Elektrisches Feld einer Elektronenröhre

röhre24 · Gast

Hallo zusammen,

Ich habe eine Frage zu dem elektrischen Feld einer Elektronenröhre.

Wird bei einer Vakuumdiode zwischen Glühkathode und Anode eine Beschleunigungsspannung angelegt, so bildet sich von der Anode zur Glühkathode ein Elektrostatisches Feld, welches die emittierten Elektronen der Glühkathode absaugt.

So wie so gut!

Aber was ich nicht verstehe, wie das bei einer Elektronenröhre ab Triode aufwärts gehen soll.

Bei der Triode befindet sich zwischen Glühkathode und Anode noch ein Steuergitter. Bei der Tetrode kommt noch ein Schirmgitter und bei der Pentode noch ein Bremsgitter hin zu.

Meine Frage, wie ist es überhaupt möglich das dabei die Elektronen noch von dem Feld der Anode von der Glühkathode abgesaugt werden? bzw. die Anode erreichen können?

Nehmen wir mal an, dass die Glühkathode sowie Steuergitter und Bremsgitter liegen auf 0 V, das Schirmgitter liegt auf Masse also auch 0 V. Die Anode liegt auf + 400 V

Dann haben wir von der Glühkathode zum Steuergitter 0 V von Bremsgitter zum Schirmgitter ebenfalls 0 V. Erst zwischen Bremsgitter (auf 0 V) zum Bremsgitter haben wir + 400 V

Was beschleunigt nun eigentlich das Elektron zur Anode? Wenn das Feld der Anode, wegen die Gitter, bei der Glühkathode gar nicht mehr ankommen kann?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Welcher Betriebszustand soll das denn sein, bei dem alle Gitter auf Nullpotential liegen?

röhre244 · Gast

Ein einfacher zu Stand, wo vor allem das Steuergitter nicht negativer ist als die Glühkathode.

Wenn die Glühkathode auf 0 V liegt, dann liegen Brems- und Schirmgitter I.d.R auch auf auf 0 V. zu mindest nicht negativer.

Wobei eigentlich ist es egal, auf welcher Spannung die Gitter liegen. Sofern diese Gitter auf dem gleich Potenzial liegen wie die Glühkathode oder negativer, Schirmen diese doch das Feld der Anode zur Glühkathode ab.

Daher die Frage, wenn die Elektronen nach dem Austritt aus der Glühkathode kaum Energie haben, was Treib diese zur Anode?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

PhysikDAU4711 · Gast

Die Elelktronen werden nicht aus der Kathode vom Feld gesaugt sondern verlassen das Metallgitter freiwillig. Sie treten aus thermischen Gründen aus. Ihre Bewegungsenergie übersteigt die Energiebarriere, die sie im Leitungsband fest hält. Daher wird die Kathode einer Röhre normalerweise beheizt.

Diode:
Außerhalb der Kathode wird das elektrische Feld. Die Feldstärke E berechnet sich aus dem Quotienten von Spannung und Abstand zwische Kathode und Anode. Die mechansiche Kraft, die die Elektronen zur Anode beschleunigen errechnet sich aus Produkt von Feldstärke und Ladung. Der Rest wird durch die klassischen Bewegungsgleichungen beschrieben.

Triode:
Bei der Triode kommt das Steuergitter hinzu. Je nach angelegter Spannung bildet es zwischen Kathode und Andode ein eigenes Feld aus. Dieses Feld überlagert sich linear mit dem ursprünglichen Feld. Dieses Resultierende Feld muss nun betrachtet werden. Es ist dafür verantwortlich, wie stark Elelktronen beschleunigt werden oder ob überhaupt.

Häufig werden Trioden in Verstärkerschaltungen eingesetzt. Kleine Spannungsänderungen oder kleine Ströme verursachen zwische Kathode und Anode große Stromänderungen.

Bei den anderen Gittern ist dies ähnlich. Das Bremsgitter soll lästiges Elektronenbrummen unterdrücken, von Elektronen die aus der Anode wieder herausgeschlagen werden, wenn andere Elektronen mit großer Wucht dort aufprallen.

Es sind immer die Teilfelder zunächst zu überlagern und dann das Gesamtfeld zu betrachten.