La valvola termoionica (o tubo a vuoto) è stato il primo componente elettronico "attivo" realizzato dall'uomo. Per "attivo" si intende un componente che, grazie ad una fonte esterna di energia, è in grado di innalzare la potenza di un segnale posto al suo ingresso. Il suo funzionamento di massima è semplice: la corrente passa fra due elettrodi: l'anodo ed il catodo, a seconda della tensione a cui sono posti e a seconda della tensione a cui sono poste alcune parti metalliche (griglie) frapposte ai due. Il catodo, terminale negativo, emette elettroni per effetto termoionico, cioè per riscaldamento.

Per essere precisi, poiché il flusso di corrente è dovuto agli elettroni e non a ioni, taluni chiamano il dispositivo valvola termoelettronica.

L'invenzione della valvola termoionica rese possibile il passaggio dalla radiotelegrafia allaradiofonia, poiché, amplificando i segnali elettrici, permetteva di trasmettere non più solo impulsi telegrafici, ma anche voci e suoni.

Il principio di funzionamento del tubo termoionico è quello dell'emissione termoionica, per la quale ogni metallo, soprattutto se ad alte temperature, emette elettroni, che sono cariche elettriche elementari di segno negativo.

 

 

 

 

La prima configurazione di tubo termoionico detta DIODO funziona grazie al principio "TERMOIONICO" per cui ogni metallo se scaldato emette elettroni. 
A livello pratico è molto simile ad un lampadina. Dentro ad un involucro di vetro, sottovuoto, un filamento metallico viene portato ad incandescenza (1000°-3000° centigradi) grazie ad una corrente elettrica, ma, a differenza della lampadina, la valvola contiene due o più elementi metallici polarizzati inversamente tra loro. 
Avremo così due poli conrapposti, il CATODO che emette elettroni (carica negativa), e l'ANODO (collegato al polo positivo) che li "riceve". 

La necessità di controllare lo scambio di elettroni tra CATODO e ANODO diede vita al TRIODO. 
La valvola configurata a TRIODO non è altro che la replica del DIODO con l'aggiunta di una GRIGLIA DI CONTROLLO fisicamente frapposta tra CATODO e ANODO.

La griglia, polarizzata positivamente rispetto al catodo e negativamente rispetto all'anodo, consente la regolazione del flusso di corrente, da zero al massimo che consente la valvola (punto di saturazione). Una piccola variazione di tensione sulla griglia cambia il rapporto ANODO-CATODO ottenendo una amplificazione. 
Viene utilizzato sulle basse potenze (preamplificatore) a causa delle elevate capacità parassite che presentano sul segnale principale che, per EFFETTO MILLER, causano una riduzione del guadagno alle alte frequenze. 

Aggiungendo una GRIGLIA DI SCHERMO tra l'anodo e la griglia di controllo, collegata ad una tensione derivata dall'anodo, e a massa con un condensatore di BYPASS, nasce il TETRODO, che altro non è che un TRIODO con una schermatura sul segnale principale che elimina le interferenze sulle alte frequenze. 
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Il PENTODO, ovvero il punto di arrivo nello sviluppo della valvola, è in realtà un TETRODO con l'aggiunta di un'ulteriore GRIGLIA DI SOPPRESSIONE che ha la funzione di ridurre la seconda emissione e quindi la conseguente distorsione indotta. 
Il PENTODO ha come caratteristiche un'alta amplificazione, una larga banda, bassa distorsione e una buona linarità, infatti è spesso usata in amplificatori di potenza HI-END e talvolta HI-FI. L'unico difetto è il rumore di uscita che anche se molto basso lo rende inadatto alle basse tensioni quindi nella fasi di preamplificazione. 

 

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