La diode de FLEMING
Retour au menu : La théorie - Index général

 

La diode ou valve de FLEMING

En 1904, la diode de FLEMING a été un détecteur trés bien accueilli à un moment où le cohéreur de BRANLY était pratiquement la seule solution pour la détection des ondes radio. C'est une application directe de l'effet EDISON découvert en 1883 par ce grand savant (voir les tubes à vide).
Elle se compose de :
- une anode ou plaque, c'est un cylindre de tôle mince qui entoure la cathode.
- une cathode chargée d'émettre des électrons lors qu'elle est chaude.
- un filament en tungstène alimenté par un courant électrique à basse tension.
Le tout est enfermé dans une ampoule en verre dans lequel un vide très poussé a été effectué.
Lorsque la cathode est chauffée elle émet des électrons qui peuvent être captés par l'anode lorsque celle-ci est à un potentiel positif suffisant par rapport à la cathode.
Le courant maximum qui peut traverser la diode dans le sens direct dépend de la nature et de la température de la cathode.
Outre la fonction de détection, elle a permis trés tôt le redressement du courant alternatif surtout dans ses variantes à gaz ou à vapeur de mercure.

Fonctionnement de la diode

Une vingtaine de secondes aprés que le filament ait été mis sous tension, la cathode est chaude et commence à émettre des électrons dont certains traversent l'espace cathode-anode. On peut mettre en évidence le phénomène en branchant un microampèremètre entre la cathode et l'anode. Un courant de quelques centaines de microampères peut être mesuré.

Ce trés faible courant augmente de façon importante pour atteindre plusieurs dizaines ou centaines de milliampères lorsque l'on applique sur l'anode un potentiel positif suffisant à l'aide d'une source de courant continu. L'effet se fait sentir à partir de quelques volts.
Si l'on inverse la polarité du générateur de courant continu Ua, l'anode devenue négative par rapport à la cathode repousse tous les électrons et plus aucun courant ne passe. Le tube fonctionne bien comme une diode.



Le symbole de la diode a vide et celui de la diode à semiconducteur.

La courbe de Ia en fonction de Ua

En l'absence de tension externe appliquée entre la cathode et l'anode on peut mesurer un courant IA0 de de quelques centaines de microampères en branchant un galvanomètre entre l'anode et la cathode. Pour annuler ce courant, c'est à dire pour que l'anode refoule tous les électrons échappés de la cathode il est nécessaire d'appliquer une tension négative -Ui sur l'anode par rapport à la cathode.
Lorsque le potentiel
UAK de l'anode augmente le courant IAK dans le tube augmente également. La relation entre IAK et UAK n'est pas directe, la pente de la courbe augmente pour les tensions faibles (région A) et diminue lorsque le tube est saturé (région C), quand la cathode ne parvient plus à fournir suffisamment d'électrons.
Dans la zone B la courbe est pratiquement linéaire et sa pente est égale à
dI/dU en mA/V.

 

Utilisation en redressement

Jusqu'à ce que les redresseurs au sélénium ou au silicium se répandent, la production de la haute tension pour l'alimentation des appareils à tubes était basée principalement sur la diode à vide. Il s'agissait la plupart du temps d'un redressement à double alternance basé sur un enroulement secondaire à prise milieu du transformateur d'alimentation. Deux diodes enfermées dans la même ampoule étaient utilisées. Les tensions obtenues étaient de l'ordre de quelques centaines de volts avec des intensités de quelques centaines de milliampères. Sur la photo : redressement double alternance d'une tension de 2x250 volts.