Elektronenröhre
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Die Elektronenröhre gibt es schon seit über 100 Jahren. Sie ist der Vorläufer des Transistors. Auf Grund gewisser Vorteile wird sie auch heute immer noch eingesetzt. In diesem Beitrag werden die beiden einfachsten Formen dargestellt: die Diode und die Triode.
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Aufbau
Die Elektroden und die Heizung befinden sich in einem luftleer gepumpten Glaskolben. In der einfachsten Form ist das Heizungswendel gleich auch die Kathode (negativer Pol). Man spricht von "direkter Heizung" der Kathode. Oft ist aber die Kathode ein weiteres Blech (praktisch ein Blechzylinder), der indirekt durch das darin liegende Glühwendel geheizt wird (indirekte Heizung). In gewissem Abstand dazu steht die Anode (positive Pol), manchmal dazwischen - je nach Bauart oder Anwendung - ein oder mehrere Gitter.
Funktionsweise
Diode
Das Wendel wird bis zur Glut erhitzt. Das Kristallgitter des Glühdrahts schwingt, freie Elektronen verlassen den Glühdraht und wandern in das Vakuum. Liegt nun an der Kathode eine negative Spannung und an der Anode eine positive Spannung (meist ist die Differenz 100-200V), werden die Elektronen von der negativ geladenen Kathode abgestoßen und von der positiv geladenen Anode angezogen. So überbrücken die Elektronen das eigentlich nicht leitende Vakuum. Nach dem Ohmschen Gesetz steigt der Strom mit der Spannung zwischen Anode und Kathode. So haben wir auch gleich eine Diode (wörtlich: "Zweipol") vor uns: Der Strom fließt nur, wenn die negative Spannung an der Kathode anliegt und die positive an der Anode. Kehren wir die Spannung um, zieht die zwar aufgeheizte, nun aber positiv geladene Kathode die um sie herumschwirrenden freien Elektronen wieder an. Die nun negativ geladene Anode ist nicht von Elektronen umgeben: deshalb kann kein Strom fließen!
Triode
Um den Strom durch die Röhre (den "Anodenstrom") besser steuern zu können, wird ein Gitter in den Weg der Elektronen gebaut. Ist dieses spannungslos, passieren die freien Elektronen auf ihrem Weg zur Anode relativ ungehindert die Maschen des Gitters. Hat das Gitter aber gegenüber der Kathode aber eine negative Spannung, werden auch (abhängig von der Höhe der Gitterspannung) Elektronen wieder abgestoßen. Dies geschieht allein durch das elektrische Feld, also völlig strom- und damit leistungslos!
Pentode oder weitere Bauformen
Wie vorher schon gesagt, offenbart die Bezeichnung der Röhre die Anzahl der Elektroden. Geläufig sind:
- Diode mit zwei Polen (Anode und Kathode)
- Triode mit drei Polen (Anode, Kathode und ein Steuergitter)
- Pentode mit fünf Polen (Anode, Kathode, Steuer-, Brems- und Abschirmgitter)
Anwendungen im Amateurfunk
In aktuellen Geräten sind Röhren nur noch in den PAs (power amplifier / Leistungsverstärker) eingesetzt. Diese werden (um die Leistung zu erzielen) mit hohen Spannungen (Lebensgefahr!) betrieben. Dies ist bei Arbeiten an der PA zu beachten. Ein (lebens)wichtiges Bauteil ist der Ausgangskondensator, der die Anodenspannung (oft mehrere KV) von der Antenne fern hält. Weitere Sonderformen, die nicht der Verstärkung oder Gleichrichtung dienen, sind das "magische Auge" (Abstimmung des Radiosenders, die Bildröhre (Fernseher, Computermonitor) und die Anzeigeröhre des Oszilloskops.
