LA LAMPE RADIO OU "TUBE"
(Par X.Combes)
I. Certains corps chauffés émettent des électrons:particules d'électricité négative. Lorsque cette émission électronique a lieu
dans un gaz, les phénomènes sont complexes. Par contre, lorsque elle se produit dans le vide, elle devient facilement analysable
et utilisable. Le corps chauffé émettant les électrons s'appelle cathode.
II. Placons dans l'enceinte vidée, au voisinage de la cathode, une électrode reliée au pôle positif d'une source dont le négatif est
relié à la cathode. Le flux électronique émis par la cathode est recueilli en partie par cette deuxième électrode appelée plaque
ou anode. Il détermine un courant électrique qui retourne à la cathode par la liaison exterieure à la lampe. Ce courant dépend
de la tension appliquée entre les deux électrodes. Il croit à peu près proportionnellement à celle-ci. Cependant, il ne peut
dépasser une certaine valeur en fonction de la nature de la cathode, de sa température et de sa surface. Cette valeur définit le
courant de saturation.
III. Disposons convenablement dans le tube une troisième électrode appelée grille et applicons entre grille et cathode une
différence de potentiel. Le courant traversant le circuit de plaque est modifié; sa valeur croît en même temps que la différence
de potentiel grille-cathode. C'est sur ce principe que repose tout le fonctionnement des tubes radio, du plus simple au plus
complexe.
I. La lampe radio, née en 1904, était devenue l'un des objets le plus répendu dans le monde: des centaines de millions de ces
tubes étaient en service tant pour les radio communications télégraphiques, téléphoniques, terrestres, maritimes et aériennes, que
pour la radiodiffusion. C'est à elle que l'on doit en particulier, le fait que nous avons pu téléphoner dans toutes les parties du
globe. De plus elle a largement était utilisée par l'industrie, par les laboratoires, à des fins multiples. Basée sur l'émission
électronique, la lampe radio est une application aux radio communications d'une longue suite de travaux concernant les
phénomènes thermoioniques.
II. Dès le XVIIIe siècle, la conductibilité de l'air fut décelée au voisinage des corps chauffés. Puis, toute une suite de physiciens
pénétrèrent de plus en plus profondément dans ce domaine: tels furent les travaux de Becquerel en 1853, Gunthrie en 1873,
Blondot en 1881, Elster et Geitel de 1882 à 1889, Branly en 1892. Ce fut Edison qui, en 1883, à l'aide d'une lampe à
incandescence de son invention récente(1881) comportant une électrode supplémentaire entre les boucles du filament de
carbonne, fit les premières expériences d'émission électronique au sein des vides élevés, connues sous le nom d'Effet Edison.
Hittorf vers la même époque, réalisa une observation analogue.
III. Cet effet Edison est repris en 1890 par Preece et Fleming, et c'est ce dernier qui, en 1904, eut le premier l'idée d'appliquer
cet effet Edison à la detection des ondes hertziennes depuis peu utilisées pour la télégraphie sans fil par Branly et Marconi. Il
construit une valve spéciale, à filament de carbone, avec une plaque: cette diode fut la premiere lampe radio.
IV. Parallèlement à ces travaux de Fleming, et en les ignorant d'ailleurs, de Forest réalisa en 1906, pour le même but,
directement, une triode: l'audion de Forest.
V. Ce fut j.j Thomson qui, en 1899, aidé de ses élèves, enchaîna cet ensemble de travaux pour aboutir à sa magnifique
conception de l'émission de corpuscules électrisés par les corps chauffés, et qui fut appelée plus tard émission électronique.
Richardson compléta ces travaux à l'abri des phénomènes d'ionisation des gaz restant, en étudiant l'émission électronique pure
dans le vide le plus poussé possible, puis Langmuir y apporta une contribution importante. Cette émission électronique des
corps reste le plus vaste champ d'action des physiciens modernes.
I. L'ampoule vide d'air, comportant une cathode et une anode, telle que l'employa Fleming, est une diode. Elle fut utilisée tant
pour le redressement du courant alternatif, pour l'alimentation anodique continue des recepteurs (valves monoplaque
81-12Z3-.....ou valves biplaques 80-5Y3-5Y4S-.....) que pour la détection linéaire (doubles diodes 6H6 ou lampes complexes
6Q7,6B7).
