AT139242B

AT139242B - Elektronenröhrenschaltung.

Info

Publication number: AT139242B
Authority: AT
Original assignee: Telefunken Gmbh
Priority date: 1932-02-11
Filing date: 1933-02-04
Publication date: 1934-10-25

Description

Elektronenröhrenschaltung.

Die Erfindung betrifft eine Schaltung für Elektronenröhren mit mehr als zwei Gittern, welche dadurch ausgezeichnet ist, dass zwei oder mehrere zwischen der Glühkathode und dem Steuergitter liegende gitterförmige Elektroden auf einem konstanten, vorzugsweise positiven Potential gehalten werden. Durch diese wird der Emissionsstrom bei konstant gehaltener Kathodentemperatur in bezug auf Dichte und Geschwindigkeit geregelt. Durch entsprechende Wahl der Spannungen gelingt es, eine derartige Stromverteilung herzustellen, dass im Entladungsraum eine Fläche mit dem Potential Null entsteht. Diese kann man als Ort einer virtuellen Kathode betrachten, welche sieh dem Steuerorgan gegenüber genau so verhält, wie eine reelle Kathode.

Dadurch, dass man diese virtuelle Kathode in die unmittelbare Nähe des Steuergitters verlegt, lässt sieh die Steuerfähigkeit der Röhre erheblich vergrössern, und darin liegt der Zweck der vorliegenden Erfindung. Für das aus der Glühkathode und den zur Regelung der Elektronendichte und Elektronengesehwindigkeit dienenden Elektroden bestehende Elektrodensystem wird die Bezeichnung Regelkathode"vorgeschlagen. Zum besseren Verständnis mögen nachfolgende Ausführungen dienen.

Aus normalen Glühkathoden treten die Elektronen praktisch geschwindigkeitslos aus. Infolgedessen können die Elektronen nur Elektroden mit einem gegen die Kathode positiven Potential erreichen.

Der Entladungsvorgang bei Raumladegitterröhren lässt sich so auffassen, dass das Raumladegitter nichts anderes darstellt als eine Kathode, aus der die Elektronen mit einer bestimmten (dem Potential des Raumladegitters entsprechenden) Geschwindigkeit austreten.

Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass es wesentlich ist, die Regelung von Zahl und Geschwindigkeit der durch das Raumgitter hindurchtretenden Elektronen unabhängig voneinander vornehmen zu können, was nur durch Änderung des Raumladegitter-Potentials allein nicht möglich ist. Mit einem Gitter ist, wenn man von der Regel der Emisison der Kathode durch Temperaturänderung absieht, stets Strom und Geschwindigkeit in einem durch die geometrische Anordnung des Gitters und die gewählte Spannung bedingten Verhältnis festgelegt.

Welche Vorteile aber die getrennte Regelung von Strom und Geschwindigkeit der Elektronen hat, sei an folgendem Beispiel näher ausgeführt : Fig. 1 : In einem Vakuumgefäss stehen einer aus der Glühkathode K und den beiden Raumladungsgittern ssi und R2 gebildeten Regelkathode ein Gitter G und dahinter eine Anode A gegenüber, beide z. B. auf positiven Spannungen gegenüber R2. Konstant gehalten werden die Anodenspannung E, i und die Gitterspannung Es gegenüber R2, ferner durch entsprechende Einstellung der Spannungen der die Regelkathode bildenden Elektroden der zu den Elektroden G und A fliessende Gesamtstrom J + Je, indem die zwischen dem Gitter 14 und dem Gitter Rl gegenüber der Glühkathode K herrschenden Spannungen E2 bzw. El einander passend zugeordnet werden.

Der dem Wert nach stets gleiche Gesamtstrom JA + Je, lässt sich dann in bezug auf Elektronengeschwindigkeit und Stromdichte verändern. Bei konstant ge-
EMI1.1

EMI2.1
rückzuführen, dass, wenn JA + Je konstant sein soll, mit zunehmender Stromdichte die Geschwindigkeit zwangläufig abfällt und sich dabei Raumladungen zwischen Anode und Gitter ausbilden, die von den langsamen Elektronen nicht mehr überwunden werden können und daher den Strom auf das Gitter lenken.

