Categoría: Radioamator i Krótkofalowiec
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Sobre la durabilidad de los tubos de electrones
(Radioamator i Krótkofalowiec 1970/02)

   Actualmente, hay más de tres millones de televisores registrados en Polonia. Se trata casi exclusivamente de receptores basados en tubos de electrones y se puede suponer que en un futuro próximo los tubos de electrones no serán reemplazados por completo por transistores. Tomando un promedio de 15 tubos de electrones en un televisor y agregándoles tubos de electrones que operan en receptores de radio y grabadoras, obtendrá aproximadamente 70 millones de tubos de electrones usados sistemáticamente en estos dispositivos. Debido a su gran número, el tiempo de "vida" del tubo de electrones es interesante. Las fábricas suelen garantizar el tiempo de funcionamiento de este tipo de tubos de electrones de mil a varios miles de horas. Esto no significa, por supuesto, que un tubo de electrones (operado en condiciones adecuadas) no pueda "terminar" antes de que transcurra este tiempo, o trabajar durante un número mucho mayor de horas.

   La probabilidad de funcionamiento correcto durante el período de tiempo garantizado está en el rango del 90% al 98%. El conocimiento de los procesos de desgaste de los tubos de electrones impone ciertas reglas de su funcionamiento, cuya observancia prolonga significativamente su vida útil.

   La durabilidad de un tubo de electrones está determinada principalmente por el calentamiento de su cátodo y el cátodo en sí. La temperatura de otros electrodos depende en gran medida de la temperatura del cátodo, es decir, la velocidad de todos los procesos fisicoquímicos que tienen lugar, que aumenta al aumentar la temperatura. Los tubos de electrones de uso común suelen utilizar cátodos de óxido. Dicho cátodo suele estar hecho de un cilindro delgado de níquel cubierto con una capa de óxido de bario u óxido de estroncio. En el proceso de formación y activación del cátodo, los óxidos se descomponen parcialmente.

   El oxígeno liberado es bombeado o absorbido por el captador, mientras que los átomos de metales alcalinotérreos permanecen dentro de la red cristalina de óxidos. Como resultado, se forma una cierta cantidad de átomos de bario o estroncio libres. Estos átomos juegan un papel fundamental en el mecanismo de acción del cátodo de óxido. El óxido de bario puro es un dieléctrico, pero la presencia de átomos de bario libres le confiere propiedades semiconductoras con la presencia de electrones libres para ser emitidos.

   Debido a la alta temperatura del cátodo, se forma una capa intermedia entre el soporte metálico cilíndrico y la capa de óxido. Consiste principalmente en ortosilicato de bario Ba2SiO4, que tiene una resistencia eléctrica relativamente alta. El grosor de esta capa aumenta durante el funcionamiento del tubo y la propia resistencia afecta negativamente a su funcionamiento. Esta resistencia produce una cierta retroalimentación (similar a la resistencia conectada al cátodo), lo que conduce a una disminución de la corriente y la ganancia del ánodo. La durabilidad del tubo de electrones se ve significativamente influenciada por el mantenimiento de la temperatura adecuada del cátodo. El sobrecalentamiento o el calentamiento insuficiente son perjudiciales para el cátodo de óxido y reducen su vida útil.

   A temperaturas más altas, la evaporación del bario y su óxido es más intensa y aumenta la intensidad del crecimiento entre capas. A temperaturas más bajas, el cátodo se vuelve más sensible al "envenenamiento químico" y al bombardeo de iones, y su resistencia transversal (pasante) aumenta debido a su coeficiente de temperatura negativo. Sin embargo, esto se aplica solo a un subcalentamiento significativo del 20%, mientras que cuando el voltaje del filamento se reduce entre un 5% y un 8%, la vida útil del cátodo aumenta significativamente. Como el voltaje de la red a menudo puede fluctuar en el rango de + 10% a -20%, los tubos de electrones pueden funcionar en condiciones muy desfavorables. Con los cambios mencionados anteriormente en el voltaje de la red, el tubo de electrones con un voltaje de filamento de 6.3V estará muy sobrecalentado (7V) o muy subcalentado (5V).

   Por lo tanto, sería recomendable alimentar el televisor a través de un buen estabilizador de voltaje electromagnético (RiK No. 4/1969).

   En el período inicial de funcionamiento del receptor, incluso vale la pena reducir la tensión de alimentación entre un 5% y un 8% conectando una pequeña resistencia (15Ω / 10W) ​​en serie entre la salida del estabilizador y el receptor. La reducción de bajo voltaje también tiene un efecto positivo en la durabilidad del propio calentador de cátodo.

   Alund, que aísla la fibra del calentador del cilindro del cátodo, sufre cambios durante el funcionamiento del tubo. El tungsteno del que está hecho el filamento se difunde en la capa aislante, creando tungsteno de aluminio con propiedades aislantes mucho peores que el alundum.

   Por tanto, a temperaturas más altas, y especialmente cuando el cátodo tiene un potencial positivo con respecto al calentador, aumenta la probabilidad de rotura del calentador del cátodo.

   Durante el funcionamiento del tubo de vacío, su filamento se calienta hasta una temperatura alta de 1200oC ÷ 1400oC. Esto conduce al calentamiento de todos los demás elementos y electrodos del tubo de vacío: cátodo, rejillas, pantalla, ánodos y carcasa. Además, el calentamiento de los elementos del tubo aumenta debido a la potencia disipada en los electrodos a medida que la corriente fluye a través de ellos. Los elementos calentados del tubo de vacío se convierten en una fuente que emite varios gases contenidos en ellos. Los gases liberados tienen un efecto perjudicial sobre el cátodo del tubo, oxidan la capa activa, lo que conduce a una reducción de la corriente de emisión, lo que determina la pendiente, la ganancia y la potencia de salida del tubo. Esto se aplica especialmente a los tubos utilizados en los receptores de TV: PL500, PL36, PCL86, PCL85, PL84, PCL82, etc. Por lo tanto, se recomienda una ligera reducción de la tensión del ánodo para aumentar el tiempo de trabajo del tubo. Los denominados "tubos de calor" también se pueden utilizar para reducir el calentamiento del tubo aplicando copas de metal con nervaduras a los tubos.

   Los televisores modernos, y más a menudo también los receptores de radio, casi siempre tienen rectificadores de semiconductores en el sistema de suministro de energía. Después de conectar el dispositivo a la red, el voltaje total del ánodo aparece inmediatamente en los cátodos que se están calentando. El voltaje del ánodo es aún mayor durante este período, porque el sistema aún no consume corriente. Esta situación es perjudicial para los tubos de electrones del dispositivo. Por lo tanto, la vida útil de los tubos se verá afectada negativamente por la frecuencia de encendido del dispositivo.

   Esta desventaja puede eliminarse mediante varios métodos. La forma más sencilla es instalar un interruptor adicional en el circuito después del primer condensador electrolítico de la fuente de alimentación, mediante el cual el voltaje del ánodo se enciende manualmente solo unos minutos después de que el receptor se conecta a la red. Los cátodos de los tubos alcanzarán entonces una temperatura suficientemente alta. El encendido de la tensión del ánodo también se puede retrasar mediante un tubo de vacío adicional con un relé adecuado, o mediante un interruptor bimetálico.

   El uso propuesto de televisores prolonga significativamente su vida útil. Mi televisor tipo Delta AT-550 (estabilizador e interruptor adicional) funciona durante tres años sin dañar el tubo de vacío.

Bolesław Gonet