Physik Oberstufe im Rudolf-Web.de: Röhrentechnik: Diode, Triode

Röhrentechnik: Diode

Vakuumdiode | Triode

Vakuumdiode

In einer Röhre (evakuiert) befindet sich

die Kathode: ein Glühdraht (mit Heizspannung), aus dem Elektronen herausdampfen

die Anode, so dass zwischen Anode und Kathode die Anoden-Spannung U_a (E-Feld) gelegt werden kann

Kennlinie: (Das Ohmsche Gesetz gilt hier nicht!)

	U_a = 0: Elektronen driften aufgrund ihrer thermischen Energie zur Anode, es fließt ein kleiner Anodenstrom
	U_a < 0: die Elektronen werden durch das E-Feld gehindert, die Anode zu erreichen: Sperr-Richtung
	U_a > 0: vor der Kathode befinden sich Elektronen, die vom elektrischen Feld zur Anode bewegt werden. Bei kleiner Anodenspannung werden nur wenige Elektronen "abgesaugt", es fließt also ein kleiner Anodenstrom; vor der Kathode bleibt also eine Elektronenwolke, die das elektrische Feld absorbiert (dort enden die Feldlinien): Raumladungsbereich
	U_a >> 0: alle Elektronen werden abgesaugt, der Strom ist maximal: Sättigungsstrom

Anwendung:
Gleichrichter einer Wechselspannung: ist die Anodenspannung eine Wechselspannung, so wird der negative Bereich durch die Diode gesperrt, nur bei positiver Spannung fließt ein Anodenstrom.

Triode

Zusätzlich zur Diode befindet sich zwischen Anode und Kathode (in kleinem Abstand zur Elektronenwolke) ein Gitter, an das die Gitterspannung U_G gegenüber der Kathode angelegt werden kann.
Um zur Anode zu gelangen, müssen die Elektronen durch das Gitter kommen.

Ziel: Steuerung des Anodenstrom I_a mit der Gitterspannung U_G

Positive Anodenspannung U_a:

	kleine, negative Gitterspannung: Da der Abstand vom Gitter zur Kathode klein ist, kann bereits eine kleine Gitterspannung das E-Feld der Anode kompensieren und die Elektronenwolke an der Kathode zurückhalten: I_a= 0. Auch am Gitter fließt kein Strom.
	U_G> 0: Das E-Feld wird verstärkt, die Elektronen werden "abgesaugt": I_a >>0:

Also: mit kleinen Gitterspannungen kann man große Anodenströme steuern und damit auch die Anodenleistung P_a = U_a ^.I_a !

Anwendung: z. B. Telefonleitung transportiert geringe Spannung, die über eine Triode stärkere Ströme steuert, die einen Lautsprecher zur Schallabgabe anregen.