Introdução
Com a invenção da válvula tríodo em 1907,
por L. de Forest, estava inaugurada a era da eletrônica.
Aperfeiçoando a válvula díodo, inventada por Fleming
poucos anos antes, Forest construiu o primeiro
dispositivo eletrônico capaz de amplificar tensões
elétricas.
Emissão Termoiônica
A emissão termoiônica é um fenômeno
detectável em qualquer superfície metálica
suficientemente aquecida. Vamos analisar a figura 1, que
contém duas placas metálicas, denominadas (p) e (k),
encerradas em um invólucro onde existe vácuo, uma fonte
de tensão (Vb.) e um miliamperímetro (A). Se a placa
metálica (k), que chamaremos de cátodo, for
suficientemente aquecida, passará a emitir uma grande
quantidade de elétrons, produzindo uma determinada
corrente elétrica que será indicada pelo amperímetro.
Assim, os elétrons que partem do cátodo encontram o
campo elétrico produzido pela placa (p), que chamaremos
de ânodo, carregada positivamente, e logo são acelerados
em direção a ela.
Figura 1
A corrente que pode ser emitida por
unidade de superfície do cátodo depende fundamentalmente
da temperatura de operação e da função de trabalho do
material empregado na construção do mesmo. Alcançado o
valor mínimo de energia térmica aplicada ao cátodo,
valor este determinado pela função de trabalho do
material empregado, a emissão termoiônica inicia e
aumenta rapidamente com o aumento da temperatura. A
emissão termoiônica normalmente não ocorre, ou ocorre
com baixa eficiência, à pressão atmosférica normal. Por
este motivo, as válvulas eletrônicas são montadas dentro
de um invólucro, geralmente de vidro, onde existe alto
vácuo.
A corrente que circula entre (k) e (p)
pode ser limitada de duas formas:
1.Se (Vb.) for
suficientemente elevada para impedir que os elétrons
emitidos pelo cátodo estacionem no espaço
intereletródico, a corrente (I) é limitada pela
temperatura;
2.Quando uma certa quantidade
de elétrons emitidos pelo cátodo não passam
instantaneamente para o ânodo, estabelece-se uma carga
espacial no espaço intereletródico da válvula. Desta
forma, a corrente (I) é limitada pela carga espacial.
Nas aplicações práticas com válvulas
eletrônicas, o cátodo é mantido a uma temperatura
bastante elevada, em torno de 1000 graus °C. Como nem
todos os elétrons passam instantaneamente para o ânodo,
pois é necessário um tempo finito de trânsito entre (k)
e (p), haverá sempre uma carga espacial em torno de (k).
A Válvula Díodo
A válvula díodo é a mais simples das
válvulas eletrônicas, pois contém apenas dois eletrodos.
Embora tenha uma infinidade de aplicações, é usada
basicamente como retificadora em fontes de alimentação.
A denominação "válvula", provem da característica
fundamental do díodo, que é permitir a circulação de
corrente somente em um sentido, atuando como um
interruptor.
As válvulas têm um tempo de aquecimento
de alguns minutos, tempo este necessário para que o
filamento aqueça o cátodo e a emissão termoiônica
inicie. Se utilizarmos díodos semicondutores na fonte de
alimentação a alta-tensão aparece nas placas das
válvulas instantaneamente, estando o cátodo ainda frio
e, portanto, sem condições de estabelecer um fluxo
elétrico para a placa. Por outro lado, se utilizarmos
válvulas retificadoras a alta-tensão só surgirá nas
placas das válvulas quando a própria retificadora
atingir um nível de aquecimento suficiente. Existe,
desta forma, um equilíbrio entre o aquecimento das
válvulas e alta-tensão nas placas. Em outras palavras, a
alta-tensão de placa só atinge seu valor nominal quando
o cátodo estiver suficientemente aquecido. A expectativa
de vida útil de uma válvula aumenta consideravelmente
quando usamos válvulas retificadoras no lugar de díodos
semicondutores nas fontes de alimentação.
