Elektronenröhre 2

Die Triode stellt somit das erste vollelektronische Steuerelement dar. Sie ist im Prinzip wie die Diode aufgebaut, enthält aber ein zusätzliches Steuergitter wie in der nachfolgenden Abbildung leicht zu ersehen ist:

Lässt man das Gitter bei angeschlossener Heiz- und Anodenspannug zunächst offen, fließt ein bestimmter, aber recht geringer Anodenstrom in einer Richtung.-Die Triode wirkt, wie die zuvor besprochene Diode als Gleichrichter.-Dass der Anodenstrom hier zunächst so gering ausfällt, liegt am offenen Steuergitter, welches sich durch Kontakt mit den freien Elektronen aus der Kathode selbst schwach negativ auflädt und somit weitere Elektronen abstößt, also den Stromfluss zur Anode behindert. Das ändert sich allerdings dramatisch, wenn eine posive Spannung am Gitter angelegt wird:

Die negativen Ladungen werden abgezogen und die von der Kathode nachfolgenden Elektronen enorm beschleunigt.-Durch die hohe Geschwindigkeit werden sie jedoch nicht vom Gitter abgefangen, sondern sausen durch die Maschen weiter bis zur Anode.- Dadurch steigt der Anodenstrom an und zwar in einem ganz bestimmten Verhältnis zur Größe der angelegten, positiven Steuerspannung: Dieser Verlauf folgt einer bestimmten Kurve, die man auch als Röhrenkennlinie bezeichnet. Sie ist weitgehend abhängig vom mechanischen Aufbau der Triode, aber auch von der Art der äußeren Beschaltung.

Legt man am Gitter aber zunächst eine negative Vorspannung an, so wird der anfängliche Ruhestrom vermindert, und erlischt bei einem bestimmten negativen Wert dann völlig. (Hier: -2Volt) Er liegt bei obigem Beispiel bei -2Volt. "Verringert" man nun diese negative Vorspannung durch Entgegensetzen einer externen, positiven Spannung, steigt der Anodenstrom zunächst bei relativ großen Änderungen der Steuerspannung nur schwach an. In unserem Beispiel ist dies etwa im Bereich von -2Volt bis -0,5Volt der Fall. Der Bereich zwischen -0,5Volt und +1Volt ist dagegen als sogenannter linearer Bereich der Röhre für die meisten Anwendungen besser geeignet, da er weniger Verzerrungen hervorruft und auch entsprechend effektiver ist:

Selbst eine sehr geringe Änderung der Steuerspannung zieht hier schon enorme Auswirkungen auf die Größe des resultierenden Anodenstromes nach sich.- Erhöht man etwa die Gitterspannung von -0,5Volt um nur 1Volt auf einen Wert von +0,5Volt, so steigt der Anodenstrom bei einem Innenwiderstand desMilliamperemeters (Impedanz) von etwa100 Kiloohm von 2,6 mA schon auf satte 8,2 mA, also um etwa 5,6 mA (=Tausenstel Ampere) an.

Bedenkt man nun ferner, dass die Stärke des Steuerstromes sich bedingt durch die hochohmige Eingangsimpedanz des Gitterseingangskreises von vielleicht 1- bis 10 Millionen Ohm (Je nach Beschaltung) dagegen lediglich in Bereichen um wenige µA (=Millionstel Ampere) bewegt, kommt man so leicht zu Steigerungen um Faktoren zwischen 100 und 1000!!! - Die Röhre wirkt hier also als echter Stromverstärker!

Womit wir beim eigentlichen Thema angekommen sind:

Bisher haben wir die Triode lediglich als eine Art steuerbaren Gleichrichter kennengelernt, was sie im Prinzip ja auch ist. Wenn man genügend hohe positive Spannungen wählt (voll aussteuert), kann man sie daher als augezeichneten elektronischen Schalter verwenden. Andere Anwendung wäre die bereits angesprochene Verstärkung von sehr schwachen Gleich- aber auch Wechselspannungssignalen, wobei man allerdings beachten muß, dass durch entsprechende Spannungsteiler und ganz bestimmte Gittervorspannungen die typische Kennlinie der verwendeten Röhre der gewünschten Aufgabe sorgfältig angepasst werden muß, um ein optimales Ergebnis zu erhalten. Je nach Beschaltung kann man mit einer Triode sowohl Strom- als auch Spannungsverstärker bauen. Die Hintereinanderschaltung mehrerer Trioden in sogenannten mehrstufigen Verstärkern bewirkt neben einer möglichen weiteren Erhöhung der Verstärkerleistung und des Verstärkungsfaktors auch eine Stabilisierung der gesamten Schaltung, da die Einzelbelastung der Röhren kleiner gehalten werden kann.-Dies wirkt sich unter anderem auch sehr positiv durch den daraus resultierenden,geringeren Klirrfaktor (Oberwellengehalt) solcher Schaltungen aus.

Natürlich eignet sich eine Triode hervorragend als Steuerelement für Oszillatoren und als Signal- und Leistungsverstärker in Sendern und Empfängern.Auch wenn heute die Elektronenröhre aus den meisten Anwendungsgebieten durch die viel kleineren, modernen Halbleiter wie Transistoren und Chips verdrängt wurde, werden die besonders hohen Leistungen größerer Sendeendstufen (Kilowattbereich) sowie bestimmter Strahlungsquellen (Röntgen/Microwellen usw) immer noch weitgehend mit ölgekühlten Spezialröhren erzielt.

Zum Abschluß noch eine Grafik mit den üblichen Schaltsymbolen für Elektronenröhren, wie sie in den Schaltplänen der weiteren Kapitel verwendet werden. Die Glühwedel der Röhrenheizung werden hier nicht mehr extra dargestellt.-Die Kathode entspricht dem Punkt im unteren Teil des Symbols. Bei manchen Röhren mit hohen Anodenspannungen wurde aus Isolationsgründen der Anodenanschluss wie ein Hütchen auf dem Oberteil der Röhre angebracht, wie im Bild rechts zu sehen ist.

Moderne Elektronenröhren

Schaltsymbole für Triode und Pentode