Qu'est-ce qu'un tube à vide?
Avant d'être remplacés par des transistors et des circuits intégrés, les tubes à vide (vannes thermoioniques) étaient principalement utilisés dans des dispositifs électroniques tels que les téléviseurs, les radios et les ordinateurs. Ils sont encore utilisés aujourd'hui dans quelques appareils spécialisés.
L’invention des tubes à vide remonte à l’observation du soi-disant effet Edison, une observation faite par Thomas Edison. Edison a noté que le courant circule entre le filament d'une lampe à incandescence et une plaque dans le vide, lorsque la plaque est connectée à l'extrémité positive du filament.
Comme les premiers ordinateurs fonctionnaient sur des tubes à vide au lieu des petites puces actuelles, un seul ordinateur devait contenir des milliers de tubes à vide et pouvait remplir une pièce entière. Les premiers amplificateurs stéréo utilisaient également des tubes à vide et, même aujourd'hui, certains audiophiles les préfèrent car ils produisent moins de distorsion. Les tubes à vide sont encore utilisés dans certains amplificateurs de guitare électrique. De plus, les tubes sont encore utilisés dans certaines applications militaires, car les composants électroniques des tubes ne sont pas affectés par les ondes radio produites par les explosions atomiques.
Les tubes à vide sont généralement enfermés dans une enceinte en verre, bien que certains utilisent de la céramique ou du métal. Dans sa conception la plus élémentaire, le tube ou l'enveloppe est scellé pour créer un vide. Les électrodes contenues dans l'enveloppe sont reliées à des fils qui sortent de l'enveloppe et se branchent dans une prise. Un tube à vide de base contient dans l’enveloppe des filaments similaires à ceux d’une ampoule. Les filaments sont chauffés puis libèrent des électrons, créant un nuage d'électrons chargé négativement. Les électrons sont attirés par une anode ou une petite plaque métallique à l'intérieur du tube, chargée positivement, et un flux unidirectionnel s'établit entre le filament et la plaque.
Une électrode supplémentaire sous la forme d'une petite grille en forme d'écran est parfois contenue dans le tube, qui s'appelle alors une triode, ce qui est plus efficace et plus capable d'amplifier la tension. Lorsque la tension est appliquée au réseau, le débit entre le filament et la plaque peut être modifié. Outre les diodes et les triodes, d’autres innovations ont suivi, notamment les tétrodes, les hexodes, les heptodes et les octodes, conçues pour diverses applications spécialisées et pour minimiser les distorsions. Certains tubes à vide combinent la fonction de deux ou plusieurs diodes ou triodes dans une même unité.
L'un des inconvénients majeurs des tubes à vide est que le filament devient instable avec le temps. De plus, si de l'air pénètre dans le tube, l'oxygène réagira avec le filament chaud et l'endommagera. Les propriétés d’un tube évoluent avec l’âge. C’est pourquoi les téléviseurs à tube à vide ont dû être ajustés souvent pour produire une image de qualité.