Röhrendiode
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Eine Röhrendiode (auch als Vakuumdiode oder - bei Hochspannungsgleichrichtung - als Glühventil bezeichnet) ist allgemein eine Elektronenröhre mit zwei Elektroden. Im engeren Sinne werden nur evakuierte Röhren mit beheizter Kathode als Röhrendioden bezeichnet.
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[Bearbeiten] Grundlagen
Aus der einen Elektrode, der Kathode, treten Elektronen aufgrund von Feldemission, Fotoemission oder Thermischer Emission (Glühdiode) aus, von der anderen Elektrode, der Anode, werden sie wieder eingefangen. Dieser Vorgang ist besonders stark, wenn die Anode gegenüber der Kathode positives Potenzial hat. Er findet bei negativer werdender Anode nur solange statt, wie die Energie der austretenden Elektronen noch ausreicht, die Potentialbarriere zur (negativen) Anode zu überwinden. Das ist nur bis zu wenigen Volt der Fall. Daher hat eine als Elektronenröhre mit Glühkathode aufgebaute Diode die Wirkung eines Einweg-Gleichrichters.
Auch bei fehlendem Spannungsunterschied zwischen Kathode und Anode fließt aufgrund des Konzentrationsgefälles der thermisch oder durch den äußeren Fotoeffekt emittierten Elektronen ein kleiner Strom. Fotozellen - die vom Prinzip her ebenfalls Röhrendioden sind - können daher ähnlich wie Fotodioden auf Halbleiterbasis auch ohne Hilfsspannungsquelle zur Lichtmessung verwendet werden. Beim thermionischen Generator wird dieser Effekt ausgenutzt, um aus der Wärmeenergie der glühenden Kathode elektrische Energie zu erzeugen.
[Bearbeiten] Anwendung als Gleichrichter
Röhrendioden mit Glühkathode wurden früher unter anderem in röhrenbestückten Geräten als Gleichrichter- und Demodulatordioden verwendet, später jedoch durch Selen-, Germanium- und schließlich durch Siliziumdioden ersetzt.
Bei Röhrengleichrichtern dürfen die maximale Größe des Ladekondensators sowie der Mindestwiderstand der Trafowicklung (beides steht in den Datenblättern) nicht über- bzw. unterschritten werden.
[Bearbeiten] Bauformen
[Bearbeiten] Einzeldiode
WI1 5/20 (Hochspannungsgleichrichtung)
PY88 (Boosterdiode aus TV)
EY51 (Hochspannungserzeugung in SW-TV)
Die beiden äußeren Typen besitzen abgerundete Anodenkanten
300…500 V Sperrspannung
max. 0,2 A Anodenstrom
In den beiden grauen Blechhülsen (Anoden) befinden sich V-förmig verlaufend die Heiz- bzw. Kathodenbänder
Einzeldioden enthalten nur eine Kathode und eine Anode. Sie wurden z.B. zur Einweg-Gleichrichtung, als Boosterdiode in Horizontalablenkstufen von Fernsehern oder zur Amplituden-Demodulation eingesetzt.
Zur Hochspannungsgleichrichtung (6 bis ca. 100 kV) wurden spezielle Gleichrichterröhren-Typen entwickelt: zur Vermeidung von Feldemission besitzen sie abgerundete Anoden und einen größeren Abstand zwischen Anode und Kathode. Sie benötigen auch bei indirekter Heizung eine isolierte Heizspannungsquelle; einer der Heizwendelanschlüsse ist mit der Kathode verbunden.
Eine andere Bezeichnung für Hochspannungs-Gleichrichterröhren ist Glühventil.
Beispiele für Einzeldioden sind neben den abgebildeten Typen die EY 80 und EY 82 (beide indirekt geheizt) und die DY 86 (Hochspannungsdiode)
[Bearbeiten] Doppeldiode (Duodiode)
Doppeldioden sind Röhren mit zwei Anoden und oft einer gemeinsamen direkt (Kathode = Heizleiter) oder indirekt beheizten Kathode.
Für Gleichrichterzwecke wird ein Transformator mit Mittelanzapfung verwendet, so ist Doppelweg-Gleichrichtung möglich. Die gegenphasigen Enden der Anodenspannungswicklung des Transformators werden mit jeweils einer Anode verbunden. An der Röhrenkathode entsteht der positive Pol der gleichgerichteten Spannung, die Mittenanzapfung der Transformatorwicklung bildet den Minuspol. Bei direkt geheizter Kathode muss für die Heizspannung auf dem Transformator eine separate und isolierte Heizwicklung vorhanden sein.
Beispiele für Doppelweg-Gleichrichterröhren sind neben der abgebildeten AZ 12 (direkt geheizt) die Typen EZ 80 und EZ 81 (beide indirekt geheizt, daher keine separate Heizwicklung auf dem Transformator nötig) sowie die EYY 13 (getrennte Kathoden).
Kleinere Bauformen von Doppeldioden fanden in Verhältnis-Gleichrichtern zur FM-Demodulation Verwendung (z.B. die EAA91 oder der „B“-Teil der Mehrsystemröhre EABC80).
[Bearbeiten] Quecksilberdampfgleichrichter
Quecksilberdampfgleichrichter sind gasgefüllt (Quecksilber + Edelgas) und haben eine nicht geheizte Quecksilberkathode. Sie zählen daher nicht zu den Röhrendioden im engeren Sinne. Sie wurden für große Gleichrichter anstelle von Röhrendioden eingesetzt, da sie effektiver sind – sie besitzen in Durchlassrichtung einen geringeren Spannungsabfall.