Gerade diese Umstände können für die Steuerung von Elektronenröhren ausgenutzt werden, denn die sieh ansammelnde Raumladung ist bei grosser Dichte ausserordentlich leicht zu beeinflussen, u. zw. wächst die Steuerempfindlichkeit, wenn die Elektronendichte in einem bestimmten Verhältnis zu der Elektronengeschwindigkeit gesteigert wird.

Regelt man die Spannungsverhältnisse so, dass bei konstanter Durehtrittsgeschwindigkeit der Elektronen durch das Gitter R2 der Gesamtstrom zur Anode zunimmt, wobei ein vor der Anode A liegendes Gitter G so negativ vorgespannt wird, dass es keinen Strom aufnimmt (vgl. Fig. 3), dann ergibt sich für den Strom JA als Funktion der Spannung Ei zwischen Glühdraht K und Gitter jssi der Zusammenhang gemäss Fig. 4, wobei die Spannungen EG des Gitters G als Parameter eingezeichnet sind. Für je eine dieser Kurven ist die Durehtrittsgeschwindigkeit der Elektronen durch sowie Gitter-und Anodenspannung konstant ; von Kurve zu Kurve ist die negative Vorspannung des Gitters EG variiert.

Man sieht aus den Kurven, dass der Einfluss der Variation von Er ; an den Stellen des steilsten Abfalles der Kurven JA bei weitem am grössten ist.

Es ist also , was gleichbedeutend mit der Steuerfähigkeit des Anodenstromes ist, eine d Be, Funktion von Ei (der Stromdichte y) und ist auf dem abfallenden Teil der Kurve JA am grössten.

Weiter aber kann man sagen, dass der Abfall der JA-Kurven und damit die Steuerfähigkeit weiter anwächst, wenn man E2 vergrössert und Ei entsprechend so einstellt, dass JA auf dem steilsten Teil der abfallenden Kurve liegt (vgl. Fig. 5). In Fig. 5 ist für die beiden Äste der Kurve nicht. EG verändert ; es unterscheiden sich die Kurven nur durch die verschiedenen Durchtrittsgeschwindigkeiten durch das
Gitter , wobei es jeweils einen kritischen Wert für Ei zur Einstellung auf höchste Steuerempfindlich- keit gibt.

Die Erfindung besteht darin, bei einer Elektronenröhrenschaltung, welche Verwendung von Raumladungsgitter-Röhren vorsieht, die Möglichkeit zu schaffen, zu jeder Stromdichte die zur Erreichung maximaler Steuerempfindliehkeit kritische Geschwindigkeit einzuregulieren.

Erfindungsgemäss finden Röhren mit mehr als zwei Gittern in der Weise Anwendung, dass die beiden der Kathode zunächst liegenden Gitter auf konstantem, vorzugsweise gegen die Kathode positivem
Potential gehalten werden, während ein. weiteres darauffolgendes Gitter als Steuergitter dient. Vorzugs- weise sind die den beiden konstanten Gittern erteilten positiven Spannungen regelbar. Dabei ist zweck- mässigerweise das positive Potential des zweiten Gitters grösser als das des ersten Gitters. Vorteilhaft wird das Steuergitter gegenüber dem ihm kathodenseitig benachbarten Gitter negativ vorgespannt und zwar derart, dass die negative Vorspannung des Steuergitters gegnüber dem ihm kathodenseitig benach- barten Gitter dem Betrage nach annähernd gleich oder etwas grösser als die Spannung desselben ist.

Es ist sowohl möglich, das dem Steuergitter kathodenseitig zunächst liegende Gitter zu erden, als auch die
Glühkathode zu erden bzw. an den Minuspol der Anodenspannungsquelle zu legen.

Fig. 6 a und 6 b zeigen die Verteilung der Potentiale in einer Röhre mit Regelkathode sowohl bei
Bezug der Spannungen auf die Elektronenaustrittsstelle der Regelkathode als Nullpunkt als auch unter
Bezug auf den Glühfaden als Nullpunkt.