II. L'introduction d'une électrode ajourée ou grille par de Forest, réalisela triode: lampe à 3 électrodes (tubes
27-56-76-6C5-etc...)
III. Dans ces triodes, la capacité entre grille et plaque et élevée et introduit un couplage facheux dans les montages HF ou MF.
Pour réduire cette capacité à une valeur faible, 500 à 1000 fois moins on introduit entre grille et plaque une deuxième grille que
l'on porte à une tension positive constante et agissant comme écran, d'ou son nom de grille écran, rendant l'émission
électronique de la cathode indépendante des variations de tension plaque. Seule la tension de cet écranest prépondérante sur
l'émission électronique et cette émission ne doit pas, d'ailleurs, être inférieure à la plus faible tension que peut prendre la plaque
lors de ses variations de débit. On arrive ainsi à des amplifications plus élevées sans risque d'accrochages. Ces lampes sont les
tétrodes: lampes à quatre électrodes ou à grille écran (tels sont les tubes 24-32-35-36-46).
IV. Par contre, dans ces tétrodes, surtout lorsque la tension variable de plaque arrive au voisinage de la tension écran , une
partie des électrons arrivant à la plaque peuvent retourner à la grille écran qui les attire (émission secondaire d'anode). Le
courant plaque en est diminué d'autant ainsi que les possibilités d'amplification du tube. On remédie à cet inconvénient en
disposant entre écran et plaque une 3éme grille appelée suppresseur ou grille frein, et reliée dans le tube même, ou sur son
support, à la cathode. Cette grille frein, très négative par rapport à la plaque et à l'écran, repousse vers la plaque ces électrons
qui s'en échappent quand la tension plaque devient voisine de la tension écran, et elle protège l'écran de toute fluctuation de
courant due à cette émission secondaire de plaque. La lampe a des possibilités nouvelles de forte amplification tout en utilisant
une tension plaque moyenne voisine ou inférieure à celle de l'écran. Ces lampes sont appelées penthodes, ou trigrilles, ce sont
des lampes à 5 électrodes (tubes:57-58-6D6-6K7-6J7-42-6F6-etc...).
V. Dans ces penthodes entre l'anode et la grille frein , cette action sur l'émission secondaire gêne l'arrivée sur la plaque de
l'émission électronique normale. Par une disposition particulière de cette 5éme électrode (grille frein qui n'occupe plus qu'une
faible partie de l'espace entre écran et plaque) on peut supprimer cet inconvénient, l'émission secondaire ne gênant plus l'arrivée
normale des électrons sur la plaque. Cette 5éme électrode prend alors la forme de deux plaques étroites n'occupant qu'un
champ restreint entre écran et anode. Du fait de cette séparation entre les électrons arrivant et ceux repartant, cette lampe
prend le nom de lampe à faisceaux électroniques dirigés et elle conduit, toutes choses égales, à une plus grande puissance de
sortie.(Les tubes 6L6-6V6-25L6- sont des lampes à faisceaux dirigés).
VI. Pour la simplification des récepteurs, on groupe au sein d'une même ampoule un assemblage de plusieurs lampes, assurant à
ce nouveau tube multiple un ensemble de fonctions. Cette nouvelle peut être une simple juxtaposition de lampes séparées, avec
cathode commune, et remplacant un groupe de 2 ou 3 lampes simples: telles sont les 6F7-6Q7-6B8. Cette lampe multiple
pourra être également une combinaison de fonctions par le flux électronique de leur cathode commune; telle est également la
6J8 de par une disposition et une liason interne particulière.
* En 1883 Thomas Edison (1847-1931) invente la lampe radio. Il invente la lampe à incandescence, qui lui permit de
découvrir "l'effet Edison": un métal chauffé au rouge emet un nuage d'electrons, les lampes radios utiliseront cet effet pour
amplifier les sons.
* En 1905, la diode découverte par John A. Fleming (1849-1945).
* En 1906, la triode par Lee De Forest.
* En 1915, la lampe TM par Gustave Ferrié.