Os novos na eletrônica talvez nunca tenham montado alguma coisa que use válvulas e em alguns casos nem sequer visto um aparelho que use esses componentes antigos, a não ser como sucata ou em algum museu, casa de antiguidades ou filme antigo. No entanto, as válvulas são muito importantes e até hoje existem equipamentos que as usam pois os componentes modernos não as supera em desempenho em muitos casos. Veja neste artigo como funcionam as válvulas e como elas são utilizadas.
A válvula termiônica, ou simplesmente válvula, tem algumas desvantagens importantes em relação aos componentes equivalentes mais modernos, que são os transistores. Ela é muito maior, trabalha quente e precisa de tensões muito elevadas para funcionar. No entanto, convenientemente usada ela pode fazer as mesmas coisas que os transistores e na verdade, faz isso, desde muitos anos antes de existir o próprio transistor. A válvula foi inventada muito antes do transistor. A válvula diodo (de dois elementos) foi quem deu início a tudo. Ela foi inventada por Fleming em 1904, sendo seguida pela válvula triodo (de três elementos) que é o equivalente mais próximo do transistor, que foi inventada em 1906 por Lee de Forest. Apareceram válvulas com mais elementos depois como a tetrodo, pentodo, hexodo e outras, mas é da válvula diodo e da válvula triodo que vamos falar inicialmente neste artigo.
A Válvula Diodo
Se num tubo de vidro fizermos o vácuo, ou seja, retirarmos todo o ar, e colocarmos um filamento de tungstênio que possa ser aquecido pela passam de uma corrente, notaremos um fenômeno interessante.
Em torno do filamento, quando ele é aquecido forma-se uma espécie de “nuvem” de elétrons que tecnicamente é denominada “carga espacial”, conforme mostra a figura 1.
Figura 1 – A “carga espacial”, nuvem de elétrons que se forma em torno de um filamento aquecido num tubo de vácuo.
O que ocorre é que o aquecimento provoca uma agitação térmica das partículas que formam o filamento e que acaba por liberar elétrons dos átomos. Se no interior desta mesma válvula acrescentarmos um elemento metálico a mais, denominado anodo ou placa, e ligarmos este elemento ou eletrodo a uma fonte de tensão positiva, carregando-o com essa carga, ele atrairá os elétrons estabelecendo assim um fluxo de elétrons, ou seja, uma corrente, conforme mostra a figura 2.
Figura 2 – O fluxo de elétrons (corrente) vai do filamento para o anodo carregado posiitvamente.
Observe entretanto que se a placa for negativa o fluxo não ocorre, pois os elétrons são repelidos. Isso significa que a corrente tem um sentido único neste dispositivo: os elétrons só podem fluir do filamento para a placa. Essa válvula tem as mesmas propriedades dos conhecidos diodos semicondutores, ou seja, conduz a corrente num único sentido sendo, por este motivo, denominada “válvula diodo”.
Posteriormente foi feito um aperfeiçoamento nesta estrutura: em lugar de usar o filamento para emitir as cargas o que é denominado “aquecimento direto”, foi agregado um novo eletrodo envolvendo o filamento. Este elemento em forma de tubo é denominado catodo e aparece nas válvulas “de aquecimento indireto”, conforme mostra a figura 3.
Figura 3 – Válvula diodo de aquecimento indireto.
Essas válvulas diodo de aquecimento direto e indireto podem ser usadas nas mesmas aplicações que os diodos comuns, ou seja, na detecção e retificação e tem seus símbolos mostrados na figura 4.
Figura 4 – Símbolos das válvulas diodo.
Observe que temos nesta figura o símbolo de uma válvula dupla, ou seja, um duplo diodo que tem um catodo comum e um anodo. Este tipo de válvula é comumente encontrada na fonte de muitos rádios antigos e mesmo televisores dos anos 1940 a 1950 e até depois.
Uma diferença muito importante das válvulas em relação aos transistores e diodos semicondutores é que as válvulas precisam de tensões mais altas para funcionar e, além disso, uma fonte adicional para aquecer os filamentos. Para os filamentos é comum encontrarmos tensões de 1,5 a 12 V e para a operação em si, ou seja, polarizar o anodo as tensões podem ficar na faixa dos 80m aos 600 volts tipicamente. Por outro lado, com uma tensão elevada no anodo, as correntes que fluem entre este elemento e o catodo são relativamente baixas variando entre 10 mA e 500 mA. Se o leitor tiver algum rádio antigo em sua casa pode encontrar válvulas diodos como a 35W4, 6X4 ou 5Y3.
A tradicional 35W4 que funcionava com 35 V de filamento.
Uma coleção de 5Y3 de diversas épocas e fabricantes – fotos da Internet.
Veja que nas válvulas de nomenclatura americana, como as exemplificadas acima, o primeiro número indica a tensão de filamento: 35, 6 e 5 V.
