M023 - Válvula Eletrônica

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A Válvula Eletrônica

Nos Módulos anteriores nós já estudamos os Condutores , os Resistores e os Capacitores. Estes, junto com os Indutores (veremos mais adiante), formam os principais Componentes Passivos utilizados em eletrônica. Eles são chamados passivos porque não atuam sobre a intensidade da corrente que passa por eles. Esta corrente é simplesmente uma função da tensão que é aplicada ao componente. Nos Componentes Ativos você normalmente vai encontrar um Terminal de Controle que permite alterar a intensidade de corrente que circula pelo componente, em função de um Sinal de Controle.


Neste Módulo nós vamos estudar a Válvula Eletrônica. Ai você me pergunta:vale a pena estudar válvulas eletrônicas? Eu respondo que sim. Primeiro porque os componentes ativos mais modernos, como o transistor, imitam o funcionamento das válvulas e compreendê-las, facilita o estudo destes componentes.

As válvulas foram inventadas no começo dos anos 1900. Quem primeiro observou o fenômeno físico utilizado nas válvulas foi o inventor americano Thomas Edson, o mesmo da lâmpada. Ele observou que se introduzisse uma placa metálica dentro da lâmpada que ele acabara de inventar, era possível passar uma corrente elétrica entre o filamento e esta placa, desde que polarizasse a placa com uma tensão adequada positiva em relação ao filamento. Na figura 1 temos uma representação do experimento de Edson. Este fenômeno ficou conhecido como Efeito Edson

Fig 1

A corrente só circula se o filamento estiver aquecido e se a polaridade da fonte B2 for a mostrada na figura 1. A placa tem de ser polarizada com uma tensão positiva em relação ao filamento. Na época, Edson não conseguiu explicar completamente o fenômeno (eles não tinham conhecimento do elétron e da estrutura dos átomos) mas criou o conceito de portadores de carga.

Pouco tempo depois, o físico inglês J.A. Fleming, aproveitando os experimentos de Edson, inventou o primeiro componente eletrônico ativo prático: o diodo. A figura 2 representa o diodo inventado por Fleming:

Fig 2

O funcionamento deste componente é simples. Todo o conjunto, filamento, catodo e anodo, está dentro do tubo de vidro e no vácuo. Ao se ligar o filamento, ele aquece a placa metálica chamada de catodo. Este aquecimento provoca o desprendimento de elétrons da superfície do catodo que passam a ficar livres no vácuo.

Quando se polariza o anodo com uma tensão positiva em relação ao catodo, este passa a atrair os elétrons que ficaram livres no vácuo, provocando o fluxo de elétrons "e" mostrado na figura 2.

Se agora nós invertermos a polaridade da fonte F2, o anodo passa a repelir os elétrons e a corrente para de circular.

O primeiro uso prático do diodo foi a detecção de sinais de telégrafo e foi o primeiro passo para revolucionar a comunicação.

O Diodo de Fleming foi aperfeiçoado pelo inventor americano Lee de Forest. Ele introduziu um terceiro elemento chamado de grade, conforme representado na figura 3.

Fig 3

Conforme a tensão aplicada à grade, é possível controlar a intensidade de corrente que chega ao anodo. Estava inventada a válvula termoiônica. As válvulas termoiônicas são os primeiros componentes de controle de intensidade de corrente. Com ela Forest conseguiu o feito da primeira transmissão de voz via ondas de rádio.

Outra característica importante das válvulas termiônicas e a capacidade de amplificar sinais. Na figura 3, um sinal de entrada Ve, de pequena amplitude, pode controlar uma razoável quantidade de corrente pelo anodo. Assim, esta corrente passando pelo resistor conectado ao anodo, provoca uma ddp (diferença de potencial), produzindo o sinal de saída Vs que pode ter uma amplitude muitas vezes maior que o sinal de controle Ve. Ou seja, a válvula permite um ganho na aplitude do sinal Ve.

Se a tensão de grade for negativa em relação ao catodo, ela corta o fluxo de elétrons que chega ao anodo. Dizemos que a válvula entrou na região de corte.

Se, por outro lado, aumentarmos a tensão de grade, maior quantidade de elétrons vai chegar ao anodo. Mas num determinado momento, todos os elétrons produzidos pelo catodo já estarão atingindo o anodo e ai não adianta mais aumentar a tensão de grade. Dizemos que a válvula entrou na região de saturação.

A região de funcionamento onde a tensão da grade efetivamente controla o fluxo de corrente, de uma forma aproximadamente proporcional, é chamada de região linear. É nesta região que a válvula tem de funcionar quando se quer amplificar sinais elétricos, como sinais de voz ou imagem numa televisão.

As válvulas reinaram no mundo eletrônico por algumas décadas e só começaram a ser desbancadas seriamente com o aparecimento do transistor. Mas veremos esta história nos próximos Módulos.








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