Vakuumröhren

Vakuumröhren, elektronische Bauteile, die aus einer vakuumgefüllten Glas- oder Stahlhülle mit zwei oder mehr Elektroden bestehen. Zwischen den Elektroden können sich Elektronen bei Betrieb frei bewegen. Die erste Vakuumröhrendiode wurde von dem englischen Physiker John Ambrose Fleming entwickelt. Sie enthält zwei Elektroden: die Kathode, ein erhitzter Glühfaden oder eine kleine, erwärmte Metallröhre, die Elektronen durch die Erhitzung ausstrahlt, und die Anode (Platte), die Elektronen empfängt. In Dioden werden die von der Kathode ausgesandten Elektronen nur dann von der Anode angezogen, wenn diese positiv in Bezug auf die Kathode geschaltet ist. Ist die Anode negativ geschaltet, fließt kein Strom durch die Röhre. Legt man ein wechselndes Potential an der Anode an, lässt die Röhre nur während der positiven Hälfte des Zyklus den Strom durch und verhält sich also wie ein Gleichrichter. Dioden werden in großem Maße in der Gleichrichtung von Wechselstrom eingesetzt.

Bei der Triode ist eine dritte Elektrode, das so genannte Gitter, zwischen der Kathode und der Anode eingebaut. Sie stellte für viele Jahre das hauptsächliche elektronische Bauteil zur Verstärkung von Strom dar. (Die Triode wurde 1906 von dem amerikanischen Ingenieur Lee De Forest erfunden). Die Funktion des Gitters besteht in der Steuerung des Stromflusses. Ab einem bestimmten negativen Potential kann das Gitter, weil es Elektronen abstößt, den Elektronenfluss zwischen Kathode und Anode verhindern. Bei niedrigeren negativen Potentialen hängt der Stromfluss vom Gitterpotential ab. Das Gitter besteht normalerweise aus einem feinen Drahtnetz, das um die Kathode herum angebracht ist. Die Eigenschaft der Triode, den Strom zu verstärken, beruht darauf, dass kleine Spannungsänderungen zwischen Gitter und Kathode große Änderungen in der Anzahl der Elektronen verursachen, die dann die Anode erreichen.

Im Laufe der Jahre wurden komplexere Röhren mit zusätzlichen Gittern entwickelt, um die Stromverstärkung zu verbessern und spezielle Funktionen zu ermöglichen. Tetroden besitzen ein zweites Gitter etwas näher an der Anode, das einen elektrostatischen Schutzschild zwischen Anode und Gitter bildet. Dadurch verhindert man bei Hochfrequenz-Anwendungen eine Rückkopplung des Gitters. Die Pentode hat drei Gitter zwischen Kathode und Anode. Das dritte Gitter, ebenfalls nahe der Anode, reflektiert Elektronen, die von der Anode abgestrahlt werden. Röhren mit mehr als drei Gittern, so genannte Hexoden, Heptoden und Oktoden, dienen z. B. als Frequenzumwandler in Funkempfängern.

Heutzutage sind Vakuumröhren fast vollständig durch Transistoren ersetzt worden.