Tomando por base o que foi exposto em
Emissão Termoiônica, podemos compreender como o díodo a
vácuo funciona.
Inicialmente, vamos nos familiarizar com
a simbologia do díodo e seus aspectos construtivos
básicos. A figura 2 mostra os símbolos empregados em
diagramas e circuitos e a correspondente estrutura
física interna.
Figura 2
Os díodos de aquecimento direto utilizam
o filamento como eletrodo negativo, o cátodo, enquanto
os de aquecimento indireto tem uma estrutura separada
para o cátodo. O funcionamento de díodos de aquecimento
direto é idêntico ao de aquecimento indireto, sendo que
os díodos de aquecimento direto têm uma vida útil
sensivelmente inferior em função do desgaste prematuro
do filamento e, consequentemente, do cátodo, fazendo com
que a válvula perca eficiência de emissão. O mercado
atual de válvulas eletrônicas oferece ambos os tipos de
díodos. Os díodos de aquecimento direto duplo,
denominados duplo-diodo, (vide figura 2) são mais comuns
e equipam a maioria dos amps comerciais, tanto aqueles
que chamamos de "vantage amps" como os produzidos na
atualidade.
Como já dissemos, a principal
característica da válvula díodo é permitir o fluxo
elétrico somente em um sentido. Observando a figura 3,
verificamos que o fluxo elétrico só é detectável pelo
miliamperímetro quando a placa está polarizada
positivamente com relação ao cátodo. Quando a placa se
torna negativa em relação ao cátodo o fluxo elétrico é
imediatamente interrompido e a corrente circulante é,
para todos os efeitos práticos, nula. Isto acontece
porque, estando a placa negativa, não pode atrair os
elétrons que deixam o cátodo, pois os mesmos tem carga
negativa.
Figura 3
Avançando um pouco no estudo do díodo a
vácuo, podemos verificar a relação entre a corrente de
placa Ib e a tensão de placa Eb para uma tensão de
filamento fixa. Para este propósito, é necessário montar
e analisar o circuito básico apresentado na figura 4,
formado por um díodo de aquecimento indireto, uma fonte
de tensão Ebb, um miliamperímetro, um voltímetro e um
reostato, necessário para prover valores de tensão
variáveis para a placa.
Figura 4
A tabela ao lado do circuito evidencia a
influência do potencial positivo de placa na magnitude
da corrente que circula entre cátodo e placa. A figura 4
inclui, ainda, um gráfico que demonstra a relação entre
a corrente de placa Ib e a tensão de placa Eb para
diversos valores da tensão de filamento. Este gráfico é
denominado curva característica do díodo. Como temos
mais de uma curva, denominamos, então, família de curvas
características. Podemos observar que a corrente Ib,
para uma determinada temperatura de cátodo, (ou
filamento no caso de aquecimento direto), não aumenta
proporcionalmente com o aumento da tensão de placa Eb,
pois todos os elétrons emitidos são coletados pela
placa. A partir deste ponto, qualquer acréscimo da
tensão Eb não produz nenhum acréscimo na corrente Ib. As
curvas (b) e (c) do gráfico em questão mostra como se
comporta a relação Ib-Eb quando o cátodo é aquecido por
tensões inferiores para as quais o díodo foi construído.
A curva (a) indica a relação Ib-Eb do díodo, denotando
que a corrente Ib aumenta expressivamente com o aumento
de Eb. Como regra geral, a corrente de placa é
proporcional a potência 3/2 da tensão de placa. Desta
forma, a relação Ib-Eb do díodo pode ser escrita da
seguinte forma: Ib=kEb3/2. A constante k tem um valor
numérico e é inteiramente dependente das dimensões e da
geometria dos eletrodos.
