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Tipologia delle Valvole: Tetrodo Termoionico

Tetrodo Termoionico

Come anzidetto nella sezione dedicata al triodo, uno dei problemi principali che ha il triodo è la capacità fra griglia e anodo che determina un accoppiamento del circuito anodico con quello di griglia e che determina all’aumentare della frequenza una retroazione che riduce progressivamente l’amplificazione di suddetta valvola.
Un netto miglioramento del problema si ebbe con l’introduzione del tetrodo, tubo a quattro elettrodi nel quale è inserita, in aggiunta a catodo, griglia e anodo, una seconda griglia, denominata griglia schermo.
La sua presenza fra griglia controllo e placca viene a costituire uno schermo elettrostatico fra quelli che in genere sono gli elettrodi d’ingresso e d’uscita del triodo annullando di fatto l'effetto Miller, la sua costruzione è simile a quella della griglia di controllo, salvo avere una maglia un po’ più fitta.
Alla griglia schermo viene applicata una tensione positiva normalmente poco più bassa di quella di placca, che contribuisce ad intensificare l’azione di attrazione sugli elettroni emessi dal catodo e regolati dalla griglia controllo; ciò fa sì che essa intercetti un certo numero di elettroni, sottraendoli (nella misura del 10-12%) al flusso che attraversa la valvola proveniente dalla carica spaziale.

A sinistra: Circuito atto a rilevare le caratteristiche anodiche di un tetrodo.
Va=Tensione anodica
Vg=Tensione di griglia
Ia=Corrente anodica
Questo circuito è valido in linea di principio ma è stato soppiantato da sistemi di misura più moderni, automatici e dotati di computer che rilevano in automatico tutti i valori significativi.

A sinistra il disegno di un tetrodo dal punto di vista meccanico.

Nella figura sopra è riportato un circuito di prova di un tetrodo e la relativa curva rilevata.

Nella figura a lato è evidenziata l’area in cui la tensione di griglia schermo è più alta di quella anodica, quindi la griglia schermo cattura parte degli elettroni emessi per emissione secondaria dall’anodo provocando una diminuzione della corrente anodica.

E’ da notare che nella condizione normale di funzionamento la tensione della griglia schermo deve essere positiva rispetto al catodo e leggermente inferiore a quella dell’anodo.
Per rilevare la caratteristica anodica di figura la tensione di griglia schermo viene settata ad un valore costante e viene fatta variare solo la tensione anodica.
Prendendo in considerazione le caratteristiche rilevate si vede che inizialmente la corrente sale in proporzione alla tensione, poi all’aumentare della tensione anodica vi è un abbassamento della corrente anodica. Questo è dovuto al fatto che gli elettroni accelerati dalla griglia schermo anch'essa positiva arrivano all’anodo con una velocità e, quindi una energia, molto alta e colpendo quest’ultimo riescono ad estrarre altri elettroni ( emissione secondaria), che trovandosi in prossimità un potenziale positivo più alto di quello anodico, quello della griglia schermo, ne vengono attratti, quindi la corrente anodica totale diminuisce.
Aumentando ulteriormente la tensione dell’anodo quest’ultimo inizia ad avere un potenziale prossimo o maggiore di quello della griglia schermo, quindi riesce a catturare anche gli elettroni che fuoriescono per emissione secondaria e la corrente anodica torna a salire.
Questa caratteristica molto particolare fa si che il tetrodo sia, nella sua veste originale, una delle valvole meno usate (purtroppo non ha un comportamento lineare).
Per ovviare a questo inconveniente sono stati creati i tetrodi a fascio, sfruttando particolari geometrie nella disposizione degli elettrodi che costringono il flusso di elettroni, nel percorso catodo-placca, in fasci di corrente ad alta densità, riuscendo a sfruttare gli effetti della carica spaziale che viene a formarsi fra griglia schermo e placca, in genere, si tratta di tubi di potenza.

La presenza di questa griglia, oltre a ridurre fortemente la reazione negativa interna del tubo, in quanto scherma la griglia principale rispetto alla placca, ne aumenta altrettanto fortemente il fattore di amplificazione, in quanto la tensione di placca ha molto meno effetto sulla corrente di placca, che risulta invece più sensibile al valore della tensione della stessa griglia schermo.
Al fine di risolvere il problema dell’emissione secondaria senza ricorrere ad artifizi (come nel tetrodo a fascio) è stato creato il pentodo (che come dice il nome ha cinque elettrodi, anodo, catodo, più tre griglie).