Qu’est-ce qu’un tube électronique ?
Un tube électronique est un tube creux dont l’intérieur est très vide et dont les électrodes sont enfermées. L’électrode, qui émet des électrons, est portée à une température élevée. Grâce à l’effet thermique d’émission d’électrons, des électrons sont facilement émis de la surface de la cathode à une tension relativement faible. Ces électrons peuvent être contrôlés par un champ électrique ou magnétique pour les amplifier, les détecter, les rectifier, les faire osciller ou les moduler.
Les tubes électroniques sont également connus sous le nom de tubes à vide car ils appliquent l’action des électrons. En général, la structure consiste en un récipient en verre, en métal ou en céramique, à l’intérieur duquel plusieurs électrodes sont disposées pour créer un vide ou une basse pression, et une petite quantité de gaz rare ou de mercure est ajoutée.
Selon le nombre d’électrodes, l’on parle de tubes bipolaires, triodes, quadripolaires ou pentodes. Par ailleurs, parmi les tubes bipolaires, ceux utilisés pour la rectification sont notamment appelés tubes redresseurs.
Utilisations des tubes électroniques
En tant qu’éléments à usage général (redressement, modulation, détection, amplification, etc.) dans les circuits électriques et électroniques généraux, beaucoup ont été remplacés par des éléments semi-conducteurs et les tubes électroniques ont presque achevé leur rôle. Ils sont néanmoins sont encore utilisés comme tubes d’émission pour le traitement de hautes fréquences et de fortes puissances, ce qui est difficile à réaliser avec des semi-conducteurs. Ils sont également fabriqués pour les stations de radiodiffusion et l’armée. Les tubes électroniques sont également utilisés dans les amplificateurs audio et les amplificateurs de guitare. Ils sont toujours préférés en raison de leur excellent son, et les tubes à vide sont toujours produits en grandes quantités pour ces cas de figure.
Les magnétrons, un type particulier de tube à vide, sont encore produits aujourd’hui comme source de micro-ondes puissantes et sont utilisés dans les fours à micro-ondes et les radars.
Les tubes électroniques sont également utilisés dans d’autres applications sophistiquées et avancées, telles que les tubes à rayons X pour générer des rayons X, les tubes photomultiplicateurs (PMT) pour les mesures optiques à haute sensibilité et les tubes de vision nocturne (intensificateurs d’image).
Principe des tubes électroniques
Lorsqu’un matériau est chauffé à haute température dans le vide, les électrons qu’il contient acquièrent de l’énergie thermique, qui est émise par la surface du matériau. C’est ce que l’on appelle l’émission thermionique et la plupart des tubes électroniques sont fabriqués à partir de ce phénomène.
Dans un tube électronique bipolaire, lorsque le filament est porté à une température élevée, des électrons thermiques sont émis. Lorsqu’un potentiel positif est appliqué à la plaque, les électrons sont attirés par la plaque et un courant circule, tandis que lorsqu’un potentiel négatif est appliqué à la plaque, les électrons sont repoussés et aucun courant ne circule. En d’autres termes, si une tension alternative est appliquée à la plaque, le courant ne circule que lorsque la tension est positive et aucun courant ne circule lorsque la tension est négative. C’est ce qu’on appelle la rectification.
Dans un tube électronique tripolaire, une grille est placée entre la plaque et le filament, et le flux d’électrons du filament vers la plaque peut être contrôlé en faisant varier le potentiel de la grille. Si le potentiel de la grille est plus négatif, le nombre d’électrons circulant vers la plaque peut être réduit. La variation du courant circulant vers la plaque est alors supérieure à la variation de la tension de la grille. Cela signifie que si vous placez une résistance de charge dans le circuit de la plaque et que vous mesurez sa tension, la variation de tension à travers la résistance de charge sera plus importante que la variation de tension de la grille. C’est l’effet d’amplification.
Il existe également des tubes quadripolaires, pentodes et à faisceau, qui sont des versions améliorées du tube triode.
Types de tubes électroniques
Il existe plusieurs types de tubes électroniques, chacun ayant des propriétés différentes. Choisissez celui qui convient le mieux à votre usage.
- Tubes électroniques audio et guitare : utilisés dans les amplificateurs pour amplifier la musique et les signaux instrumentaux.
- Tubes pour émetteurs : utilisés dans les émetteurs pour les communications radio et la radiodiffusion, et dans les générateurs à haute fréquence pour les applications industrielles.
- Tubes cathodiques (CRT) : utilisés dans les tubes cathodiques et autres dispositifs d’affichage vidéo à faisceau d’électrons.
- Magnétrons : utilisés dans les équipements générant des micro-ondes tels que les radars et les fours à micro-ondes.
- Tubes d’imagerie : utilisés dans le passé pour les caméras de télévision, mais plus récemment pour le démantèlement des réacteurs nucléaires en raison de leurs propriétés de résistance aux radiations.
- Tubes de vision nocturne (intensificateurs d’image) : utilisés dans les équipements de vision nocturne et les lunettes.
- Tubes à rayons X : utilisés dans les équipements d’inspection dentaire et industrielle à rayons X.