triode

Une triode est un tube à vide doté de trois électrodes actives : une cathode chauffée qui émet des électrons, une anode (plaque) qui les collecte, et une grille de contrôle positionnée entre elles. La grille, maintenue à une petite tension négative par rapport à la cathode, peut moduler le flux d'électrons avec une entrée de puissance minimale, permettant à un signal faible de contrôler un courant beaucoup plus important. C'est le mécanisme essentiel de toute amplification par triode.

La cathode est généralement un fil ou une bobine chauffée indirectement par un filament séparé, ou chauffée directement dans les conceptions plus anciennes. Les triodes modernes utilisent des cathodes recouvertes d'oxyde pour maximiser l'émission d'électrons à des températures plus basses, typiquement entre 800 et 1100 degrés Celsius. L'anode, généralement cylindrique et entourant la grille, est maintenue à une tension positive de dizaines à des centaines de volts selon le type de tube. La grille elle-même est une spirale ou un maillage de fil, positionnée à quelques microns de la surface de la cathode pour obtenir les caractéristiques de contrôle abruptes nécessaires au gain.

Les triodes sont classées par leur facteur d'amplification, leur résistance interne et leur dissipation maximale de plaque. Un mu de 20 signifie qu'un changement de 1 volt sur la grille a le même effet sur le courant de plaque qu'un changement de 20 volts sur la plaque. Les triodes à petit signal courantes comme la 12AX7 ont des valeurs de mu comprises entre 20 et 100 ; les triodes de puissance utilisées dans les étages de sortie, telles que la 2A3, fonctionnent à un mu plus faible mais gèrent des courants de plaque de centaines de milliampères et des dissipations dépassant 10 watts. La résistance interne d'une triode détermine son impédance de sortie lorsqu'elle est utilisée comme étage amplificateur.

Où les triodes échouent et où elles persistent

Un courant de grille peut circuler si la tension de grille devient suffisamment positive ; cette non-linéarité provoque une distorsion et limite la marge de manœuvre. Les triodes sont également vulnérables à la microphonie : la vibration physique de la grille provoque un couplage capacitif à l'entrée de contrôle, introduisant un bruit acoustique. La capacité inter-électrode entre la grille et la plaque (capacité de Miller) limite la réponse haute fréquence. Le tube doit être monté avec une isolation aux chocs dans les applications sensibles aux vibrations.

Bien que remplacées dans la plupart des appareils électroniques grand public et numériques par des transistors après les années 1960, les triodes restent l'élément actif préféré dans certains amplificateurs audio haute fidélité, amplificateurs de guitare et certains étages de puissance RF. Elles tolèrent mieux la surcharge que les transistors, génèrent moins de distorsion de croisement dans les étages de sortie push-pull, et certains opérateurs rapportent des caractéristiques audio subjectives. Dans les applications RF, les triodes restent courantes dans les émetteurs de radiodiffusion et la synthèse de haute puissance au-dessus de 100 MHz. Le nom triode reflète simplement sa structure à trois électrodes, inventé après que la diode (deux électrodes) se soit avérée insuffisante pour une amplification pratique.