L’\u00e9mission thermionique, historiquement connue sous le nom d’effet Edison, repr\u00e9sente le flux de particules charg\u00e9es (\u00e9lectrons ou ions), nomm\u00e9es thermions, \u00e9manant d’une \u00e9lectrode. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne r\u00e9sulte de l’\u00e9nergie vibratoire thermique surpassant les forces \u00e9lectrostatiques qui retiennent les \u00e9lectrons \u00e0 la surface. Cette proc\u00e9dure joue un r\u00f4le essentiel dans le fonctionnement de divers dispositifs \u00e9lectroniques, tels que les tubes \u00e0 vide, et trouve des applications dans la g\u00e9n\u00e9ration d’\u00e9lectricit\u00e9 (par exemple, les convertisseurs thermioniques) ou dans le refroidissement.<\/p>\n
L’\u00e9mission thermionique est induite lorsque les \u00e9lectrons d’une \u00e9lectrode, typiquement une cathode chauff\u00e9e, acqui\u00e8rent suffisamment d’\u00e9nergie thermique pour surmonter la barri\u00e8re de potentiel \u00e9nerg\u00e9tique qui les maintient li\u00e9s \u00e0 la surface. Dans les conditions ordinaires, presque aucun \u00e9lectron ne poss\u00e8de assez d’\u00e9nergie pour s’\u00e9chapper. Cependant, \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es, l’\u00e9nergie des \u00e9lectrons est suffisamment augment\u00e9e pour permettre leur \u00e9vasion. Cette lib\u00e9ration d’\u00e9lectrons d’une surface chaude est ce qu’on appelle l’\u00e9mission thermionique. Elle devient notable pour des m\u00e9taux \u00e0 des temp\u00e9ratures sup\u00e9rieures \u00e0 1 000 K (730 \u00b0C; 1 340 \u00b0F).<\/p>\n
L’effet Edison se manifeste dans un tube diode, qui se connecte de deux mani\u00e8res diff\u00e9rentes. Dans une configuration, il y a un flux d’\u00e9lectrons, tandis que dans l’autre, il n’y en a pas. La diff\u00e9rence r\u00e9side dans la pr\u00e9sence d’une tension \u00e9lectrique entre la cathode et l’anode. Si l’anode est maintenue positive par rapport \u00e0 la cathode, les \u00e9lectrons lib\u00e9r\u00e9s sont attir\u00e9s vers elle, g\u00e9n\u00e9rant un courant constant tant que la diff\u00e9rence de potentiel est maintenue.<\/p>\n
Un convertisseur d’\u00e9nergie thermionique se compose de deux \u00e9lectrodes plac\u00e9es proches l’une de l’autre dans un vide. La cathode chaude peut \u00eatre un filament m\u00e9tallique, un filament m\u00e9tallique rev\u00eatu ou une structure s\u00e9par\u00e9e de m\u00e9tal, de carbures ou de borures de m\u00e9taux de transition. Les \u00e9lectrons qui s’\u00e9chappent de la cathode chaude forment une charge d’espace, une nuage de charges n\u00e9gatives. L’attraction de ces \u00e9lectrons par l’anode positive cr\u00e9e un flux \u00e9lectrique constant.<\/p>\n
Les g\u00e9n\u00e9rateurs thermioniques, agissant comme des moteurs thermiques cycliques, sont limit\u00e9s en efficacit\u00e9 par la loi de Carnot. Ce sont des dispositifs \u00e0 faible tension et \u00e0 courant \u00e9lev\u00e9, avec des densit\u00e9s de courant de 25-50 A\/cm2<\/sup> \u00e0 une tension de 1-2V. L’\u00e9nergie des gaz \u00e0 haute temp\u00e9rature peut \u00eatre partiellement convertie en \u00e9lectricit\u00e9, notamment dans les chaudi\u00e8res o\u00f9 les tubes montants sont \u00e9quip\u00e9s d’une cathode et d’une anode d’un g\u00e9n\u00e9rateur thermionique, avec un espace interm\u00e9diaire rempli de vapeur de c\u00e9sium ionis\u00e9e.<\/p>\n L’\u00e9mission thermionique est donc un concept cl\u00e9 en physique et en ing\u00e9nierie \u00e9lectronique, jouant un r\u00f4le crucial dans le d\u00e9veloppement et l’am\u00e9lioration des technologies de production d’\u00e9nergie et de refroidissement.<\/p>\n![\"Thermionic](\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/wp-content\/uploads\/2023\/02\/Thermionic-effect-Vacuum-tube.png\")
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