Triode (électronique)
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La lampe triode est le premier dispositif amplificateur d'un signal électronique. L'ingénieur américain Lee De Forest est l'inventeur, en 1906, de cette lampe qu'il nomme Audion[N 1]. C'est le physicien W. H. Eccles qui donne le nom de triode à cette lampe à trois électrodes[1].
La triode se compose d'une cathode, émettrice à chaud d'électrons, d'une anode réceptrice et d'une grille placée entre les deux, le tout dans un tube dans lequel on a fait le vide.
L'application d'une différence de potentiel entre cathode et anode accélère ces électrons (négatifs) vers l'anode (positive) et forme un courant de quelques milliampères dans le circuit.
Le facteur d'amplification μ d'une triode exprime le rapport entre la tension amplifiée sur l'anode et la tension d'entrée appliquée à la grille :
Il est aussi égal au rapport entre la capacité parasite grille-cathode et la capacité parasite anode-cathode :
.
Cette deuxième équation montre qu'une diminution de la distance entre la grille et la cathode fait croître le facteur d'amplification du tube, car cela a pour effet d'augmenter la capacité entre la grille et la cathode.
La loi de Child-Langmuir permet de décrire le courant d'anode d'une triode :
où A est une constante qui dépend de la géométrie du tube.
De l'expansion de Taylor de cette équation au voisinage du point de travail du tube, on trouve :
La première dérivée partielle de cette équation est la pente de la caractéristique de transfert au point d'opération et elle est appelée la conductance mutuelle ou transconductance, laquelle s'exprime en siemens (unité nommée mho avant 1971), ou plus communément en mA/V (1 mmho = 1 mA/V). La deuxième dérivée partielle est la pente S de la caractéristique d'anode. Cependant dans le métier, on a gardé l'appellation « pente S » (en mA/V) pour désigner, en Europe, l'équivalent de la transconductance, aux États-Unis. La réciproque de cette pente est appelée la résistance interne d'anode et s'exprime en ohms.
Pour et en introduisant ces définitions, cette équation peut s'écrire :
ou
.
Le terme de droite est équivalent à la définition du facteur d'amplification, soit le produit de la pente x par la résistance interne appelé µ. Le signe signifie que la tension d'anode diminue quand la tension de grille augmente. Cette dernière équation peut être écrite , une formule très utile pour retrouver l'un des paramètres du tube quand les deux autres sont connus.
Cette invention a permis l'apparition du cinéma parlant, de la TSF (radio), et plus tard de l'informatique (en utilisant la triode comme interrupteur « tout ou rien », et remplaçant les relais, beaucoup moins rapides), ainsi que des progrès dans les communications téléphoniques en permettant une amplification importante des signaux sans effet de distorsion.
La triode fut vite perfectionnée par ajout d'une deuxième grille (on l'appelle alors tétrode), puis d'une troisième grille supplémentaire pour éviter des effets indésirables, notamment l'effet « dynatron ». Ce tube appelé pentode est rapidement adopté dans la plupart des amplificateurs à tubes pour son meilleur rendement. Malgré la nécessité de remplacer régulièrement les tubes, dont la cathode s'épuise (durée ~~ 2000h), ceux-ci sont toujours utilisés aujourd'hui, et très appréciés des guitaristes (amplificateurs) et des amateurs de hi-fi (puissance) en raison de leurs excellentes qualités pour la reproduction du son, parmi lesquelles on peut noter :
En dehors du domaine restreint des collectionneurs et des mélomanes, la triode est largement utilisée comme amplificateur de forte puissance (500 W et au-delà) jusqu'à 100 MHz environ, en montage « grille commune ». Elle a l'avantage d'une absence de neutrodynage contrairement à la pentode. Les triodes pour amplificateurs linéaires HF peuvent fournir de 500 W à 15 kW.
Type | en | en mA/V | Pa max en W | Ua max en V | |
---|---|---|---|---|---|
ECC83-12AX7 double triode à fort | 100 | 62 | 1,6 | 1,2 | 300 |
ECC82-12AU7 double triode à faible | 17 | 7,7 | 2,2 | 2,75 | 300 |
ECC81-12AT7 double triode à moyen | 60 | 11 | 5,5 | 2,5 | 300 |
Type | en | en mA/V | Pa max en W | Ua max en V | |
---|---|---|---|---|---|
845 triode de puissance | 5,3 | 1700 | 3,1 | 100 | 1250 |
300B triode de puissance | 3,85 | 700 | 5,5 | 40 | 450 |
(valeurs indicatives pouvant varier selon le fabricant)
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