8 | 9 Nataliya Demina ser Elektronenfluss entsteht, da die Kathode mit hohen Spannungen ge-heizt wird und eine thermische Emis-sion die Elektronen in einer Art Wol-ke aus dem Kathodenmaterial austre-ten lässt. Legt man eine Spannung, die sogenannte Anodenspannung an, wandern die Elektronen zur ne-gativ geladenen Anode und verursa-chen so einen Stromfluss, der als An-odenstrom bezeichnet wird. Diese einfachste Röhrenart wird als Röhren-diode bezeichnet und kann nicht als Verstärker arbeiten. Sie stellt aber ei-nen Gleichrichter dar, da die Elektro-nen nur von Kathode zu Anode, nicht aber in die andere Richtung wandern können. Um eine Röhre zur Verstär-kung zu nutzen, muss sie zur Triode erweitert werden, bei der der Elektro-nenfluss geregelt werden kann. Hier-zu wird zwischen Kathode und Anode ein Gitter eingesetzt, durch welches die Elektronen im Normalfall ungehin-dert hindurch können. An das Gitter wird nun die zu verstärkende Wech-selspannung angelegt. Durch die Pol-ung und Stärke dieser Spannung werden entweder mehr oder weni-ger Elektronen aus der Wolke ange-regt zur Anode zu wandern. Ist das Gitter positiv geladen, steigt der An-odenstrom an. Bei negativer Ladung sinkt der Anodenstrom ab. Der An-odenstrom kann so in einem relativ weiten Bereich geregelt werden, be-sitzt aber zwei Grenzbereiche, in de-nen Nichtlinearitäten entstehen. Er-stens: Der Elektronenstrom wird zu stark gebremst. Wird der Anoden-strom zu gering, kommt er an einen Punkt, an dem er relativ abrupt ab-reißt. Zweitens: Der Anodenstrom wird zu stark angeregt. Eine Kathode kann in einem Zeitabschnitt nur ei-ne begrenzte Anzahl Elektronen frei-setzen. Wird das Gitter sehr stark positiv geladen, so können even-tuell nicht mehr genug Elektronen ‚nachgepumpt‘ werden und der An-stieg beginnt sich abzuflachen. Die-ser Bereich stellt die sogenannte Sät-tigung dar. Im Extremfall steigt der Strom überhaupt nicht mehr an, ob-wohl die Gitterspannung immer posi-tiver wird. Solch ein Effekt kann bei starken Röhren auch dadurch ausge-löst werden, dass das Netzteil nicht genug Anodenspannung zur Verfü-gung stellen kann. Wichtig ist, dass es sich bei den Angaben um die phy-sikalische Stromrichtung handelt. Ei-ne negative Ladung bedeutet also, dass mehr Elektronen als am Bezugs-punkt vorhanden sind, eine positive Ladung entsprechend einen Elektro-nenmangel gegenüber dem Bezugs-punkt. Die Röhre stellt einen Strom-verstärker dar, aus dem mit Hilfe eines Parallelwiderstands eine Span-nungsverstärkung gewonnen werden kann. Die Funktionalität einer Röhre kann mit zusätzlichen Gittern enorm erweitert werden. Verstärkungselemente - Transistor In der Gruppe der Transistoren gibt es zwei unterschiedliche Bauformen, die für den Audiobereich relevant sind: Feldeffekttransistoren (FET) und Bipolartransistoren (BJT). In-nerhalb beider Gruppen gibt es ei-ne sehr große Anzahl verschiedener Abwandlungen, auf die nicht ge-nauer und einzeln eingegangen wer-den kann. Die Funktion eines Tran-sistors soll am Beispiel eines Sperr-schicht- Feldeffekttransistors (JFET) erläutert werden. Wer das Prinzip ei-ner Elektronenröhre verinnerlicht hat, kann auch die Prinzipien eines Tran-sistors leichter verstehen. Die ver-meintlich so unterschiedlichen Ge-schwister haben in der Realität mehr gemeinsam, als man im Allgemei-nen annimmt. Auch in einem Transi-stor regelt die zu verstärkende Span-nung einen Stromfluss. Aber zu-nächst noch einen Schritt zurück. Ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor be-steht aus einem Halbleiterkristall, in den Fremdatome als Ladungsträ-ger eingebracht wurden. Dieses Ein-bringen wird als Dotieren bezeich- Abbildung 1: Die klassische Elektronen-röhre in einer eingestaubten Variante Schematische Darstellung einer Trioden-röhre feature
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