De la Lampe d'Edison à l'Audion : Première Évolution des Tubes à Vide

Thomas Edison est souvent crédité de l'invention de la lampe à incandescence, mais il fut le pionnier qui affina le design qui alimenterait plus tard l'électronique moderne.

En 1879, la lampe réussie d'Edison utilisait un filament de fil à coudre carbonisé à l'intérieur d'une ampoule en verre dont l'air avait été retiré. Le vide résultant permettait au filament de briller à blanc sans se consumer.

Lors d'expériences vers 1883, Edison inséra une bande métallique à l'intérieur de l'ampoule évacuée et la connecta à un ampèremètre sensible. Il découvrit que les électrons circulaient à travers le compteur seulement quand le filament était chaud, cessant dès qu'il refroidissait.

Le filament incandescent libérait des électrons libres dans le vide, qui étaient attirés vers la bande métallique et retournaient au filament, créant un courant unidirectionnel. Edison amplifia cet effet en ajoutant une batterie haute tension au circuit, ce qui augmenta dramatiquement le courant quand connectée dans la bonne orientation.

Inverser la batterie produisait presque aucun courant, révélant un phénomène qui serait plus tard appelé l'Effet Edison — une diode naturelle.

Bien qu'Edison ne vit pas d'application immédiate pour ce flux d'électrons unidirectionnel, la découverte poserait les bases d'inventions futures.

En 1895, J. A. Fleming explora l'Effet Edison et commercialisa son dispositif comme une « valve », inaugurant un nouveau domaine de la technologie des tubes à vide. Cependant, ces premières valves ne pouvaient pas porter de grands courants, limitant leur usage aux applications petits signaux.

Lee De Forest, en 1906, ajouta un écran métallique — ou grille — entre le filament et la plaque métallique. En appliquant une petite tension entre la grille et le filament, il pouvait réguler le flux d'électrons du filament vers la plaque.

La grille de De Forest se comportait comme une résistance commandée en tension : une tension de grille négative supprimait le flux d'électrons, tandis qu'une tension positive l'améliorait. Même si le courant de grille était minuscule, sa tension avait une grande influence sur la tension et le courant de plaque, transformant le dispositif en amplificateur.

Ce tube à vide ajustable, que De Forest nomma l'Audion, devint le premier composant amplificateur pratique pour l'électronique. La structure et l'opération de l'Audion ressemblent étroitement à un MOSFET n-canal type D moderne, un dispositif commandé en tension avec un fort gain de courant.

L'Audion de De Forest révolutionna les communications. En 1912, il vendit les droits de l'Audion comme amplificateur de signal téléphonique à AT&T, permettant des liaisons téléphoniques longue distance pratiques. L'année suivante, il démontra son utilisation pour générer des signaux AC radiofréquence. En 1915, il diffusa des signaux vocaux d'Arlington, Virginie à Paris, et en 1916 lança la première émission de nouvelles radio — lui valant le titre « Père de la Radio » aux États-Unis.