Un tube à décharge est un objet qui contient un certain agencement d’électrodes dans une chambre à gaz. Habituellement, ces objets sont conçus à l’intérieur d’un blindage en verre; cependant, certains utilisent de la céramique ou du métal doublé de verre. Ils fonctionnent en appliquant une tension pour démarrer le mouvement des particules à travers les conducteurs électriques. Cela provoque l’ionisation du gaz dans le tube à décharge. Le résultat final est l’éclairage du tube à décharge de gaz.
Les tubes à décharge sont des cellules électrochimiques, ce qui signifie qu’ils génèrent une force électromotrice, ou tension, ainsi que du courant provenant de la réaction chimique dans le gaz. Des électrons sont libérés et acceptés à chaque extrémité du tube, un peu comme une batterie. Cependant, une décharge diffère d’une batterie en ce qu’elle n’agit généralement pas comme une source d’énergie. Lorsque les électrons quittent la cellule du gaz, on parle d’oxydation. Cependant, lorsque les électrons pénètrent dans la cellule, on parle de réduction.
Les tubes à décharge gazeuse sont considérés comme des cathodes par opposition aux anodes, en termes de cellules électrochimiques. Cela signifie que le courant électrique sort de l’électrode. La polarité peut être positive ou négative selon la conception ou la fonction, cependant, la plupart sont généralement négatives. Les cations, des ions contenant plus de protons que d’électrons et donc chargés positivement, sont attirés par la cathode. A l’inverse, les anions, ions avec plus d’électrons que de protons et chargés négativement, s’éloignent. Essentiellement, tout tube à décharge qui produit de l’énergie est positif et celui qui consomme de l’énergie est négatif.
Un tube à décharge sous vide est appelé cathode chaude. Celui-ci émet des électrons causés par l’émission thermoionique, le flux d’électrons ou d’ions causé par la chaleur. Fondamentalement, une cathode chaude utilise un filament électrique pour émettre les électrons. Les exemples incluent les canons à électrons, un microscope électronique et la plupart des lampes fluorescentes. Les cathodes froides, quant à elles, sont des tubes à décharge qui ne sont pas chauffés indépendamment, mais toujours capables d’émettre de la lumière, comme les écrans à cristaux liquides des téléviseurs et des écrans d’ordinateur.
L’une des utilisations les plus courantes d’un tube à décharge gazeuse est d’agir comme un interrupteur électrique. Ignitron, krytron et thyratron sont les exemples les plus courants de gaz utilisés dans cette technologie. Ceux-ci ne sont généralement pas utilisés pour amplifier des signaux, comme le ferait un tube à vide normal, mais sont conçus pour interrompre et détourner un courant vers un conducteur ou un autre.
En raison des effets ionisants des tubes à décharge, l’une de leurs utilisations les plus courantes est celle des néons. D’autres appareils similaires utilisent du xénon sous la forme de lampes flash présentes dans les appareils photo et les lumières stroboscopiques. Une autre utilisation courante du tube à décharge est dans le compteur Geiger.