Três observações quando se tratar de
Fontes de Alimentação:
1) Salvo menção em contrário, todos os
potenciais dos eletrodos da válvula são referenciados ao
cátodo;
2) O fluxo de elétrons em uma válvula é
do cátodo para a placa. No entanto, convencionou-se
considerar este fluxo em termos de seu equivalente em
cargas positivas. Assim, + I será da placa para o
cátodo.
3) As simbologias de tensão e corrente
para os diversos eletrodos das válvulas eletrônicas
podem parecer um pouco curiosas e confusas, pois foram
adotadas nos primórdios da eletrônica. Abaixo
relacionamos as principais, inclusive para a válvula
tríodo.
Tensão de placa: Eb ou Va
Tensão de alimentação: Ebb ou Vb.
Tensão de polarização de grade de
controlo: Ecc
Tensão de grade de controle: Ec, Eg ou Vg
Tensão de filamento: Ef ou Vf
Corrente de placa: Ib ou Ia
O Tríodo Amplificador
A válvula tríodo, um dispositivo de três
eletrodos, é o primeiro resultado do aperfeiçoamento do
díodo à vácuo. A inclusão de um terceiro eletrodo,
estrategicamente colocado entre o cátodo e a placa,
constituiu o primeiro dispositivo eletrônico, em torno
do qual pode ser implementado qualquer circuito
eletrônico, seja um amplificador um oscilador ou um
filtro.
Esse terceiro eletrodo é denominado grade
ou, mais especificamente, grade de controle, cuja função
é controlar a corrente que circula entre o cátodo e a
placa. Sendo um eletrodo "aberto", a grade de controle,
em princípio, não está incluída, sob o aspecto de
corrente contínua, no circuito cátodo-placa. A grade de
controle, salvo em aplicações especiais, é sempre
polarizada negativamente em relação ao cátodo. A título
de ilustração, a válvula tríodo se assemelha, em termos
de princípio de operação, ao transistor de efeito de
campo (FET).
A figura 5 apresenta a simbologia
tradicional encontrada em diagramas esquemáticos e na
literatura em geral para tríodos e duplo-tríodos, sendo
este último nada mais que dois tríodos completamente
independentes montados no mesmo invólucro. Em raríssimos
casos o filamento é desenhado dentro do símbolo do
tríodo. Geralmente são desenhados na fonte de
alimentação com seus respectivos pinos.
Figura 5
Os tríodos simples são, via de regra,
tríodos de potência de aquecimento direto, capazes de
entregar alguns watts a um alto-falante através de uma
impedância adequada (transformador de saída). São usados
principalmente em estágios de potência single-ended de
amplificadores para alta-fidelidade. O único tipo
fabricado atualmente é a 2A3. Geralmente, tem tensão de
filamento igual a 2,5V sob corrente contínua ou
alternada. Os tríodos simples para aplicações gerais em
áudio são de aquecimento indireto, tendo tensão de
filamento igual a 6,3V sob corrente contínua ou
alternada. Os duplo-tríodos representam a quase
totalidade destes dispositivos fabricados atualmente.
São válvulas miniaturas de 9 pinos e têm filamentos
independentes com um ponto em comum. Portanto, podem ser
ligados em paralelo a uma fonte de tensão de 6,3V ou em
série a uma fonte de 12,6V, contínua ou alternada.
Vamos agora verificar como o tríodo se
comporta sob o aspecto de corrente contínua, ou seja,
admitindo que a grade de controle está polarizada por um
potencial cc sem nenhuma corrente alternada.
A introdução da grade de controle
inserida entre cátodo e placa permite o controle efetivo
da corrente que circula entre estes eletrodos. É fácil
constatar a eficiência deste controle quando admitimos
que a grade está polarizada negativamente em relação ao
cátodo. A figura 6 apresenta um circuito básico a tríodo
com a grade polarizada com três valores de tensão
negativa e um com tensão positiva e mantendo a tensão de
placa fixa. Este circuito incorpora, agora, uma fonte de
polarização negativa ajustável denominada Ecc. Nos
circuitos práticos, a tensão de grade de controle Ec é
obtida diretamente através de Ebb e não de Ecc. Na
verdade, todas as tensões necessárias para polarizar os
eletrodos de uma válvula são obtidas através de Ebb.
