Raumladegitter

Das Steuergitter ist eine Elektrode in einer Elektronenröhre. Das Steuergitter (Gitter 1) ist bei Elektronenröhren die zweite Elektrode von Röhren mit einem oder mehreren Gittern, angeordnet zwischen Kathode und Anode. Es gibt Elektronenröhren mit mehr als einem Steuergitter.

Der Wehneltzylinder der Kathodenstrahlröhre wird wegen seiner ähnlichen Funktion auch oft als Gitter 1 bezeichnet.

Funktion

Makroaufnahme einer EF91 Pentode

Das Steuergitter steuert den Elektronenstrom von der Kathode zur Anode und wird üblicherweise mit negativer Spannung gegenüber der Kathode betrieben. Je negativer die Gitterspannung gegenüber der Kathode ist, um so kleiner wird der Elektronenstrom in Richtung Anode, da die ebenfalls negativ geladenen Elektronen mehr oder minder stark zur Kathode zurückgedrängt werden.

In der Anfangszeit der Röhrentechnik erinnerte das Steuergitter in seiner Ausführung als durchlochtes Blech tatsächlich eher an ein Gitter. Diese Bezeichnung hat sich daher bis heute gehalten.

Das Steuergitter ist in seiner modernen Ausführung eine Drahtwendel, die in geringem Abstand um die Kathode angeordnet ist. Eine Sonderform des Steuergitters ist das Spanngitter, bei dem der Gitterdraht fest gespannt um zwei stabile Träger gewickelt und darauf fixiert wurde. Auf dem Bild ist das Steuergitter erkennbar: Es befindet sich auf den kupferfarbenen Trägerstäben aufgewickelt.

Raumladegitter

Das Raumladegitter wird mit der Kathode verbunden und erzeugt so eine künstliche Raumladezone um die Kathode.

In frühen Röhrenkonstruktionen wurde das Gitter 1 als Raumladegitter geschaltet. In der Anfangszeit der Röhrentechnik besaßen die vorhandenen Kathodentypen eine weitaus geringere Elektronenemission. In den seinerzeit üblichen Trioden würde die Röhre bei den üblichen Anodenspannungen in den Sättigungsbereich hinein betrieben werden; dort ist aber keine weitere Zunahme des Elektronenstroms mehr möglich, da die Kathode nicht mehr Elektronen pro Zeit aussenden kann. Bei geringen Anodenspannungen würde dieser Effekt geringer, dafür ist ist aber auch nur eine kleine Aussteuerfähigkeit vorhanden; das schränkt die Verwendungsmöglichkeiten ein.

Unter den moderneren Röhrentypen wurde die Schaltungsvariante Gitter-1-an-Kathode mit der EQ 80, einer Demodulatorröhre für frequenzmodulierte Signale, verwendet. Ziel ist hier allerdings nicht die Raumladungszone aufzubauen, sondern den maximalen Anodenstrom zu begrenzen, um eine einwandfreie Störunterdrückung zu erreichen. Dies wird durch eine sehr enge Wicklung des ersten Gitters erreicht.

Das Raumladegitter ist ein essentieller Bestandteil von Elektrometerröhren.

Regelröhren

Sogenannte Regelröhren besitzen ein Steuergitter mit unterschiedlicher Steigung der Gitterwendel, entweder durch nachträgliches Heraustrennen einzelner Windungsabschnitte oder auch durch Änderung der Wicklungsabstände während des Wickelvorganges. Dadurch ist die Gitterspannung-Anodenstrom-Kennlinie der Röhre stark gekrümmt und entspricht näherungsweise einer Exponentialfunktion. Dies ermöglicht ein Verlegen des Arbeitspunktes der Röhre in Gebiete unterschiedlicher Steilheit, gesteuert durch die Gittervorspannung. Als Ergebnis ist die Verstärkung in weiten Grenzen steuerbar.

Regelröhren sind nur für die Verstärkung von kleinen Spannungen geeignet. Durch die stark gekrümmte Kennlinie nehmen Verzerrungen bei steigender Aussteuerung überproportional zu herkömmlichen Röhren zu. Daher sind Regelröhren normalerweise Kleinsignalverstärkerröhren (im Gegensatz zu Leistungsendröhren). Anhand der Typenbezeichnung sind diese oft durch eine ungerade Endziffer gekennzeichnet.

Die Bezeichnung Regelröhre rührt aus der Verwendung dieser Röhrentype in Schwundausgleichsschaltungen her. Die Röhre ist Teil eines Regelkreises, der bei schwankender Empfangsfeldstärke eine weitestgehend gleichbleibende Lautstärke des emfangenen Senders sicherstellen soll.

Mehrere Steuergitter

Ebenfalls gibt es Röhren, die mehrere Steuergitter besitzen (Hexoden, Heptoden, Oktoden und Enneoden) und so eine Mehrfachsteuerung des Elektronenstromes zulassen.

Literatur

• Dr. Ing. F. Bergtold: Röhrenbuch für Rundfunk- und Verstärkertechnik. Weidmannsche Buchhandlung, Berlin 1936. 
• Ludwig Ratheiser: Das große Röhren-Handbuch. Franzis-Verlag, München 1995, ISBN 3-7723-5064-X. 
• Ludwig Ratheiser: Rundfunkröhren – Eigenschaften und Anwendung. Union Deutsche Verlagsgesellschaft, Berlin 1936. 
• Technical & Scientific Literature Department: Data and Circuits of Receiver and Amplifier Valves, 1st Supplement. In: Series of Books of Electronic Valves. III, N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken (Philips Industries), Eindhoven, NL 1949 (übersetzt von G. Ducloux) (PDF, 14MB). 

Weblinks

• Erklärung der Regelröhrenfunktion in Abschnitt E.1 bei Jogis Röhrenbude