Logo audio valvole
Banner Audiovalvole
Gruppo Facebook Audio Valvole il sito degli appassionati di elettronica valvolareCompra Audiovalvole eBook su lulu.com
Audio Valvole:Pagina Consigliata
--->Pagina consigliata: Tipologia Valvole
Versione stampabile
Versione stampabile della pagina

Tipologia delle Valvole: Diodo Termoionico

Diodo Termoionico:

E’ la valvola meno complessa, ha solamente due elettrodi, l’anodo e il catodo e viene usata come raddrizzatore negli alimentatori. Infatti gli elettroni possono transitare solo dal catodo (che li emette) all’anodo (o placca) che li riceve e questo succede solo se l’anodo è positivo rispetto al catodo. Viceversa non vi è corrente anodica (Ia).
Da notare la non linearità del comportamento del diodo termoionico, che si accentua nella parte superiore della curva che assume un andamento orizzontale, ovvero aumentando la tensione la corrente non cresce.
Questo fenomeno detto saturazione è da imputare al fatto che tutti gli elettroni emessi vengono catturati dall’anodo.
Essendo il numero di elettroni emessi costante, la corrente anodica non aumenta.
Unico modo per aumentarla è far lavorare il diodo termoionico fuori dalle caratteristiche aumentando la corrente nel filamento e riscaldando di più il catodo che a quel punto emetterà più elettroni, processo che tuttavia ne pregiudica la durata.

Diodo Termoionico relazione fra immagine e simbolo circuitale

Corrispondenza fra gli elettrodi reali e la simbologia grafica adottata per il diodo termoionico.
L'immagine si riferisce ad un diodo termoionico a riscaldamento indiretto.

Diodo termoionico con catodo a riscaldamento indiretto in conduzione Diodo termoionico con catodo a riscaldamento diretto in conduzione
Diodo termoionico con catodo a riscaldamento indiretto in interdizione Diodo termoionico con catodo a riscaldamento diretto in interdizione

Funzionamento normale: gli elettroni fluiscono dal catodo all'anodo grazie alla differenza di potenziale delle batteria dando luogo alla corrente anodica (Ia).
A sinistra diodo con catodo a riscaldamento indiretto, a destra diodo con catodo a riscaldamento diretto.

Invertendo la tensione il diodo termoionico (a sinistra con catodo a riscaldamento indiretto, a destra con catodo a riscaldamento diretto) non conduce.

Il diodo termoionico è un dispositivo che permette la circolazione della corrente in un solo verso, dal catodo verso l’anodo.
Quindi, come evidenziato nella figura sottostante, applicando una tensione alternata all’anodo la corrente circola solo in corrispondenza delle semionde positive.

Raddrizzatore con Diodo Termoionico

Se ad un diodo termoionico viene applicata una tensione alternata, nel circuito circola una corrente solo in corrispondenza delle semionde che rendono positivo l’anodo rispetto al catodo.
Infatti gli elettroni possono andare solo dal catodo, dove vengono emessi, all’anodo che li attira.
Quando l’anodo è negativo rispetto al catodo, quest’ultimo continua ad emettere elettroni, ma questi non possono essere attirati dall’anodo, e quindi non vi può essere corrente. Sulla resistenza di carico Rc, quindi circola corrente solo in un verso.

Riassumendo:

- Quando l'anodo è positivo in corrispondenza della semionda positiva della tensione alternata il diodo termoionico conduce, vi è passaggio di corrente anodica e vi è una tensione ai capi della resistenza di carico (Rc) in misura di VRc=Rc*Ia

- Quando l'anodo è negativo in corrispondenza della semionda negativa della tensione alternata il diodo non conduce, non vi è passaggio di corrente anodica e non vi è una tensione ai capi della resistenza di carico (Rc) perché VRc=Rc*Ia dove Ia=0 quindi la tensione VRc=0

Il diodo termoionico è impiegato in virtù di questa sua proprietà negli alimentatori come raddrizzatore e nelle radio come rettificatore.

Nella figura sottostante è invece riportato il circuito usato per rilevare la curva anodica caratteristica del diodo termoionico.

Circuito prova Diodo

V = Voltmetro. Serve per misurare la tensione anodica

mA=Milliamperometro. Serve per misurare la corrente anodica

La tensione della batteria viene parzializzata da un reostato. Normalmente si usa direttamente un alimentatore a tensione variabile, che, tuttavia deve avere una tensione di uscita dell’ordine delle centinaia di Volt.

Si procede in questo modo: si porta, manovrando il reostato la tensione a 0 Volt, poi si incrementa e si rileva la corrente, si incrementa e si rileva la corrente e così via. Questa procedura viene fatta per il numero di volte necessario ad avere una curva il più precisa possibile.
I risultati (le coppie di valori Va Ia) vengono riportati in un grafico in cui sulle ascisse si riporta il valore della tensione e sulle ordinate il valore della corrente.
Da notare: il verso della corrente è quello convenzionale cioè va dall'anodo al catodo.
Questo per un motivo ben preciso: all'inizio non si sapeva dell'esistenza degli elettroni e si pensava che fossero le cariche positive a muoversi.

Curva caratteristica del diodo termoionico Curva caratteristica del diodo termoionico

Aumentare la corrente di saturazione aumentando la tensione di filamento porta ad un prematuro esaurimento della valvola ma può aumentare la corrente oltre al valore di saturazione.
Questo perché per aumentare la corrente di saturazione occorre aumentare il numero di elettroni emessi cosa possibile solo aumentando la tensione di alimentazione del filamento.

Utilizzare una qualsiasi valvola come diodo termoionico

All'occorrenza è possibile utilizzare un triodo, un tetrodo o un pentodo come diodo termoionico, aldilà della convenienza economica (normalmente sono valvole più complesse e costose), se occorre, basta collegare le griglie all'anodo.
In questo caso ci sarebbe una corrente di griglia che si somma alla corrente anodica. Un ulteriore vantaggio è che la resistenza interna della valvola diminuisce, in quanto le griglie essendo polarizzate positivamente concorrono ad estrarre gli elettroni dal catodo.
Unico problema: le griglie normalmente non sono progettate per dissipare calore, quindi potrebbero surriscaldarsi.

Esempio di Diodo Termoionico Commerciale

Diodo Termoionico PY81

Diodo PY81 progettato nel 1959. E' stato costruito come diodo termoionico ad alta efficienza per essere impiegato nelle televisioni.

Il raddrizzatore è disegnato per resistere ad una tensione di polarizzazione inversa di 5000 Volt, e un picco di corrente di 450 mA. La tensione di filamento è di 17Volt e la corrente di filamento 300mA.
L'involucro, un tubo di sottile vetro è di 19 mm di diametro e, escludendo i pin di base, è alto 71 mm.

Valvola Diodo VT166
Valvola Diodo VT166

Diodo VT166: è un raddrizzatore ad alto vuoto utilizzato come diodo "clipper" nei RADAR. Da notare le dimensioni in rapporto alla moneta da 2 Euro posta sulla base.
Lunghezza = 9,25"
Diametro = 2.62"
Tensione Anodica Massima=25000Volt
Corrente Anodica Massima = 300 mA
Tensione filamento = 5Volt
Corrente Filamento = 10,3 ampere

Inizio Pagina