Figura 6
A figura 6 (A) mostra o tríodo com uma
tensão de polarização de grade fortemente negativa.
Quando isto ocorre, não circula nenhuma corrente no
circuito cátodo-placa. Diz-se, então, que o tríodo está
no ponto de corte. Isto é evidente, pois estando a grade
muito negativa é de se esperar que todos , ou quase
todos, os elétrons emitidos pelo cátodo sejam repelidos
pela grade.
A figura 6 (B) mostra a grade de controle
com uma tensão de polarização razoavelmente negativa.
Nesta situação, o fluxo de corrente no circuito
cátodo-placa é significativo.
Na figura 6 (C) a tensão de negativa de
polarização e grade é muito pequena, na verdade próxima
de zero, e o fluxo de elétrons no circuito cátodo-placa
é muito intenso. Em uma situação como esta, o tríodo
está próximo do ponto de saturação.
Na figura 6 (D), a grade está polarizada
positivamente. Isto significa que todos os elétrons
emitidos pelo cátodo são acelerados em direção à placa,
não encontrando, neste percurso, nenhum elemento que
limite o fluxo. Nesta situação, a grade de controle
perde sua função primordial e, a partir deste ponto, um
aumento no sentido positivo da tensão de polarização de
grade não significará um aumento na corrente de placa. A
válvula está saturada.
Os limites de operação da válvula tríodo
(ponto de corte e de saturação), bem como das demais
válvulas, varia conforme o tipo. Por exemplo, o duplo
tríodo ECC82 entra em corte com Eb=240V e Ec=-18V,
enquanto a ECC83 entra em corte com Eb=240V e Ec=-3,5V.
Nesta análise preliminar, mantivemos a
tensão de placa Eb fixa, variando a tensão de
polarização da grade de controle. Observamos que para
cada variação da tensão de grade Ec corresponde uma
variação na corrente de placa Ib. A esta altura podemos
perguntar: quando a corrente de placa Ib varia o que
acontece com a tensão de placa Eb? Para que esta questão
possa ser avaliada é necessário modificar os circuitos
mostrados na figura 6, inserindo um resistor em série
com a placa e, em paralelo com este, um voltímetro. Este
resistor é denominado resistor, ou resistência, de carga
de placa. Não confundir com "resistência de placa" (rp),
que é um parâmetro das válvulas tríodo e pêntodo e será
abordado em breve. A figura 7 ilustra o que acontece com
Eb e Ib, em termos de corrente contínua, quando variamos
a tensão de polarização da grade de controle Ec obtida
através de uma fonte.
Figura 7
Os desenhos contidos na figura 7 são
auto-explicativos. Assim, podemos tirar outras
conclusões do que foi exposto até aqui. Os circuitos
mostrados na figura 7 se prestam para levantar
experimentalmente as curvas características do tríodo
promovendo apenas uma modificação, que é colocar um
reostato em paralelo com Ebb de modo ser possível variar
Eb. Vimos que existe um forte inter-relacionamento entre
a tensão de polarização de grade Ec e a corrente de
placa Ib e tensão de placa Eb. Assim, podemos construir
um conjunto de curvas características para demonstrar a
variação da corrente de placa Ib em função da variação
da tensão de polarização de grade Ec ou tensão de placa
Eb. Na verdade, as curvas características são de duas
categorias:
1) curvas característica de placa e
2) curvas características de
transferência.
Uma família de curvas características de
placa da válvula ECC83 estão representadas na figura 8,
que mostra a relação entre corrente de placa Ib e tensão
de placa Eb com a tensão de polarização de uma grade EC
constante.
