La pentode est le tube qui est le plus souvent utilisé comme étage de puissance, mais il existe également des pentodes qui sont employées comme préamplificateur (EF86). Tandis que la triode a une grille de commande, la pentode en a deux de plus. Une pentode a en général un gain plus élevé qu'une triode et est donc principalement utilisé comme étage de puissance.

Grille écran

En ajoutant une grille écran, on élimine pratiquement l'influence de l'anode sur le courant d'électrons. L'amplification du tube augmente et la capacité parasite entre anode et grille de commande est réduite. La grille-écran est maintenue à une tension moyenne fixe.

Pour éviter que la grille-écran n'absorbe trop d'électrons (et réduise ainsi le courant anodique), les spires de la grille sont espacées. Le comportement de la pentode (voir plus bas) a des caractéristiques de la triode (EL34). Les tétrodes à flux dirigé (voir plus bas) ont généralement des spires qui se trouvent dans le prolongement de celles de la grille de controle. C'est surtout important pour les tubes de puissance.

Le tube avec deux grilles (4 électrodes = tétrode) n'est pas tellement utilisé en pratique. Il y a une forte tension alternative sur l'anode, tandis que la grille-écran est à un potentiel moyen fixe. Quand l'anode a une tension plus basse que la grille-écran, des électrons libérés de l'anode vont se déposer sur la grille-écran plus positive et vont produire un courant parasitaire. Les caractéristiques montrent un coude prononcé et ces tubes ne peuvent pas être utilisés pour l'amplification linéaire.

Les tétrodes étaient surtout utilisées comme étage de puissance dans les émetteurs. Ces tubes travaillaient en classe C où un fonctionnement linéaire n'est pas nécessaire.

Grille d'arrêt

La grille est au même potentiel que la cathode et souvent la grille est connectée directement à la cathode, mais les pentodes de la dernière génération qui étaient destinées à la déflection horizontale dans les téléviseurs couleurs ont la grille d'arrêt qui peut être portée à un potentiel légèrement plus positif de l'ordre de 40V pour éliminer les oscillations parasites (Barkhausen). Dans ce cas la cathode a une connection externe.

La grille d'arrêt a des spires plus lâches que celles de la grille écran.

Le getter est un anneau qui est rempli d'une pâte spéciale lors de la fabrication du tube. A la fin de la fabrication on évacue l'air de l'ampoule et on chauffe les électrodes par un champ magnétique haute fréquence. Les molécules d'air emprisonnées dans le métal sont ainsi libérées. Par la chaleur le getter se vaporise et absorbe les molécules d'air restantes. Le getter se dépose ensuite sur le verre, c'est la partie métallique réfléchissante sur le ballon. Quand le tube n'est plus étanche, le getter est oxidé par l'air et devient blanc.

La seconde figure montre les potentiels présents sur les différentes électrodes. Un potentiel plus élevé (positif) correspond à un niveau plus bas, puisque les électrons vont du - au +.

• La cathode est a un potentiel bas, par exemple 2V pour un tube préamplificateur et 15V pour un tube de puissance.

• La grille de controle est a un potentiel encore plus bas (0V) pour repousser une partie des électrons. Une variation du potentiel produit une variation du flux d'électrons qui passe la grille.

• La grille écran est à un potentiel moyen fixe, par exemple 150V pour un tube préamplificateur et 250V pour un tube de puissance. Les électrons qui ont passé la grille de controle sont attirés par la grille-écran, mais peu d'électrons atteignent la grille qui a un pas assez lâche (10 à 30% d'électrons absorbés par la grille écran).

• La grille d'arrêt se trouve à un bas potentiel, généralement la tension de la cathode (les deux électrodes sont souvent reliées dans le tube). La grille n'a que peu d'effet sur les électrons rapides en provenance de la cathode, mais elle repousse les électrons qui ont été émis par l'anode (émission secondaire).

• L'anode est à un potentiel élevé et attire les électrons. Quand l'intensité du courant change, la tension sur l'électrode varie également si la charge est une résistance.

L'image à droite montre les éléments d'une pentode classique (EL84).

• 1 Le filament: il chauffe la cathode
• 2 La cathode: émet des électrons quand elle est chaude
• 3 La grille de controle (g1): grille avec un pas serré, controle le flot d'électrons
• 4 La grille écran (g2): forme un écran électrostatique entre la cathode et l'anode
• 5 La grille d'arrêt (g3): renvoie les électrons produits par l'émissions secondaire vers l'anode
• 6 L'anode: a souvent une couleur foncée pour mieux dissiper la chaleur
• a Refroidisseurs: montés sur les tiges de la grille de controle pour la refroidir et éviter qu'elle n'émette des électrons
• b Fixations: fixe les élements en place, en plus des micas
• c getter: est chauffé lors de la mise sous vide. Le métal dans le getter se vaporise et absorbe les molécules restantes. Le métal se dépose ensuite sous forme de couche brillante sur le verre.

J'ai démonté de nombreux tubes défectueux (strip tease), on voit très bien les différents éléments et on peut par exemple comparer les grilles d'une pentode préamplificatrice avec celles d'une pentode de puissance.