Was ist eine Elektronenröhre?
Eine Elektronenröhre ist eine Hohlröhre (Röhrenkolben) mit einem hochvakuumierten Innenraum und eingeschlossenen Elektroden. Die Elektrode (Kathode), die Elektronen emittiert, wird auf eine hohe Temperatur erhitzt, und aufgrund des thermischen Elektronenemissionseffekts werden von der Kathodenoberfläche bei einer relativ niedrigen Spannung leicht Elektronen emittiert, die durch elektrische und magnetische Felder zur Verstärkung, Erkennung, Gleichrichtung, Oszillation und Modulation gesteuert werden können.
Elektronenröhren werden als Elektronenröhren bezeichnet, weil sie die Wirkung von Elektronen nutzen. Im Allgemeinen besteht die Struktur aus einem Behälter aus Glas, Metall oder Keramik, in dem mehrere Elektroden angeordnet sind, um ein Vakuum oder einen Unterdruck zu erzeugen, und dem eine geringe Menge Edelgas oder Quecksilber zugesetzt ist.
Je nach der Anzahl der Elektroden werden sie als Bipolar-, Trioden-, Quadrupol- oder Pentodenröhren bezeichnet. Von den bipolaren Röhren werden insbesondere die Gleichrichterröhren genannt.
Anwendungen von Elektronenröhren
Als Elemente für allgemeine Zwecke (Gleichrichtung, Modulation, Detektion, Verstärkung usw.) in allgemeinen elektrischen und elektronischen Schaltkreisen wurden viele von ihnen durch Halbleiterelemente ersetzt, und die Elektronenröhren haben ihre Aufgabe fast vollständig erfüllt, aber sie werden immer noch als Senderöhren in speziellen Anwendungen verwendet, die hohe Frequenzen und hohe Leistungen verarbeiten, die mit Halbleitern nur schwer zu erreichen sind, und werden für Rundfunkanstalten hergestellt Sie werden auch für Rundfunkanstalten und das Militär hergestellt. Elektronenröhren-Verstärker werden wegen ihres hervorragenden Klangs nach wie vor bevorzugt für Audio- und Gitarrenverstärker eingesetzt, und Vakuumröhren werden für diese Anwendungen nach wie vor in großen Mengen hergestellt.
Magnetrons, eine spezielle Art von Elektronenröhren, werden auch heute noch als Quelle für starke Mikrowellen produziert und in Mikrowellenherden und Radargeräten eingesetzt.
Elektronenröhren werden auch in anderen anspruchsvollen und fortschrittlichen Anwendungen eingesetzt, z. B. als Röntgenröhren zur Erzeugung von Röntgenstrahlen, als Photomultiplierröhren (PMTs) für hochempfindliche optische Messungen und als Nachtsichtröhren (Bildverstärker).
Funktonsweise der Elektronenröhren
Wenn ein Material in einem Vakuum auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, gewinnen die Elektronen im Material thermische Energie und werden von der Oberfläche des Materials emittiert. Dies wird als thermionische Emission bezeichnet, und die meisten Elektronenröhren beruhen auf diesem Phänomen.
In einer bipolaren Elektronenröhre werden bei Erhitzung des Glühfadens auf eine hohe Temperatur thermische Elektronen emittiert, und wenn ein positives Potenzial an die Platte angelegt wird, werden die Elektronen von der Platte angezogen und es fließt ein elektrischer Strom, während bei Anlegen eines negativen Potenzials an die Platte die Elektronen abgestoßen werden und kein Strom fließt. Mit anderen Worten: Wenn eine Wechselspannung (abwechselnd positive und negative Spannung) an die Platte angelegt wird, fließt nur dann Strom, wenn die Spannung positiv ist, und es fließt kein Strom, wenn die Spannung negativ ist. Dies wird als Gleichrichtung bezeichnet.
In einer dreipoligen Elektronenröhre befindet sich zwischen der Platte und dem Glühfaden ein Gitter (Drahtgeflecht), und der Elektronenfluss vom Glühfaden zur Platte kann durch Veränderung des Gitterpotentials gesteuert werden. Wird das Potenzial des Gitters negativer eingestellt, kann die Zahl der zur Platte fließenden Elektronen verringert werden. Die Änderung des Stroms, der zur Platte fließt, ist dann größer als die Änderung der Gitterspannung. Das bedeutet, dass, wenn man einen Lastwiderstand in den Plattenstromkreis einfügt und dessen Spannung misst, die Spannungsänderung am Lastwiderstand größer ist als die Änderung der Gitterspannung. Dies ist der Verstärkungseffekt.
Es gibt auch Quadrupol-, Pentoden- und Balkenröhren als verbesserte Versionen der Triodenröhre.
Arten von Elektronenröhren
Es gibt mehrere Arten von Elektronenröhren mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften. Wählen Sie die Röhre, die für Ihren Zweck am besten geeignet ist.
- Elektronenröhren für Audio und Gitarre: Sie werden in Verstärkern zur Verstärkung von Musik- und Instrumentalsignalen verwendet.
- Senderöhren: Sie werden in Sendern für Funk und Rundfunk sowie in Hochfrequenzgeneratoren für industrielle Anwendungen eingesetzt.
- Kathodenstrahlröhren (CRTs): werden in Kathodenstrahlröhren und anderen Elektronenstrahl-Videobildschirmen verwendet.
- Magnetrons: werden in Mikrowellengeräten wie Radargeräten und Mikrowellenherden verwendet.
- Bildröhren: wurden früher für Fernsehkameras verwendet, in jüngerer Zeit jedoch aufgrund ihrer Strahlungsbeständigkeit bei der Stilllegung von Kernreaktoren eingesetzt.
- Nachtsichtröhren (Bildverstärker): werden in Nachtsichtgeräten und -brillen verwendet.
- Röntgenröhren: werden in zahnmedizinischen und industriellen Röntgenprüfgeräten verwendet.