencia, los accionamientos para motores elctricos y el control aplicado.Adems es autor de un libro sobre fuentes conmutadas (SMPS).

    246 IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 4, NO. 4, JUNE 2006

    Ingrid Garrido Glz

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