Triode à vide

Il y a une bouilloire d'eau froide sur la table de la cuisine. Rien d'extraordinaire ne se produit, la surface plane de l'eau ne tremble que légèrement des pas de quelqu'un à proximité. Maintenant, mettons la casserole sur la cuisinière et ne la mettons pas simplement en marche, mais allumons le chauffage le plus intensif. Bientôt, la vapeur d'eau commencera à s'élever de la surface de l'eau, puis l'ébullition commencera, car même à l'intérieur de la colonne d'eau, l'évaporation se produira, et maintenant l'eau bout déjà, son évaporation intense est observée.

Ici, nous nous intéressons surtout à la phase de l'expérience où seul un léger échauffement de l'eau a entraîné la formation de vapeur. Mais qu'est-ce qu'un pot d'eau a à voir avec cela? Et malgré le fait que des choses similaires se produisent avec la cathode d'un tube électronique, dont le dispositif sera discuté plus tard.

La cathode d'un tube à vide commence à émettre des électrons si elle est chauffée à 800-2000 ° C - c'est une manifestation du rayonnement thermionique. Pendant le rayonnement thermique, le mouvement thermique des électrons dans le métal de la cathode (généralement du tungstène) devient suffisamment puissant pour que certains d'entre eux surmontent la fonction de travail énergétique et quittent physiquement la surface de la cathode.

Pour améliorer l'émission d'électrons, les cathodes sont recouvertes d'oxyde de baryum, de strontium ou de calcium. Et pour l'initiation directe du processus de rayonnement thermionique, la cathode en forme de cheveu ou de cylindre est chauffée par un filament intégré (chauffage indirect) ou par un courant directement traversé par le corps de la cathode (chauffage direct).

Le chauffage indirect est dans la plupart des cas préférable car même si le courant est pulsé dans le circuit d'alimentation du chauffage, il ne pourra pas créer de perturbations importantes dans le courant anodique.

L'ensemble du processus décrit se déroule dans un ballon sous vide, à l'intérieur duquel se trouvent des électrodes, dont il y en a au moins deux - la cathode et l'anode. Soit dit en passant, les anodes sont généralement en nickel ou en molybdène, moins souvent en tantale et en graphite. La forme de l'anode est généralement un parallélépipède modifié.

Des électrodes supplémentaires - des grilles - peuvent être présentes ici, en fonction du nombre dont la lampe sera appelée une diode ou un kénotron (lorsqu'il n'y a pas de grilles du tout), une triode (s'il y a une grille), une tétrode (deux grilles ) ou une pentode (trois grilles).

Les lampes électroniques à des fins différentes ont différents nombres de réseaux, dont le but sera discuté plus loin. D'une manière ou d'une autre, l'état initial du tube à vide est toujours le même : si la cathode est suffisamment chauffée, un « nuage d'électrons » se forme autour d'elle à partir des électrons qui se sont échappés du fait du rayonnement thermionique.

Ainsi, la cathode chauffe et un "nuage" d'électrons émis plane déjà près d'elle. Quelles sont les possibilités de développement ultérieur des événements ? Si l'on considère que la cathode est recouverte d'oxyde de baryum, de strontium ou de calcium et a donc une bonne émission, alors les électrons sont émis assez facilement et vous pouvez faire quelque chose de tangible avec eux.

Prenez une batterie et connectez sa borne positive à l'anode de la lampe et connectez la borne négative à la cathode. Le nuage d'électrons se repoussera de la cathode, obéissant à la loi de l'électrostatique, et se précipitera dans un champ électrique vers l'anode - un courant d'anode se produira, car les électrons dans le vide se déplacent assez facilement, malgré le fait qu'il n'y a pas de conducteur en tant que tel .

Soit dit en passant, si, pour tenter d'obtenir une émission thermionique plus intense, on commence à surchauffer la cathode ou à augmenter excessivement la tension de l'anode, la cathode perdra bientôt son émission. C'est comme faire bouillir de l'eau d'une casserole laissée allumée. une chaleur très élevée.

Ajoutons maintenant une électrode supplémentaire entre la cathode et l'anode (sous la forme d'un fil enroulé sous la forme d'une grille sur les grilles) - une grille. Il s'avère que ce n'est pas une diode, mais une triode. Et ici, il y a des options pour le comportement des électrons. Si la grille est directement connectée à la cathode, elle n'interférera pas du tout avec le courant d'anode.

Si une certaine tension positive (petite par rapport à la tension d'anode) d'une autre batterie est appliquée au réseau, elle attirera les électrons de la cathode vers elle-même et accélérera quelque peu les électrons volant vers l'anode, les faisant passer plus loin à travers elle-même - vers le anode. Si une petite tension négative est appliquée à la grille, cela ralentira les électrons.

Si la tension négative est trop élevée, les électrons resteront flottants près de la cathode, ne traversant pas du tout la grille, et la lampe sera verrouillée. Si une tension positive excessive est appliquée à la grille, elle attirera la plupart des électrons vers elle-même et ne les transmettra pas à la cathode, jusqu'à ce que la lampe puisse finalement se détériorer.

Ainsi, en ajustant correctement la tension du réseau, il est possible de contrôler l'amplitude du courant d'anode de la lampe sans agir directement sur la source de la tension d'anode. Et si nous comparons l'effet sur le courant d'anode en changeant la tension directement sur l'anode et en changeant la tension dans le réseau, alors il est évident que l'influence à travers le réseau est moins coûteuse énergétiquement, et ce rapport s'appelle le gain du lampe:

La pente de la caractéristique I — V d'un tube électronique est le rapport de la variation du courant d'anode à la variation de la tension de grille à tension d'anode constante :

C'est pourquoi ce réseau est appelé réseau de contrôle. À l'aide d'un réseau de contrôle, une triode fonctionne, qui est utilisée pour amplifier les oscillations électriques dans différentes gammes de fréquences.

L'une des triodes les plus populaires est la double triode 6N2P, qui est toujours utilisée dans les étages de commande (à faible courant) des amplificateurs audio de haute qualité (ULF).