Figura 8
A figura 9, por outro lado, mostra a
relação entre corrente de placa Ib e tensão de grade Ec
para um valor constante de Eb da mesma válvula. Visto
que estas curvas mostram o efeito que as variações de
tensão no circuito de grade provocam no circuito de
placa são elas denominadas características de
transferência ou mútua.
Figura 9
É muito importante ressaltar que estas
famílias de curvas características representam as
características "médias" de um determinado tipo de
válvula. Como as válvulas são dispositivos extremamente
delicados, surgem imperfeições em alguns dos exemplares
produzidos. Não obstante, as famílias de curvas
características são úteis e suficientemente precisas
para se determinar graficamente o ponto de trabalho, a
tensão de polarização de grade e as demais
características de operação da válvula.
Pêntodo
As modificações na estrutura dos
eletrodos do tétrodo para formar o tétrodo foram para
encorajar a formação de uma carga espacial entre a grade
de blindagem e o ânodo. Esta carga espacial evitou que
os elétrons secundários originários do ânodo alcançassem
a grade de blindagem. O mesmo efeito pode ser obtido
inserindo-se uma grade mantida no ou próximo ao
potencial do cátodo entre a grade de blindagem e o
ânodo. Como a função desta terceira grade é suprimir a
emissão de elétrons secundários, ela é chamado grade
supressora. Ela é enrolada com um passo maior do que a
grade de controle e a grade de blindagem. O símbolo de
um pêntodo é mostrado na figura 10 (a); em virtude de a
grade supressora ser normalmente operada no potencial do
cátodo, ela é às vezes conectada internamente ao cátodo,
conforme mostrado na figura 10 (b).
Figura 10
É uma estrutura de eletrodos que consiste
de um cátodo, grade de controle, grade de blindagem,
grade supressora. A estrutura dos elétrons é montada
entre dois discos de mica, o superior e o inferior,
adaptada diretamente aos pinos da válvula.
A válvula usa um cátodo de aquecimento
indireto. O filamento é formado por um fio de volfrâmio
revestido de óxido de alumínio (alumina) para isolá-lo
eletricamente do cátodo. O próprio cátodo é um cilindro
de níquel revestido no lado externo com material
emissivo, uma mistura em partes iguais de óxido de bário
e óxido de estrôncio. A função de trabalho deste cátodo
revestido de óxido é 1,0 eV e a eficiência de poder
emissivo expressa como a corrente de emissão eletrônica
com potência de filamento é tipicamente 800mA/W. A
temperatura de operação do cátodo é aproximadamente 700º
C.
Figura 11
- Construção de um pêntodo moderno
O cátodo de aquecimento indireto é usado
como fontes de filamento de c.a. Ele tem vantagem de o
cátodo ficar eletricamente isolado do filamento e poder
ser mantido num potencial diferente do filamento. O
outro tipo de cátodo, o cátodo aquecido diretamente, tem
o revestimento emissivo sobre o filamento e de
aquecimento e é usado com fontes de filamento de c.c.
Este tipo tem a desvantagem de o potencial docátodo na
válvula ser sempre o da fonte de filamento e de o
potencial ir variar ao longo do comprimento do cátodo.
O cátodo que contém o filamento é
localizado num orifício no disco de mica inferior. As
grades de controle e de blindagem, que são de seção
transversal aproximadamente retangular, são formadas por
filamento de fio fino em torno das duas barras de
suporte afastadas da distância requerida. O fio é
enrolado num pequeno passo e é preso em cada volta ao
redor das barras de suporte. As grades são feitas em
comprimentos longos e, depois do enrolamento, são
cortadas com o comprimento requerido para a válvula. As
extremidades das barras de suporte das grades
completadas são inseridas em orifícios no disco de
micainferior para localizá-los corretamente em relação
ao cátodo. A grade supressora é enrolada com um passo
maior em torno de suas barras de suporte, e estas são
localizadas em orifícios no disco de mica inferior.
