Structure générale
Les tubes électroniques désignent les composants qui utilisent des électrodes, placées dans le vide ou dans un gaz, isolées entre elles par ce milieu,
et comprenant au moins une source d'électrons. Une enveloppe résistante à la température isole l'ensemble de l'extérieur. Bien que l'enveloppe soit
généralement en verre, les tubes de puissance utilisent souvent la céramique et le métal. Les électrodes sont reliées aux terminaisons qui passent au
travers de l'enveloppe par des passages étanches. Sur la plupart des tubes, les terminaisons sont des broches prévues pour être installées dans un support
de tube électronique pour un remplacement facile
Effet thermoïonique
Les tubes à vide utilisent l'effet thermoïonique pour créer des électrons libres puis les diriger et les moduler. A l'origine, le tube à vide ressemble
à une lampe à incandescence, car il poss&eagrave;de un filament chauffant à l'intérieur d'une enveloppe de verre vidée d'air. Quand il est chaud, le filament
relâche des électrons dans le vide: ce processus est appelé émission thermoïonique. Il en résulte un nuage d'électrons, dont la charge est négative,
appelé charge d'espace. Les tubes à chauffage direct ne sont plus utilisés sauf en tube de forte puissance, remplacé par le chauffage indirect.
Dans un tube à chauffage indirect, le filament chauffe une électrode qui émet les électrons, la cathode.
La Diode à vide
C'est le tube le plus simple, utilisé comme redresseur. Dans une diode à vide, les électrons émis par la cathode vont être attirés par une
plaque métallique "anode" et située à l'intérieur du tube. Cette plaque est chargée positivement. Il en résulte un flux d'électrons, appelé courant,
qui vont du filament vers la plaque. Le courant ne peut passer dans l'autre sens car la plaque n'est pas chauffée et n'émet donc pas d'électrons.
On obtient donc une diode à vide à chauffage direct. Ce composant ne conduit le courant que dans un seul et unique sens.
La Triode
L'adjonction d'une électrode intermédiaire de commande par Lee De Forest, a permis le développement du premier composant électronique amplificateur:
la triode. La triode se compose d'une cathode émettrice d'électrons, d'une anode réceptrice, et d'une grille placée entre les deux.
En modulant la tension appliquée sur la grille par rapport à la cathode, un nombre plus ou moins grand d'électrons émis par la cathode arrivent
jusqu'à l'anode, créant un courant variable entre anode et cathode. Une charge en série dans l'anode convertit la variation de courant en variation de
tension et de puissance: l'amplification est réalisée.Evolution de la Triode
La triode présentait des défauts, en particulier une tendance à osciller en raison de la capacité que forme le couple grille-anode. Elle fut rapidement
améliorée par l'adjonction d'une grille intermédiaire à un potentiel proche de celui de l'anode, réduisant cette capacité nuisible: la tétrode était créée.
Enfin la pentode permit de supprimer l'effet des émissions secondaires d'électrons sur la grille écran de la tétrode grâce à une troisième grille au
potentiel de la cathode. D'autres combinaisons comme l'hexode, munie de deux grilles de commande, permettent de réaliser le mélange de fréquences nécessaire
aux récepteurs.
L'évolution s'est poursuivie vers la miniaturisation, les tubes multifonctions, l'amélioration de la durée de vie et de la fiabilité, l'augmentation de
la puissance et de la fréquence au fur et à mesure des besoins de la radio et de l'électronique.
Applications
Dans la plupart des utilisations, le tube à vide a été remplacé par un composant plus petit et moins cher: le transistor et ses dérivés. Ce dernier est
un semi-conducteur et il permet la réalisation de circuits intégrés. Le transistor permet une densité et une fiabilité bien supérieures au tube pour
l'amplification et le traitement de signal. Les tubes sont cependant toujours utilisés pour des applications spécifiques comme les amplificateurs audio,
et pour les applications de très fortes puissances ou à haute fréquence (HF) comme pour les fours à micro-ondes, le chauffage par radio-fréquence
industriel, et l'amplification de puissance pour les émetteurs de radio et de télévision.
En effet, le transistor est limité en puissance et en fréquence par deux phénomènes: la dissipation volumique et le temps de transit, qui rendent
difficile l'augmentation simultanée de la puissance et la fréquence de fonctionnement. Pour pallier cette limitation en HF, des combinaisons d'amplificateurs
en parallèle sont possibles, mais demandent des coupleurs multiples en entrée et en sortie, et un coût supérieur à un amplificateur à tube unique
de même puissance. Les tubes à vide au contraire ne dissipent aucune énergie dans le transit des électrons, mais uniquement à l'impact sur l'anode, qui peut être refroidie.
En diffusion sonore, certaines personnes trouvent que les tubes électroniques permettent une qualité de son supérieure aux systèmes à transistors
bipolaires ou à amplificateurs opérationnels. D'autres affirment par contre que les tubes électroniques n'apportent rien et qu'ils ne représentent plus
aujourd'hui qu'un argument commercial. Il est toutefois peu probable qu'ils disparaissent, vu l'intérêt majeur que leur portent certains audiophiles,
musiciens et techniciens, par exemple pour les amplificateurs de guitare électrique ainsi que pour les préamplificateurs de microphone et de studio d'enregistrement.
Les Triodes et Pentodes de puissance
Malgré l'avancée technologique des semi-conducteurs de puissances, les tubes à vide ont ainsi gardé l'avantage pour la fiabilité et pour
le coût de revient lors de leur utilisation en amplificateurs de forte puissance dans certains domaines. Les triodes en grille commune, ou les pentodes
en cathode commune sont les schémas les plus utilisés, jusqu'à environ 100 MHz.
Issu de :wikipediaLes Tubes les plus utilisés