Elektronenröhre

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Röhre ist ein elektronisches Bauteil, von denen einige als Verstärker betrieben werden können.

Inhaltsverzeichnis

[Bearbeiten] Technisches

Aufbau
Eine Elektronenröhre besteht im wesentlichen aus einem evakuierten Glaskolben in welchem sich mindestens zwei Elektroden befinden. Diese beiden Elektroden nennt man Anode und Kathode. Zusätzlich befindet sich bei heutigen Röhren an der Kathode ein Heizwendel. Eine Röhre mit einem solchen Aufbau nennt man Diode.

Kommt noch eine weitere Elektrode in Form eines Metallgitters zwischen Anode und Kathode dazu, spricht man von einer Triode, welche als erstes Bauteil der Geschichte als Verstärker eingesetzt wurde.

Es gibt noch weitere Röhren mit mehreren Gittern (z.B. Tetrode, Pentode), welche sehr häufig in Endstufen von Gitarrenverstärkern verwendung finden, da sie zu einer höheren Verstärkung und höheren Leistungsabgaben fähig sind.

Funktion
Bei der Grundform, der Diode, wird die Kathode entweder durch direktes erhitzen mit einer Stromquelle zum glühen gebracht oder - wie es heutzutage üblich ist - durch einen nahen Heizwendel aufgeheizt. Wird ein Metall auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt, so tritt der sog. Glühelektrische Effekt ein, was bedeutet dass aus dem Metall Elektronen austreten. Jedoch kann dieser Effekt nur unter Vakuum zum tragen kommen, da bei einer Luftumgebung die Elektronen sofort mit Luftmolekülen zusammenstoßen und ihre Energie verlieren.
Erhitzt man die Kathode jedoch im Vakuum, so sendet sie Elektronen aus, und es bildet sich eine Elektronenwolke um sie herum.
Legt man nun eine hohe Spannung zwischen Kathode und Anode, die im Bezug auf die Kathode positiv ist, so werden die freien Elektronen von der Anode angezogen und überwinden den Raum zwischen beiden Elektroden. Somit kann ein Strom zwischen Kathode und Anode fließen.
Legt man jedoch eine Spannung an, die negativ ist im Bezug zur Kathode, so werden die Elektronen von der Anode abgestoßen und somit fließt kein Strom.
Setzt man nun zwei solcher Röhren ein, so hat man einen Gleichrichter.

Bei einer Triode wird zwischen die Kathode und die Anode noch ein Gitter gebracht, das Steuergitter. Legt man an dieses Steuergitter eine Spannung an, so kann man mit dieser Spannung den Elektronenfluss zwischen Kathode und Anode steuern. Ist die Spannung negativer als die Kathode, so fließt weniger oder gar kein Strom zwischen Kathode und Anode.
Die Änderung des Stromflusses entspricht der Änderung der Gitterspannung.
Die Gitterspannung muss in jeden Fall negativer sein als die Kathodenspannung, da sonst Strom zwischen Kathode und Gitter fließen würde. Dies erreicht man durch eine geschickte Umgebungsschaltung.


Eigenschaften
Die Anodenspannungeiner Röhre beträgt in der Regel mehrere hundert Volt, die Gitterspannung liegt jedoch (im Falle eine Gitarrenverstärkers zum Beispiel) nur im Bereich um 1 Volt, deshalb sind mit Röhren Verstärkungsfaktoren von über 100 kein Problem.
Da die Verstärkungskennlinie einer Röhre im Gegensatz zu der eines Transistors nicht hart abknickt wenn das Eingangssignal zu hoch wird, sondern einen eher sanften Bogen macht, klingen Röhrenverzerrungen weitaus natürlicher und angenehmer für das menschliche Ohr als Transistorverzerrungen.
Es gibt noch weitere Geschichten und Mythen rund um das Thema Röhrenklang, jedoch basiert vieles nur auf Hörensagen und falschen Informationen.
Fakt ist, dass Röhren anders "klingen" als Transistoren, ob besser oder schlechter soll jeder selbst entscheiden.

[Bearbeiten] Vor- und Nachteile

Die Nachteile der Röhren im Vergleich zum Transistor sind unter Anderem:
- Höhere Spannungsanforderungen (obwohl Niederspannungsröhren entwickelt wurden, die sich jedoch nie wirklich durchgesetzt haben)
- Hoher Energieverbrauch für die Heizung
- Große Bauform (auch wurden spezielle Miniaturröhren entwickelt, die jedoch teilweise nie den Markt erreicht haben)
- Aufwärmzeit (bis eine Röhre ihr volles Potential entfaltet, muss sie eine Zeit lang vorgeheizt werden)
- Kostenintensive Herstellung
- Mechanische Anfälligkeit

Die Vorteile der Röhren gegen einen Transistor sind folgende:
- Höhere Spannungsfestigkeit
- Höhere Temperaturfestigkeit
- Relative Unempfindlichkeit gegen Elektromagnetische Impulse

[Bearbeiten] Einsatzgebiete

Auch heute noch werden viele Röhren in Fernsehgeräten oder Mikrowellen verwendet aber kommen vor allem auch in hochklassigem Audioequipment zur Klangverfeinerung zum Einsatz.

Früher wurden Röhren zu allen Zwecken eingesetzt, zu denen heute Transistoren verwendet werden. Vom Taschenradio (mit Batterieröhren) bis hin zur Rundfunk-Senderöhre gab und gibt es alles. Sogar eine digitale Uhr wurde in einem Projekt nur mit Röhren aufgebaut.

[Bearbeiten] Weblinks

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