La tensione anodica è il concetto che fa funzionare la tecnologia dei tubi a vuoto. È ciò che fa sì che le valvole a vuoto siano in grado di svolgere le loro due funzioni principali di amplificazione e rettifica. La tecnologia dei semiconduttori è resa possibile grazie a questo.
Se un pezzo di metallo viene riscaldato, emette elettroni, che portano una carica elettrica negativa. Le particelle cariche sono attratte dalle particelle che portano una carica opposta e respingono quelle con una carica simile. Quando un pezzo di metallo emette elettroni, porta quindi una carica positiva rispetto a quegli elettroni. Questo fa sì che gli elettroni tornino al metallo, perché sono attratti dalla sua carica opposta. Ciò si traduce in una nuvola di elettroni attorno al metallo, nota come carica spaziale.
Un tubo a vuoto sfrutta questo effetto e contiene una piastra metallica chiamata catodo, che viene riscaldata. Viene aggiunta una seconda piastra metallica, chiamata anodo, e quando viene applicata una carica positiva all’anodo, attira gli elettroni emessi dal catodo e la corrente scorre attraverso il tubo a vuoto. Questa carica applicata è chiamata tensione anodica e, quando è positiva, fa sì che la corrente fluisca più velocemente e si chiama polarizzazione diretta. Quando la tensione anodica è negativa, si oppone al flusso di corrente e si chiama polarizzazione inversa. Quest’ultima proprietà, che consente alla corrente di fluire in una sola direzione attraverso il tubo a vuoto, è chiamata rettifica.
Un tubo con due piastre è chiamato diodo. L’aggiunta di una terza piastra nel mezzo produce un triodo e consente al tubo di amplificare un segnale elettrico. Questa terza piastra è chiamata griglia di controllo ed è una rete di fili che gli elettroni attraversano nel loro percorso dal catodo all’anodo. La griglia è più vicina al catodo, quindi qualsiasi tensione applicata alla griglia amplifica gli effetti della creazione o dell’opposizione del flusso di corrente. Quindi, piccole modifiche alla tensione di rete creano cambiamenti più grandi nel flusso di corrente attraverso il tubo.
Un problema con questo design è che, poiché la corrente viene amplificata attraverso il tubo, provoca cambiamenti nella tensione anodica. Questo a sua volta influenza la corrente anodica e impedisce al tubo di amplificare al massimo del suo potenziale. Un quarto elemento, chiamato griglia dello schermo, è stato aggiunto per ridurre al minimo questo effetto.
La griglia dello schermo ha creato un nuovo problema, tuttavia: quando la tensione dell’anodo sarebbe scesa al di sotto della tensione della griglia dello schermo, gli elettroni sarebbero passati dall’anodo alla griglia dello schermo. Ciò ha causato un segnale di uscita distorto. La soluzione era aggiungere un’altra griglia, chiamata griglia di soppressione. È polarizzato alla stessa tensione del catodo e respinge qualsiasi emissione dall’anodo. Questo tipo di tubo a vuoto a cinque elementi è chiamato pentodo.
I transistor sono semiconduttori a tre elementi che funzionano in modo simile a un triodo, sebbene i nomi effettivi “anodo” e “catodo” siano utilizzati solo in alcuni tipi di transistor. Il transistor unigiunzione programmabile ne è un esempio. I semiconduttori svolgono le stesse funzioni di amplificazione e rettifica, ma la loro capacità di farlo in un pacchetto molto più piccolo e con requisiti di potenza inferiori è ciò che consente le moderne tecnologie elettroniche e informatiche.