La válvula de vacío contra el transistor

Durante casi medio siglo, cualquier aparato que amplificara o conmutara una señal —una radio, un televisor, un ordenador— dependía de una frágil ampolla de vidrio con el aire extraído por dentro: la válvula de vacío. Luego, en un laboratorio de Nueva Jersey, apareció un rival diminuto que hacía lo mismo sin calentarse, sin romperse y ocupando una fracción del espacio. La batalla entre la válvula de vacío y el transistor no fue una pelea justa, y su desenlace encogió la electrónica hasta caber en tu bolsillo. Pero, contra lo que suele contarse, la válvula nunca llegó a rendirse del todo.

El campeón: cómo reinó la válvula de vacío

La válvula moderna nació en 1906, cuando el inventor estadounidense Lee de Forest añadió un tercer electrodo —una rejilla— dentro de una ampolla al vacío y creó el triodo, que bautizó como Audion. Con esa rejilla se podía controlar un flujo grande de electrones con una señal pequeña: por primera vez, un dispositivo era capaz de amplificar y de actuar como interruptor electrónico. Fue el ladrillo con el que se construyeron la radio, la telefonía a larga distancia, el radar y la televisión.

El principio era elegante pero exigente. Dentro de la ampolla, un filamento incandescente calentaba un cátodo que lanzaba electrones hacia una placa; la rejilla intermedia regulaba ese chorro. Si te interesa el detalle de cómo trabaja por dentro esa tecnología, lo explicamos en cómo funciona un amplificador a válvulas. Funcionaba de maravilla, y durante décadas no hubo alternativa.

Los talones de Aquiles del campeón

El problema de la válvula eran sus defectos, todos a la vez. Para lanzar electrones necesitaba calentar un filamento, así que consumía mucha energía y desprendía calor como una bombilla. Era grande y frágil, de vidrio, y su filamento se quemaba con el tiempo, igual que una lámpara. Cuantas más válvulas juntabas, más a menudo fallaba alguna.

El caso extremo fue ENIAC, uno de los primeros ordenadores electrónicos, terminado en 1945: unas 18.000 válvulas, treinta toneladas y una sala entera para él solo. Se averiaba tan seguido que mantenerlo encendido era casi una hazaña. Estaba claro que, si la electrónica quería crecer, necesitaba algo más pequeño, más frío y más fiable. Ese algo llegó en 1947.

El retador: un trozo de metal que no se calentaba

En los Laboratorios Bell, tres físicos —John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley— construyeron un dispositivo que hacía el trabajo del triodo usando un material semiconductor en estado sólido, sin vacío ni filamento incandescente: el transistor. Contamos ese descubrimiento con detalle en la historia del transistor. Aquí lo que importa es la comparación cara a cara, porque el retador ganaba en casi todas las categorías.

El transistor era minúsculo frente a la ampolla; no necesitaba calentar nada, así que consumía muchísima menos energía y arrancaba al instante en lugar de esperar a que el filamento se pusiera al rojo; era sólido, sin vidrio que romper ni filamento que quemar, de modo que duraba años; y podía fabricarse en serie y, más tarde, integrarse por miles en una sola pastilla de silicio. Donde la válvula era voluminosa, caliente y perecedera, el transistor era diminuto, frío y prácticamente eterno.

Por qué la válvula perdió la guerra

La sentencia la dictó el circuito integrado. Un transistor suelto ya era mejor que una válvula, pero la verdadera goleada llegó cuando se comprobó que podían meterse muchos transistores en el mismo trozo de silicio. Nadie podía meter mil válvulas de vidrio en la uña de un dedo, y sin embargo eso es exactamente lo que hoy hace un chip con transistores, multiplicado por millones.

A lo largo de los años sesenta, el transistor fue expulsando a la válvula de un frente tras otro: primero de las radios portátiles, luego de los televisores y, finalmente, de los ordenadores. Para quien tenga un viejo aparato de válvulas, existe incluso el camino inverso: reemplazar un tubo de vacío con componentes de estado sólido. La electrónica dejó de medirse en centímetros y toneladas para medirse en nanómetros y gramos.

Los últimos reductos: donde la válvula todavía gana

Y aquí está el giro que la versión simple de la historia suele omitir: la válvula de vacío nunca desapareció del todo. Sobrevive en los nichos donde su forma de trabajar sigue siendo superior:

• El horno microondas. El corazón de casi todas las cocinas del mundo es un magnetrón, una válvula de vacío de alta potencia que genera las microondas a 2,45 GHz. Es probablemente la válvula más numerosa del planeta: hay una en tu cocina ahora mismo.
• Los satélites. Los tubos de onda progresiva (TWT) amplifican las señales de microondas en los transmisores de descarga de los satélites de comunicaciones. Miles de válvulas orbitan la Tierra en este instante, dominando aún la retransmisión desde el espacio.
• La alta potencia y frecuencia. En radar, transmisores de radio y TV de gran potencia, aceleradores de partículas y equipos de rayos X, las válvulas siguen manejando cantidades de energía a frecuencias altísimas que a un transistor le costaría soportar.
• El sonido. Muchos audiófilos y guitarristas juran que el amplificador a válvulas tiene un carácter cálido que el estado sólido no reproduce del todo. No es nostalgia sin más: la forma en que la válvula distorsiona al saturarse suena distinta.

El veredicto

La batalla entre la válvula y el transistor la ganó el retador por goleada en casi todo lo que importaba para la electrónica de consumo: tamaño, consumo, fiabilidad y coste. Gracias a esa victoria, el ordenador que ocupaba una sala hoy cabe en un teléfono. Pero fue una victoria por puntos, no por nocaut: allí donde hace falta muchísima potencia a frecuencias muy altas —o simplemente un sonido con carácter—, la vieja ampolla de vidrio sigue de pie, encendida y trabajando, casi ciento veinte años después de que De Forest le añadiera aquella rejilla.

Referencias

1. «Lee de Forest», Encyclopædia Britannica. britannica.com
2. «ENIAC», Computer History Museum. computerhistory.org
3. «The Traveling-Wave Tube in the History of Telecommunication», arXiv. arxiv.org
4. «Are Vacuum Tubes Still Used (& What Are They Used for)?», Pentalabs. pentalabs.com

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