Gitter

In einer Vakuumröhre ist das Gitter eine Drahtgitter- oder Spiralelektrode, die zwischen Kathode und Anode angeordnet ist. Seine Spannung relativ zur Kathode bestimmt, wie viele Elektronen es zur Anode durchlassen kann, wodurch es zum primären Verstärkungselement der Röhre wird. Ohne das Gitter ist eine Vakuumröhre einfach eine Diode (zwei Elektroden); das Gitter wandelt sie in eine Triode (drei Elektroden) oder höher um.

Das Gitter besteht typischerweise aus feinem Wolfram- oder Molybdändraht, der in einer engen Helix gewickelt ist und je nach Röhrentyp und gewünschtem Verstärkungsfaktor 0,5 bis 2 mm auseinander liegt. Wenn die Gitterspannung relativ zur Kathode negativer wird, stößt sie Elektronen ab und verringert den Anodenstrom. Wenn sie weniger negativ oder positiv wird, lässt sie mehr Elektronen durch. Diese elektrostatische Steuerung erfolgt ohne physischen Kontakt oder Stromfluss am Gitter selbst, weshalb die Gittervorspannung so effizient ist.

Betriebsbereiche und praktische Anwendung

In Audio- und HF-Anwendungen arbeitet das Gitter in einer von drei Zonen. Im A-Betrieb sitzt das Gitter bei einer konstanten negativen Vorspannung (typischerweise -2 bis -10 Volt bei Kleinleistungsröhren) und die Signalspannung lässt es mehr und weniger negativ schwingen und moduliert proportional den Anodenstrom. Im B- oder C-Betrieb ist die Gittervorspannung näher am Abschnitt eingestellt, und nur große positive Signalschwingungen führen zu Stromfluss. Übermäßige positive Gitterspannung verursacht Gitterstrom, der Verzerrung erzeugen oder die Röhre beschädigen kann, wenn Strombegrenzungswiderstände nicht vorhanden sind.

Verschiedene Röhrentypen haben dramatisch unterschiedliche Gittereigenschaften. Kleinleistungsröhren wie die 12AX7 haben sehr hohe Verstärkungsfaktoren (Mu-Werte um 100), was bedeutet, dass kleine Gitterspannungsänderungen große Anodenstromänderungen erzeugen. Endröhren wie die 6L6 oder EL34 haben niedrigere Verstärkungsfaktoren (Mu um 8 bis 15), können aber viel größere Leistungsabgabe verarbeiten. Der Abstand und die Konstruktion des Gitters beeinflussen diese Parameter direkt.

Gitterlecks und Gitteremission sind häufige Ausfallmodi. Gitterlecks treten auf, wenn die Isolierung zwischen der Gitterstruktur und umgebenden Elementen abbaut und unerwünschte Strompfade ermöglicht. Gitteremission tritt auf, wenn der Gitterdraht selbst aufgrund von Alter oder Verschmutzung Elektronen freizusetzen beginnt und Rauschen oder unvorhersehbare Vorspannungsabdrift einführt. Diese Fehler sind der Grund, warum Vakuumröhrenausrüstung Alterungsausfälle zeigt, die Halbleiterbauelemente nicht aufweisen.