CHAPITRE 2
:
Généralités sur
les tubes électroniques - la diode :
Le
tube
électronique à vide a été le premier
composant actif utilisé avant
l'introduction des semi-conducteurs en
1947-1948. Son fonctionnement
est basé sur le principe de l'émission
thermoïonique :
La
particularité
des molécules d'un matériau conducteur
est d'être composé d'atomes dont les
électrons sur le niveau périphérique
sont liés avec une
faible énergie au noyau. Ce
qui facilite leur libération
lorsqu'une différence de potentiel (en
volts) est appliquée. Cette libération
constitue le courant en ampères ou
milliampères.
De
même
lorsque l'on chauffe ce
conducteur, les atomes
entrent en oscillations et certains
sont de ce fait libérés. Une lampe
d'éclairage à incandescence libère
ainsi des électrons qui restent
prisonniers dans le tube. Si l'on
introduisait dans le tube une
terminaison métallique ( appelée alors
électrode) portée à un potentiel
positif par rapport au filament
chauffé ces électrons se
verraient attirés par cette nouvelle
électrode et nous reproduirions
alors
une diode à chauffage direct
analogue aux premières diodes
utilisées.
Dans ce cas le filament est l'émetteur
d'électrons : il est appelé cathode
La deuxième électrode polarisée
positivement par rapport à la cathode et
qui "appelle" les électrons est appelée
anode (ou plaque):
(Image tirée de
Wikipedia)
Rapidement on a adopté le deuxième
schéma : la diode à chauffage
indirect. Le filament
est dédié au chauffage . Il est à
proximité de la cathode. Mais dans les
amplificateurs anciens ou refabriqués à
l'identique on trouvera encore des
diodes à chauffage direct ( GZ34 ou 5Y3
par ex. )
Sur la figure
ci-dessous est représentée une diode à
chauffage indirect :
(Image
tirée
de Wikipedia)
En
1)
Filament de chauffage
alimenté le plus souvent
en alternatif ( 6.3 Veff)
2)
La cathode ( - )
3)
Flux d'électrons
4)
L'anode ( + )
5)
Ampèremètre mesurant l'intensité
6)
Générateur de tension avec le
voltmètre en parallèle
L'utilisation de la diode dans un
amplificateur audio se limite à redresser
la tension d'alimentation dans
la mesure où la diode ne permet le
passage des électrons que dans le
sens cathode vers anode. Ce
courant est donc bloqué dans l'autre
sens.
Un tube comporte généralement deux
diodes dont les filaments on un pôle
commun.
Quelques types de diodes courantes
(doubles) ci-dessous : on y voit
deux enceintes métalliques , les anodes
entourant à l'intérieur le ou les
filaments et la ou les cathodes.
Caractéristiques de la diode.
La
courbe ci-dessus représente le
courant généré dans la diode GZ34
en fonction de la tension entre
anode et cathode.
On voit qu'il ne s'agit pas
d'une résistance auquel cas la
courbe serait une droite de pente
R suivant la loi d'ohm U=RI ou
plutôt ici I=f(U) = 1/R x U.
La fonction I = f(U) dans la diode
est de la forme :
avec k constante
caractérisant la diode. k dépend
essentiellement des composants physiques
de la diode et de leur disposition.
Par exemple pour une tension de 16
Volts le courant est de 100 mA.
Dans l'utilisation essentiellement
en redresseur de la diode
GZ34 ci-dessous dans
l'amplificateur guitare Fender
Tremolux :
nous
voyons
les deux anodes branchées au
secondaire du transformateur
et la cathode confondue
(chauffage direct!) avec le
filament de chauffage et à
partir de laquelle est
alimenté l'ampli. Si l'on se
réfère à la courbe ci-dessus
nous voyons que la tension va
chuter au fur et à mesure que
le courant consommé par
l'ampli va croître .
Ainsi si au repos l'ampli
consomme 60 mA , on voit sur
la courbe que la
chute
de tension sur la diode est de
12 v. Si la tension est alors
de 380 V continus sur la
capacité de filtrage et que
l'amplificateur appelle alors
brusquement 100 mA, la chute
de tension sera de 16 v et la
tension d'alimentation sera
de 380 - (16 - 12) = 376
V.
Cet effet, lorsqu'il est
important, est connu sous le
nom de sag (affaissement) et
est souvent recherché par les
amateurs de sons vintage car
il reproduit alors le son
compressé des amplificateurs
d'autrefois.
Lorsque l'on ne recherche pas
cet effet il est bien plus
efficace d'utiliser des diodes
à semi-conducteurs (
typiquement des 1N 4007) qui
maintiennent une tension quasi
constante quel que soit le
courant demandé.
Un
ingénieur
états-unien, Lee de Forrest, eut
l'idée de moduler le courant dans
la diode à l'aide d'une troisième
électrode : la grille.
Celle-ci est polarisée
négativement par rapport à la
cathode
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