crossatron

Un crossatron est un tube à décharge gazeuse à cathode froide conçu pour commuter des impulsions électriques de forte puissance. Contrairement à un thyratron, qui utilise une cathode chauffée, un crossatron ionise le gaz entre une cathode froide et une anode en appliquant une tension suffisamment élevée. Une fois ionisé, le gaz conduit le courant dans le sens direct avec une très faible impédance. Le tube bloque ensuite naturellement le courant inverse, se comportant un peu comme une diode mais capable de gérer des courants de crête et des pics de tension beaucoup plus importants que les commutateurs à semi-conducteurs de son époque.

Le dispositif a trouvé son utilisation principale dans les modulateurs de radar pulsés, les expériences de physique des hautes énergies et les applications de commutation industrielles où les courants de crête atteignaient des milliers d'ampères et les durées d'impulsion s'étendaient de microsecondes à millisecondes. Un crossatron typique pouvait gérer des impulsions de 10 à 50 kilovolts avec des courants de crête de l'ordre de 1 à 10 kiloampères. Le tube ne nécessitait pas d'alimentation de chauffage de filament et tolérait des transitoires de surtension importants qui détruiraient une jonction semi-conductrice, ce qui le rendait précieux dans les environnements électriquement difficiles.

Le nom reflète le caractère hybride du dispositif: il empruntait une vitesse de commutation plus proche des tubes à vide, une capacité de blocage inverse des diodes semi-conductrices et une robustesse de gestion des impulsions des thyratrons. Contrairement à un thyratron, un crossatron ne pouvait pas être déclenché de manière fiable par une grille; au lieu de cela, il s'appuyait sur la tension appliquée elle-même pour initier la conduction, similaire à un éclateur ou une diode de claquage. Cela simplifiait la conception des circuits dans certaines applications mais nécessitait une correspondance minutieuse de la tension et de l'impédance.

Les crossatrons sont tombés en désuétude dans les années 1980 et 1990 à mesure que la technologie de commutation à semi-conducteurs mûrissait. Les thyristors modernes, les éclateurs déclenchés et les commutateurs d'impulsions à semi-conducteurs remplissent désormais des fonctions équivalentes avec une meilleure fiabilité, une durée de vie plus longue et une charge de maintenance réduite. Les anciens systèmes radar militaires et les accélérateurs de particules contiennent encore des tubes crossatron en service, mais les unités de remplacement sont rarement fabriquées.

Le dispositif se situe historiquement entre l'ère des tubes à vide et l'ère des semi-conducteurs, représentant une catégorie de dispositifs de commutation à courant élevé qui n'a pas survécu à la transition. Les techniciens et ingénieurs travaillant sur des systèmes pulsés hérités peuvent rencontrer des crossatrons; les tubes sont généralement montés dans des boîtiers en céramique ou en métal avec des prises de tension fixes ou réglables. Les performances dépendent de manière critique de la pression et de la pureté du gaz de remplissage, et la dégradation ou la contamination du gaz provoque un amorçage peu fiable ou une incapacité à bloquer correctement.