Was ist eine Vakuumröhre?
Bevor sie durch Transistoren und integrierte Schaltkreise ersetzt wurden, wurden Vakuumröhren (thermionische Ventile) vorwiegend in elektronischen Geräten wie Fernsehgeräten, Radios und Computern verwendet. Sie werden noch heute in einigen Spezialgeräten eingesetzt.
Die Erfindung der Vakuumröhren geht auf die Beobachtung des sogenannten Edison-Effekts zurück, eine Beobachtung von Thomas Edison. Edison bemerkte, dass Strom zwischen dem Filament einer Glühlampe und einer Platte innerhalb des Vakuums fließt, wenn die Platte mit dem positiven Ende des Filaments verbunden ist.
Da die ersten Computer anstelle der heutigen kleinen Computerchips mit Vakuumröhren betrieben wurden, musste ein einzelner Computer Tausende von Vakuumröhren enthalten und konnte einen ganzen Raum füllen. Frühe Stereoverstärker verwendeten auch Vakuumröhren, und einige Audiophile bevorzugen sie auch heute noch, weil sie weniger Verzerrungen erzeugen. In einigen E-Gitarren-Verstärkern werden immer noch Vakuumröhren verwendet. Außerdem werden Röhren in einigen militärischen Anwendungen immer noch verwendet, da die Röhrenelektronik nicht von den durch Atomexplosionen verursachten Funkwellen beeinflusst wird.
Vakuumröhren sind normalerweise in einer Glasumhüllung eingeschlossen, obwohl einige Röhren stattdessen Keramik oder Metall verwenden. In seiner grundlegendsten Diodenkonstruktion ist die Röhre oder Hülle dicht verschlossen, um ein Vakuum zu erzeugen. Die Elektroden in der Hülle sind an Kabeln befestigt, die aus der Hülle herausragen und in eine Steckdose eingesteckt werden. Eine einfache Vakuumröhre enthält Filamente in der Hülle, ähnlich denen einer Glühbirne. Die Filamente werden erhitzt und setzen dann Elektronen frei, wodurch eine negativ geladene Elektronenwolke entsteht. Die Elektronen werden zu einer Anode oder einer kleinen Metallplatte innerhalb der Röhre gezogen, die positiv geladen ist, und ein unidirektionaler Fluss wird zwischen dem Filament und der Platte hergestellt.
In der Röhre ist manchmal eine zusätzliche Elektrode in Form eines kleinen schirmartigen Gitters enthalten, die dann als Triode bezeichnet wird, die effizienter ist und die Spannung verstärken kann. Während Spannung an das Gitter angelegt wird, kann der Fluss zwischen dem Filament und der Platte variiert werden. Neben Dioden und Trioden folgten weitere Innovationen, darunter Tetroden, Hexoden, Heptoden und Oktoden, die für eine Vielzahl von Spezialanwendungen und zur Minimierung von Verzerrungen entwickelt wurden. Einige Vakuumröhren vereinen die Funktion von zwei oder mehr Dioden oder Trioden in einer Einheit.
Einer der Hauptnachteile von Vakuumröhren besteht darin, dass das Filament mit der Zeit instabil wird. Wenn Luft in das Rohr eindringt, reagiert Sauerstoff mit dem heißen Filament und beschädigt es. Die Eigenschaften einer Röhre ändern sich mit dem Alter, weshalb frühe Röhrenfernsehgeräte häufig eingestellt werden mussten, um ein gutes Bild zu erhalten.