Was ist ein Thyratron?
Ein Thyratron ist eine frühe Form von Elektronikkomponenten und eine Variation der Vakuumröhren, die erstmals in frühen Computern verwendet wurden. Das ursprünglich 1914 konzipierte und 1928 in Serie gebrachte Thyratron wird bis heute verwendet. Es ist eine Form eines Hochenergie-Schalters und dient auch als Gleichrichter, der Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umwandeln kann. Im Gegensatz zu Standard-Vakuumröhren ist ein Thyratron ein gasgefüllter Schalter, der normalerweise ein Inertgas wie Quecksilberdampf-, Neon- oder Xenongase enthält.
Das Gas in einem Thyratron hat positive Ionen, die elektrischen Strom transportieren können, wodurch das Gerät in der Lage ist, viel höhere Strompegel als eine typische Vakuumröhre zu leiten. Es ist nicht ungewöhnlich, dass jemand in der Lage ist, 10 bis 20 Kilovolt (kV) Strom zu leiten. Anwendungen für solche Geräte umfassen die Verwendung in Ultrahochfrequenz-Fernsehsendern (UHF), Kernpartikelbeschleunigern, Hochenergie-Lasersystemen und Radargeräten.
Es gibt auch verschiedene Variationen des Thyratrons. Krytons, die auch eine Form einer gasgefüllten Röhre sind, unterscheiden sich durch die Verwendung einer Bogenentladung von elektrischem Strom anstelle von Gasentladung und wurden in Radarsendern implementiert, die während des Zweiten Weltkriegs weit verbreitet waren. Thyristoren sind eine modernere Version und eine Mischung aus Thyratron- und Transistordesigns. Basierend auf der Standard-Halbleitertechnologie zur Herstellung von Mikroprozessoren wird der Thyristor in Umgebungen mit niedriger und mittlerer Leistung eingesetzt, um auch Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Diese Geräte werden als Schalter verwendet, um Motordrehzahlen und chemische Vorgänge wie Druck- und Temperaturänderungen in Geräten zu steuern.
Einer der Bereiche, in denen das Thyratron allmählich aus dem Verkehr gezogen wird, ist die Forschung auf dem Gebiet der Hochenergiephysik. Ihr Ersatz ist der Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein weiteres Halbleiter-Halbleiterschaltgerät wie der Thyristor. Die ersten Versionen von IGBTs waren langsam und störanfällig, als sie in den 1980er Jahren auf den Markt kamen, aber IGBTs haben eine dritte Generation von Design-Verbesserungen erreicht. Sie haben jetzt höhere Pulsraten zum Schalten und sind leichter verfügbar als Thyratrons. Anwendungen für den IGBT finden sich auch in Produkten wie Elektroautos und Audioverstärkern.
Die Lebensdauer des wasserstoffbasierten Thyratrons liegt im Bereich von 1.200 Stunden, bei anderen Modellen bis zu 20.000 Stunden, während ein IGBT rund 250.000 Stunden lang hält. Der Energieverbrauch ist bei einem Thyratron auch viel höher als bei einem IGBT. Aufgrund der Import- und Exportbeschränkungen mehrerer Länder und der zunehmenden Schwierigkeit, Thyratrons zu erhalten, sind auch die Kosten pro Einheit in der Regel erheblich höher als bei Verwendung eines IGBT für dieselbe Anwendung.