Finalmente, o ânodo, que é um cilindro de níquel, é
colocado sobre as grades e posicionando por alças que se
adaptam em fendas na mica. O conjunto dos elétrons é
completado adaptando-se o disco de mica superior. Fendas
e orifícios de localização para as barras de suporte e
alças de ânodo são fornecidos, e assim a estrutura
completa dos eletrodos é fixada rigidamente entre os
dois discos de mica para manter o espaçamento correto
dos eletrodos.
A placa-base de vidro da válvula contém
vedações de vidro para metas em que os pinos da válvulas
são ajustados. A estrutura dos elétrons é mostrada
diretamente sobre os pinos da válvula soltando-se as
barras de suporte que passam pelo disco de mica inferior
até aos pinos apropriados. Portanto, os suportes
mecânicos da estrutura dos eletrodos são combinados com
ligações elétricas. As extremidades do fio do filamento
são conectadas aos pinos apropriados.
A estrutura dos eletrodos montada a base
são ajustadas num cilindro de vidroque formará o
invólucro da válvula. O cilindro é adaptado a um tubo de
diâmetro menor que forma a haste de bombeamento. Uma
vedação é feita , entre o cilindro e a basefundindo-se o
vidro. O cilindro é então esvaziado por uma bomba de
vácuo e a haste de bombeamento é lacrada aquecendo-se
vidro próximo à válvula até que ele se derreta para
formar a vedação. O resto da haste é retirado, deixando
a "pip" características no topo da válvula mostrado na
figura 11.
Depois de a válvula ter sido evacuada,
ela sofre a ação de "getter" para remover qualquer gás
residual. O "getter" é uma porção de magnésio ou bário
colocada sobre o suporte do "getter" durante a montagem
da válvula. O "getter" é ignizado e evapora sobre a
superfície interna do vidro, absorvendo no processo a
maior parte dos átomos do gás residual para aprimorar o
vácuo no interior da válvula. Tomam-se precauções no
posicionamento do "getter" para assegurar que o mínimo
possível alcance a estrutura dos eletrodos para evitar o
risco de curto-circuitos.
A faixa de tensões aplicadas ao ânodo de
uma válvula típica de processamento de sinais está entre
100 V e 250 V. A corrente de ânodo está entre 5 mA e 50
mA para aplicações de pequeno sinal, parem na ordem de
500 mA para válvulas de saída. Correntes mais altas
podem ser drenadas das válvulas retificadoras. A tensão
de filamento é padronizada para as válvulas que operam
em paralelo de uma fonte de filamento separada em 6,3 V.
Nas aplicações onde os filamentos das válvulas são
ligados em série com a fonte da rede principal, a tensão
de filamento pode ser mais altas, por exemplo, até 20 V.
A corrente de filamento está tipicamente entre 100 mA e
300 mA.
Quando o pêntodo é usado como um
amplificador de pequenos sinais, as variações na tensão
da grade de controle causadas pelo sinal aplicado devem
produzir maior variação possível na corrente de ânodo. O
efeito da tensão negativa da grade sobre os elétrons que
fluem entre os fios da grade é muito marcante.
TÉTRODO
O desempenho de um tríodo é limitado
pelas capacitâncias intereletródicas. Foi por esta razão
que uma segunda grade, a grade de blindagem, foi
inserida entre a grade de controle e o ânodo, e assim
formou-se o tétrodo. A grade de blindagem reduz a
capacitância grade para ânodo de cerca de 5 pF (típicos
de um tríodo da época) para 0,01 pF. (A capacitância de
grade para ânodo de um tríodo moderno é tipicamente 1,5
pF.) O símbolo de circuito de um trétodo é mostrado na
figura 12
Figura 12
Uma seção tranversal esquemática de um
tétrodo é mostrada na figura 13. Em virtude do efeito de
blindagem das duas grades, a tensão de ânodo tem pouco
efeito sobre a emissão de elétrons do cátodo. A grade de
controle é mantida é mantida em um baixo potencial
negativo, por exemplo, até -10 V, que é variado pelo
sinal aplicado para controlar a corrente de ânodo. A
grade de blindagem é mantida em um potencial positivo
constante mais alto, ou seja, +80 V, para acelerar os
elétrons em direção ao ânodo.
