Fisica General Burbano

TUBOS FOTOELÉCTRICOS 713
XXIX – 19. Pentodo
En una válvula «tetrodo» se verifica que al chocar los electrones contra la placa, su gran
energía cinética provoca la emisión de nuevos electrones de la propia placa (emisión secundaria);
estos electrones, atraídos por la pantalla positiva producen una corriente de sentido contrario a la
que va de filamento a placa, provocando trastornos en el funcionamiento de la válvula.
Para evitar este defecto se intercala entre pantalla y placa una nueva rejilla (SUPRESORA) conectada
normalmente al cátodo y cuyo potencial negativo respecto de la placa hace que los electrones
de la emisión secundaria vuelvan hacia la placa sin alcanzar la rejilla de pantalla (Fig. XXIX-34). A
estas válvulas con filamento, placa y rejillas de control, pantalla y supresora se les llama PENTODOS.
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XXIX – 20. Válvulas de gas. Tiratrón
La diferencia de comportamiento entre las válvulas de vacío y las de gas se debe a los fenómenos
asociados con las descargas eléctricas en gases que se producen en éstas últimas.
En un diodo de vacío los electrones emitidos por el cátodo progresan constantemente hacia la
placa por la acción del campo eléctrico existente entre ambos electrodos. Un diodo de gas contiene
en su interior un gas interte (helio, argón, vapor de mercurio,...) a baja presión; los electrones
acelerados desde el cátodo experimentan colisiones con los átomos del gas de tal forma que,
cuando han adquirido una energía suficiente, pueden arrancar electrones de esos átomos. En cada
una de esas colisiones se produce un par electrón-ión positivo, el ión se dirige hacia el cátodo y los
dos electrones, el original y el arrancado del átomo, son acelerados de nuevo hacia la placa (ánodo).
Cuando otra vez estos electrones han sido acelerados lo suficiente son capaces de ionizar los
átomos, con lo que aparecen dos nuevos iones positivos y cuatro electrones que repetirán el proceso
hasta llegar a la placa.
Los iones positivos poseen mucha mayor masa que los electrones y se mueven con menos
aceleración que éstos, con el resultado de que se forma una zona de carga espacial positiva. Cuando
la descarga se ha establecido (en tiempos del orden de 10 – 6 segundos) aparecen en el diodo
dos zonas (Fig. XXIX-35), una con átomos neutros, iones positivos y electrones atrapados por los
iones, que se comporta como un conductor poniéndose al mismo potencial que la placa, y otra,
pegada al cátodo, en la que los electrones se aceleran antes de la primera ionización y los iones
circulan hacia él.
Para diferencias de potencial pequeñas no se llega producir ionización por choques, pero a
partir de un potencial mínimo (V 0
en la Fig. XXIX-36) cualquier aumento de tensión produce grandes
variaciones en la intensidad de corriente. La curva característica del diodo de gas muestra que
este dispositivo puede rectificar la corriente alterna preservando su forma más fielmente que el
diodo de vacío.
El triodo de gas se denomina TIRATRÓN. Un potencial negativo de la rejilla, que está muy próxima
al cátodo, impide la circulación de electrones hacia la placa para potenciales positivos de ésta
muy elevados. Haciendo la rejilla menos negativa que un cierto valor crítico se inicia la descarga,
la rejilla queda apantallada por los iones positivos que la rodean y deja de ejercer sus funciones de
control sobre la corriente de placa; la descarga sólo se interrumpe anulando el voltaje de placa. Estas
características convierten al tiratrón en un buen interruptor en circuitos de elevada potencia.
PROBLEMAS: 1al 16.
XXIX – 21. Célula fotoeléctrica
C) TUBOS FOTOELÉCTRICOS
Una CÉLULA FOTOELÉCTRICA es un dispositivo que transforma la energía radiante en eléctrica.
Los metales alcalinos, el cesio, por ejemplo, verifican el efecto fotoeléctrico (párrafo XXVIII-5)
al ser excitados por la luz; en este hecho se basa la célula fotoeléctrica.
Consta de una ampolla de vidrio en cuyo interior existe un cátodo semicilíndrico en el que se
ha hecho un depósito finísimo de metal fotosensible (cesio, por ejemplo); frente al cátodo se coloca
un segundo electrodo, al que se le da un potencial positivo por medio de un generador (Fig.
XXIX-37).
Al incidir la luz en el metal éste emite electrones, que son atraídos por el ánodo, estableciendo
una corriente eléctrica, que acusa un galvanómetro G.
El tipo de célula descrita se conoce con el nombre de FOTOEMISIVA.
En las CÉLULAS FOTOVOLTÁICAS no es necesario comunicar una diferencia de potencial entre sus
electrodos; la célula fotovoltaica produce su propia fuerza electromotriz. Una pieza de cobre se recubre
de otra de óxido de cobre (I), sobre la que se deposita una capa delgadísima de cobre, transparente
a la luz (Fig. XXIX-38); al incidir ésta, atraviesa tal capa y llegando al óxido deja electrones
en libertad, que se dirigen hacia la delgadísima capa de cobre que hace de polo negativo de la célula
originándose en el circuito una corriente, cuya intensidad depende de la intensidad de la luz
incidente; de ahí su empleo en los fotómetros empleados para indicar el tiempo de exposición en
las cámaras de fotografía.
Fig. XXIX-33.– Círculo básico del tetrodo.
Fig. XXIX-34.– Conexión del pentodo.
Fig. XXIX-35.– Distribución de la
carga en un diodo de gas.
Fig. XXIX-36.– Curva característica y
símbolo del diodo de gas.
Fig. XXIX-37.– Célula fotoeléctrica.