La tension d’anode est le concept qui fait fonctionner la technologie des tubes à vide. C’est ce qui fait que les tubes à vide peuvent remplir leurs deux fonctions principales d’amplification et de rectification. La technologie des semi-conducteurs est rendue possible grâce à cela.
Si un morceau de métal est chauffé, il émet des électrons, qui portent une charge électrique négative. Les particules chargées sont attirées par les particules qui portent une charge opposée et repoussent celles qui ont une charge similaire. Lorsqu’un morceau de métal émet des électrons, il porte alors une charge positive par rapport à ces électrons. Cela provoque le retour des électrons vers le métal, car ils sont attirés par sa charge opposée. Il en résulte un nuage d’électrons autour du métal, appelé charge d’espace.
Un tube à vide profite de cet effet et contient une plaque métallique appelée cathode, qui est chauffée. Une seconde plaque métallique est ajoutée, appelée anode, et lorsqu’une charge positive est appliquée à l’anode, elle attire les électrons émis par la cathode et le courant circule dans le tube à vide. Cette charge appliquée est appelée tension d’anode, et lorsqu’elle est positive, elle fait circuler le courant plus rapidement et est appelée polarisation directe. Lorsque la tension d’anode est négative, elle s’oppose au flux de courant et est appelée polarisation inverse. Cette dernière propriété, qui permet au courant de circuler dans un seul sens à travers le tube à vide, est appelée rectification.
Un tube à deux plaques s’appelle une diode. L’ajout d’une troisième plaque au milieu produit une triode et permet au tube d’amplifier un signal électrique. Cette troisième plaque est appelée grille de contrôle et est un maillage de fils que les électrons traversent sur leur chemin de la cathode à l’anode. La grille est plus proche de la cathode, de sorte que toute tension appliquée à la grille amplifie les effets de création ou d’opposition au flux de courant. Ainsi, de petits changements dans la tension du réseau créent des changements plus importants dans le flux de courant à travers le tube.
Un problème avec cette conception est que, lorsque le courant est amplifié à travers le tube, il provoque des changements dans la tension de l’anode. Cela affecte à son tour le courant d’anode et empêche le tube de s’amplifier à son plein potentiel. Un quatrième élément, appelé grille d’écran, a été ajouté pour minimiser cet effet.
La grille de l’écran créait cependant un nouveau problème : lorsque la tension de l’anode devenait inférieure à la tension de la grille de l’écran, les électrons circulaient de l’anode vers la grille de l’écran. Cela a provoqué un signal de sortie déformé. La solution consistait à ajouter une autre grille, appelée grille de suppression. Il est polarisé à la même tension que la cathode et repousse toute émission de l’anode. Ce type de tube à vide à cinq éléments est appelé pentode.
Les transistors sont des semi-conducteurs à trois éléments qui fonctionnent de la même manière qu’une triode, bien que les noms réels « anode » et « cathode » ne soient utilisés que dans certains types de transistors. Le transistor unijonction programmable en est un exemple. Les semi-conducteurs remplissent les mêmes fonctions d’amplification et de rectification, mais leur capacité à le faire dans un boîtier beaucoup plus petit et avec des besoins en énergie inférieurs est ce qui permet aux technologies électroniques et informatiques modernes.