História do Early Tube

Thomas Edison, aquele prolífico inventor americano, costuma ser responsável pela invenção da lâmpada incandescente. Mais precisamente, pode-se dizer que Edison foi o homem que aperfeiçoou a lâmpada incandescente. O projeto bem-sucedido de Edison de 1879 foi na verdade precedido por 77 anos pelo cientista britânico Sir Humphry Davy, que primeiro demonstrou o princípio de usar corrente elétrica para aquecer uma tira fina de metal (chamada de "filamento") até o ponto de incandescência (branco brilhante quente).

Edison conseguiu seu sucesso colocando seu filamento (feito de linha de costura carbonizada) dentro de uma lâmpada de vidro transparente da qual o ar foi removido à força. Neste vácuo, o filamento pode brilhar em altas temperaturas sem ser consumido pela combustão:




No curso de sua experimentação (por volta de 1883), Edison colocou uma tira de metal dentro de uma lâmpada de vidro evacuada (a vácuo) junto com o filamento. Entre essa tira de metal e uma das conexões de filamento, ele conectou um amperímetro sensível. O que ele descobriu foi que os elétrons fluíam através do medidor sempre que o filamento estava quente, mas parava quando o filamento esfriava:




O filamento incandescente da lâmpada de Edison estava liberando elétrons livres no vácuo da lâmpada, esses elétrons encontrando seu caminho para a tira de metal, através do galvanômetro, e de volta para o filamento. Com sua curiosidade aguçada, Edison então conectou uma bateria de alta voltagem no circuito do galvanômetro para ajudar na pequena corrente:




Com certeza, a presença da bateria criou uma corrente muito maior do filamento para a tira de metal. No entanto, quando a bateria foi girada, havia pouca ou nenhuma corrente!




Na verdade, o que Edison encontrou foi um diodo! Infelizmente, ele não viu nenhum uso prático para tal dispositivo e procedeu a mais refinamentos em seu projeto de lâmpada.

O fluxo de elétrons unilateral desse dispositivo (conhecido como Efeito Edison) permaneceu uma curiosidade até J. A. Fleming fazer experiências com seu uso em 1895. Fleming comercializou seu dispositivo como uma “válvula”, iniciando uma nova área de estudo em circuitos elétricos. Diodos de tubo de vácuo - as "válvulas" de Fleming não são exceção - não são capazes de lidar com grandes quantidades de corrente e, portanto, a invenção de Fleming era impraticável para qualquer aplicação em energia CA, apenas para pequenos sinais elétricos.

Então, em 1906, outro inventor chamado Lee De Forest começou a brincar com o “Efeito Edison”, vendo o que mais poderia ser ganho com o fenômeno. Ao fazer isso, ele fez uma descoberta surpreendente:ao colocar uma tela de metal entre o filamento brilhante e a tira de metal (que agora tinha a forma de uma placa para uma área de superfície maior), o fluxo de elétrons fluindo do filamento para a placa poderia ser regulado pela aplicação de uma pequena tensão entre a tela de metal e o filamento:




De Forest chamou essa tela de metal entre o filamento e a placa de grade. Não era apenas a quantidade de tensão entre a grade e o filamento que controlava a corrente do filamento à placa, era também a polaridade. Uma voltagem negativa aplicada à grade em relação ao filamento tenderia a bloquear o fluxo natural de elétrons, enquanto uma voltagem positiva tenderia a aumentar o fluxo. Embora houvesse alguma quantidade de corrente na rede, ela era muito pequena; muito menor do que a corrente que passa pela placa.

Talvez o mais importante tenha sido sua descoberta de que as pequenas quantidades de tensão e corrente de grade estavam tendo grandes efeitos na quantidade de tensão da placa (com relação ao filamento) e corrente da placa. Ao adicionar a grade à "válvula" de Fleming, De Forest havia tornado a válvula ajustável:ela agora funcionava como um dispositivo amplificador, por meio do qual um pequeno sinal elétrico poderia assumir o controle de uma quantidade elétrica maior.

O semicondutor equivalente mais próximo ao tubo Audion, e a todos os seus equivalentes mais modernos, é um MOSFET tipo D de canal n. É um dispositivo controlado por tensão com um grande ganho de corrente.

Chamando sua invenção de “Audion”, ele aplicou-a vigorosamente ao desenvolvimento da tecnologia de comunicação. Em 1912, ele vendeu os direitos de seu tubo Audion como amplificador de sinal de telefone para a American Telephone and Telegraph Company (AT e T), o que tornou prática a comunicação telefônica de longa distância. No ano seguinte, ele demonstrou o uso de um tubo Audion para a geração de sinais CA de radiofrequência. Em 1915, ele alcançou o feito notável de transmitir sinais de voz via rádio de Arlington, Virgínia para Paris, e em 1916 inaugurou a primeira transmissão de notícias de rádio. Essas realizações renderam a De Forest o título de “Pai do Rádio” na América.