Figura 13
Figura 14
A distribuição de potencial dentro do
tétrodo é mostrada na figura 14. Se a tensão de ânodo
for zero(a), os elétrons provenientes do cátodo fluirão
para a grade de blindagem. Se a tensão de ânodo for
aumentada mas for ainda mais baixa que a tensão de grade
de blindagem (b), a corrente de ânodo fluirá e a
corrente de grade de blindagem será reduzida. Se a
tensão de ânodo for aumentada ainda mais de modo que
exceda a tensão de grade de blindagem (c), a corrente de
ângulo aumentará ainda mais enquanto a corrente da grade
de blindagem será ainda mais reduzida. Esta operação
indealizada do trétodo está representada pelas curvas de
tensão/corrente da figura 15.
Figura 15
A operação de tétrodo que acabamos de
descrever é "ideal" porque despreza o efeito de emissão
secundária. Em qualquer válvula, quando a tensão de
ânodo está em seu valor de operação normal, os elétrons
que alcançam o ânodo terão sido acelerados para adquirir
energia suficiente para libertar os elétrons secundário
pelo impacto. A emissão secundária ocorre em um tríodo,
mas os elétrons secundários são repelidos pela grade
negativa e retornam ao ânodo. Em um tétrodo, no entanto,
a grade de blindagem positiva atrai os elétrons para
aumentar a corrente da grade de blindagem. A emissão
secundária também causa uma queda na corrente de ânodo.
Portanto, quando a tensão anódica for aumentada a partir
de zero, inicialmente haverá um aumento na corrente de
ânodo e uma queda na corrente de grade de blindagem.
Quando a tensão de ânodo for suficientemente positiva
para acelerar os elétrons o bastante para causar emissão
secundária, a corrente de ânodo começará a cair e a
corrente de grade de blindagem começará a crescer
novamente. Quando a tensão de ânodo for aumentada para
tornar-se comparável à tensão de grade de blindagem, os
elétrons secundários emitidos serão atraídos de volta ao
ânodo ao invés de encaminharem a grade de blindagem.
Há uma diferença de energia entre os
elétrons primários oriundos do cátodo e os elétrons
secundários produzidos pelo impacto com o ânodo. Se uma
"barreira de potencial" for induzida pela grade de
blindagem e o ânodo, os elétrons primários poderão
passar em virtude de sua energia mais alta, enquanto os
elétrons secundários não poderão e, portanto, retornarão
ao ânodo. Uma tal barreira de potencial pode ser
produzida aumentando-se o espaçamento entre a grade de
blindagem e o ânodo e concentrando-se o fluxo de
elétrons originários do cátodo, de modo que é formada
uma carga espacial. Este é o princípio de operação do
tétrodo de feixe.
Figura 16
Uma seção transversal esquemática
vertical do tétrodo de feixe é mostrada em (a) da figura
16. A grade de controle e a grade de blindagem esteja na
sombra dos fios de grade de controle. Os feixes de
elétrons resultantes são mostrados em (a). Além disso,
duas placas "formadores do feixe" são incluídas na
estrutura dos eletrodos, conforme mostrado na seção
transversal horizontal de (b). Em virtude do espaçamento
aumentado da grade de blindagem para o ânodo, há um
ponto onde o efeito dos potenciais positivos do ânodo e
da grade de blindagem é mais fraco. Aqui pode ocorrer
uma concentração de elétrons, e assim fica formada a
carga especial requerida.
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