tube électronique

Un tube électronique est une enveloppe scellée en verre ou en métal contenant deux électrodes ou plus qui manipulent un flux d'électrons circulant dans le vide, un gaz inerte ou de la vapeur. Le type le plus simple, une diode, possède une cathode chauffée qui émet des électrons et une anode qui les collecte ; des tubes plus complexes ajoutent des grilles pour contrôler le flux d'électrons. Cette fonction de contrôle a rendu les tubes essentiels à la radio, à la télévision, au radar et aux premiers ordinateurs avant que les semi-conducteurs à l'état solide ne remplacent la plupart des applications. Les tubes servent encore des rôles de niche dans la transmission radio de haute puissance, l'amplification audio et les équipements industriels spécialisés où leur robustesse et leur résistance aux radiations sont importantes.

Les tubes électroniques se déclinent en plusieurs familles. Les diodes redressent le courant alternatif en courant continu. Les triodes amplifient les signaux faibles en utilisant une grille de contrôle entre la cathode et l'anode pour moduler le flux d'électrons. Les pentodes ajoutent plusieurs grilles pour améliorer le gain et réduire le feedback indésirable ; elles ont dominé les équipements radio et audio du milieu du XXe siècle. Les thyratrons contiennent un chemin de décharge gazeuse contrôlé par grille et agissent comme des interrupteurs électroniques rapides. Les magnétrons génèrent de l'énergie micro-ondes par interaction électronique avec des champs magnétiques et apparaissent dans les radars et les fours à micro-ondes industriels. Les tubes cathodiques (CRT) dirigent des faisceaux d'électrons pour afficher des images sur un écran phosphorescent.

La pression interne du tube détermine son comportement. Les tubes à vide poussé ne contiennent que du gaz résiduel à des pressions inférieures à 0,01 pascal et sont utilisés pour l'amplification haute fréquence. Les tubes remplis de gaz fonctionnent à des pressions de 10 à 100 pascal et conduisent le courant plus facilement ; ils apparaissent dans les régulateurs de tension et les circuits de commutation. Les tubes remplis de vapeur, en particulier les types à vapeur de mercure, étaient courants dans les redresseurs de puissance pour les entraînements de moteurs industriels avant l'arrivée des remplacements à semi-conducteurs.

Modes d'installation et de défaillance

Les tubes se montent dans des douilles standardisées (octal, noval, compactron et autres) qui permettent un retrait et un remplacement rapides sans soudure. L'enveloppe en verre du tube doit être intacte ; même de petites fissures permettent à l'air de s'infiltrer, détruisant le vide et arrêtant le fonctionnement normal. Les cathodes se dégradent par émission d'électrons ; après des années d'utilisation, l'émission diminue jusqu'à ce que l'amplification devienne médiocre ou cesse. Le filament de chauffage peut se rompre. L'amorçage entre les électrodes, souvent déclenché par une tension excessive ou un choc mécanique, peut fissurer le tube ou souder les électrodes ensemble.

Le terme tube électronique est apparu comme une étiquette générique pour distinguer les dispositifs à vide et à gaz des alternatives à semi-conducteurs. Des noms plus anciens comme tube à vide et tube radio persistent dans les pays anglophones, tandis que thermionic valve reste la norme dans l'usage britannique et du Commonwealth, reflétant le rôle du tube en tant que dispositif de contrôle unidirectionnel analogue à une vanne mécanique. Les équipements industriels des années 1930 aux années 1970 reposaient sur des alimentations, des circuits de contrôle et des instruments basés sur des tubes ; des pièces de rechange restent disponibles auprès de fournisseurs spécialisés malgré l'âge des dispositifs.