Em 1904, John Fleming, professor de engenharia elétrica no Imperial College London, tornou público seu dispositivo para converter corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC). Era uma lâmpada incandescente na qual Fleming adicionou um eletrodo extra. Originalmente projetado como detector de sinal fraco para telegrafia sem fio, o diodo de Fleming, como ficou conhecido, tornou-se o primeiro retificador a vácuo e sobreviveu relativamente inalterado até o nascimento de dispositivos de estado sólido nos anos 60.
O retificador a vácuo inclui aquecedor (heater) que aquece um cátodo, ou cátodo auto-aquecido chamado filamento. O cátodo é revestido com minúscula quantidade de tório ou revestimento de óxidos de bário e estrôncio. O anodo (placa) é o elemento final. Em alguns retificadores há duas placas separadas, permitindo configuração como retificador de onda completa (full-wave).
Quando tensão é aplicada ao filamento/aquecedor, este aquece o cátodo causando emissão de elétrons. Quando a tensão do anodo se torna positiva relativa ao cátodo, o tubo começa a permitir fluxo de corrente. Quando a tensão inverte e o anodo se torna negativo relativo ao cátodo, o fluxo para. Em essência, a válvula torna-se retificador, permitindo corrente num só sentido — igual a dispositivo de estado sólido.
Válvulas também foram feitas com cátodos duplos e anodo único para retificadores de onda completa com transformador com derivação central (center-tapped). Tubos mais complexos incluíam dois conjuntos de cátodos e anodos para configurar múltiplos retificadores num único tubo.
Válvulas estão se tornando relíquias do século XX. Algumas aplicações de alta tensão ainda usam válvulas, mas custo de dispositivos estado sólido de alta tensão está mais competitivo. Um dos últimos grupos a abandonar válvulas são guitarristas. Embora estado sólido domine a maioria das aplicações, válvulas ainda são escolha preferida para muitos amps de guitarra.
O retificador a vácuo passou por muitas formas, tamanhos e aplicações desde Fleming, mas o Krytron desenvolvido pela EG&G na 2ª Guerra foi provavelmente o mais exótico. Chave de altíssima velocidade capaz de comutar milhares de volts e amperes em radar. Time magazine reportou em 1985 que 8.100 Krytrons (com aplicações em tecnologia nuclear) foram vendidos ilegalmente a Israel por engenheiro da Califórnia. Nenhum foi recuperado.
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