Da Lâmpada de Edison ao Audion: A Evolução Inicial dos Tubos a Vácuo

Thomas Edison é frequentemente creditado por inventar a lâmpada incandescente, mas foi o pioneiro que refinou o design que mais tarde alimentaria a eletrônica moderna.

Em 1879, a lâmpada bem-sucedida de Edison usava um filamento de linha de costura carbonizada dentro de uma lâmpada de vidro da qual o ar foi removido. O vácuo resultante permitia que o filamento brilhasse em temperaturas brancas sem combustão.

Durante experimentos por volta de 1883, Edison inseriu uma tira metálica dentro do bulbo evacuado e a conectou a um amperímetro sensível. Ele descobriu que elétrons fluíam pelo medidor apenas quando o filamento estava quente, cessando quando ele esfriava.

O filamento brilhante liberava elétrons livres no vácuo, que eram atraídos para a tira metálica e retornavam ao filamento, criando uma corrente unidirecional. Edison amplificou esse efeito adicionando uma bateria de alta tensão ao circuito, que aumentava a corrente dramaticamente quando conectada na orientação correta.

Inverter a bateria produzia quase nenhuma corrente, revelando um fenômeno que mais tarde seria chamado de Efeito Edison — um diodo natural.

Embora Edison não visse aplicação imediata para esse fluxo unidirecional de elétrons, a descoberta lançaria as bases para invenções futuras.

Em 1895, J. A. Fleming explorou o Efeito Edison e comercializou seu dispositivo como uma "válvula", inaugurando um novo campo de tecnologia de tubos a vácuo. No entanto, essas válvulas iniciais não podiam transportar grandes correntes, limitando seu uso a aplicações de pequenos sinais.

Lee De Forest, em 1906, adicionou uma tela metálica — ou grade — entre o filamento e a placa metálica. Aplicando uma pequena tensão entre a grade e o filamento, ele podia regular o fluxo de elétrons do filamento para a placa.

A grade de De Forest comportava-se como um resistor controlado por tensão: uma tensão de grade negativa suprimia o fluxo de elétrons, enquanto uma tensão positiva o aumentava. Mesmo que a corrente de grade fosse minúscula, sua tensão tinha grande influência na tensão e corrente de placa, transformando o dispositivo em um amplificador.

Este tubo a vácuo ajustável, que De Forest batizou de Audion, tornou-se o primeiro componente amplificador prático para eletrônica. A estrutura e operação do Audion se assemelham de perto a um MOSFET moderno de canal n tipo D, um dispositivo controlado por tensão com alto ganho de corrente.

O Audion de De Forest revolucionou as comunicações. Em 1912, ele vendeu os direitos do Audion como amplificador de sinal telefônico para AT&T, permitindo enlaces telefônicos de longa distância práticos. No ano seguinte, demonstrou seu uso para gerar sinais CA de radiofrequência. Em 1915, transmitiu sinais de voz de Arlington, Virgínia para Paris, e em 1916 lançou a primeira transmissão de notícias por rádio — ganhando o título de "Pai do Rádio" nos Estados Unidos.