Was ist elektronenröhre?

Elektronenröhre (Vakuumröhre)

Die Elektronenröhre, auch Vakuumröhre genannt, ist ein elektronisches Bauelement, das zur Steuerung des Elektronenflusses im Vakuum dient. Sie war vor der Entwicklung der Transistoren und integrierten Schaltkreise die wichtigste aktive Komponente in elektronischen Geräten.

Funktionsweise:

Im Wesentlichen besteht eine Elektronenröhre aus einer evakuierten Glas- oder Metallhülle, in der sich mehrere Elektroden befinden:

• Kathode: Die Kathode ist eine beheizte Elektrode, die Elektronen durch den thermionischen Effekt freisetzt. [https://de.wikiwhat.page/kavramlar/thermionischer%20effekt]
• Anode (Plate): Die Anode ist eine positive Elektrode, die die freigesetzten Elektronen anzieht und somit einen Elektronenfluss (Strom) erzeugt.
• Gitter: Zwischen Kathode und Anode können sich ein oder mehrere Gitter befinden, die zur Steuerung des Elektronenflusses dienen. Das am häufigsten verwendete Gitter ist das Steuergitter.

Typen von Elektronenröhren:

Es gibt verschiedene Typen von Elektronenröhren, die sich in der Anzahl der Gitter und somit in ihren Eigenschaften unterscheiden:

• Diode: Die einfachste Form, bestehend aus Kathode und Anode. Sie dient zur Gleichrichtung von Wechselstrom.
• Triode: Besitzt zusätzlich ein Steuergitter, das den Elektronenfluss steuert. Sie kann zur Verstärkung von Signalen verwendet werden. [https://de.wikiwhat.page/kavramlar/verstärkung]
• Tetrode: Hat ein zusätzliches Schirmgitter zur Reduzierung der Kapazität zwischen Anode und Steuergitter.
• Pentode: Besitzt ein weiteres Bremsgitter, das die Sekundäremission von Elektronen von der Anode unterdrückt.

Anwendungen:

Elektronenröhren wurden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:

• Verstärker: In Audioverstärkern und Funksendern.
• Oszillatoren: Zur Erzeugung von Frequenzen in Radiosendern und Empfängern. [https://de.wikiwhat.page/kavramlar/oszillator]
• Gleichrichter: In Netzteilen zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom.
• Schaltkreise: In frühen Computern und anderen digitalen Schaltungen.

Vorteile (gegenüber frühen Halbleitern):

• Robust gegenüber Strahlung und hohen Temperaturen.
• Hohe Spannungsfestigkeit.
• Lineare Verstärkung in bestimmten Betriebsbereichen.

Nachteile (gegenüber Halbleitern):

• Gross und sperrig.
• Hoher Energieverbrauch (Heizleistung der Kathode).
• Kurze Lebensdauer.
• Hohe Betriebsspannung erforderlich.

Heutige Verwendung:

Obwohl Elektronenröhren in vielen Anwendungen durch Halbleiter ersetzt wurden, werden sie in einigen Nischenbereichen immer noch eingesetzt:

• Audioverstärker: Einige Audioenthusiasten bevorzugen den "warmen" Klang, den Röhrenverstärker erzeugen.
• Hochfrequenzanwendungen: In einigen Hochfrequenzanwendungen, wie z.B. bei sehr leistungsstarken Sendern, werden noch Elektronenröhren eingesetzt.
• Spezielle Sensoren: In einigen speziellen Sensoren, wie z.B. Photomultipliern.