Es hat sich gezeigt, dass Röhren mit Regelkathode zu Labilitäten neigen, insbesondere bei einem grossen inneren Widerstand der Regelkathode. Zur Abhilfe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, zwischen dem Beschleunigungsgitter und der Glühkathode Mittel zur Unterdrückung von Störsehwingungen, z. B. nicht verlustfreie Kondensatoren anzulegen.

Die Regelung der Elektronendichte und der Beschleunigung soll natürlich voneinander möglichst unabhängig und frei von Rückwirkungen erfolgen. Das lässt sich durch eine zwischen Bi dem Strom- regelungs- und dem Geschwindigkeitsgitter liegende Schirmelektrode erreichen. Diese wird auf einem festen Potential gehalten, welches niedriger als das des Geschwindigkeitsgitters und vorzugsweise gleich dem Kathodenpotential ist. Es empfiehlt sich dazu das, von der Kathode aus gesehen, zweite Gitter auf
Kathodenpotential zu halten.

Es wurde oben ausgeführt, dass die Steuerfähigkeit etwa linear mit E2 zunimmt. Die Steigerung der Steuerempfindlichkeit durch Vergrösserung von E2 z. B. hat lediglich eine Grenze durch die Belast- barkeit dieser Hilfselektrode, die bei wachsender Spannung entsprechend grössere Ströme aufnehmen muss.

In gleicher Weise wie E2 die Steuerempfindlichkeit beeinflusst, beeinflusst auch EA dieselbe. Dabei ist die
Beeinflussung durch EA durch geeignete Dimensionierung klein zu halten, da im Betriebsfalle im Anoden-

stromkreis auch der Nutzwiderstand Ra liegt und aus Verstärkungsgründen eine Rückwirkung von EA nach Möglichkeit vermieden werden muss.

Um die mit Hilfe des Gitters G-an Stelle von G kann auch magnetische Beeinflussung durch ein zur Bahn der Elektronen senkrecht liegendes Feld E angewendet werden-ausgeübte Steuerwirkung möglichst intensiv zu machen, stelle man die Spannungen so ein, dass bei vorgegebenen positiven Spannungen und E A der Anodenstrom JA durch passende Wahl des Gesamtstromes auf dem abfallenden Teil der Anodenstromkurve liegt. Dabei steigt die Steuerempfindliehkeit mit wachsendem jE, während der Einfluss von nach Möglichkeit durch geeignete Dimensionierung der Röhre, z. B. Anwendung eines Schirmgitters, ausgeschaltet ist.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektronenröhrenschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass Röhren mit mehr als zwei Gittern Verwendung finden und die beiden der Kathode zunächst liegenden Gitter auf konstantem, vorzugsweise gegen die Kathode positiven Potential gehalten werden und ein darauffolgendes Gitter als Steuergitter dient.

Claims

2. Elektronenröhrenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das positive Potential des zweiten Gitters grösser ist als das des ersten Gitters.

3. Elektronenröhrensehaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden den Gittern erteilten positiven Spannungen regelbar sind.

4. Elektronenröhrenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten drei der Kathode zunächst liegenden Gitter auf konstantem Potential gehalten werden und das vierte Gitter als Steuergitter dient.

5. Elektronenröhrenschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das, von der Kathode aus gesehen, zweite Gitter auf Kathodenpotential gehalten wird.

6. Elektronenröhrenschaltung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergitter gegenüber dem ihm kathodenseitig benachbarten Gitter negativ vorgespannt ist.

7. Elektronenröhrenschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die negative Vorspannung des Steuergitters gegenüber dem ihm kathodenseitig benachbarten Gitter dem Betrage nach annähernd gleich oder etwas grösser als die Austrittsgeschwindigkeit der Elektronen aus der Fläche dieses Gitters ist.

8. Elektronenröhrenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Minuspol der Anodenspannungsquelle an das dem Steuergitter kathodenseitig zunächst liegende Gitter gelegt ist.

9. Elektronenröhrenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Minuspol der Anodenspannungsquelle an die Glühkathode gelegt ist.

10. Elektronenröhrenschaltung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungen der beiden ersten, während des Betriebes auf konstantem Potential gehaltenen Gitter und die Anodenspannung gegeneinander so abgeglichen sind, dass bei Erhöhung der Spannung des der Kathode zunächst liegenden Gitters der Strom zur Anode ohne Umkehr der normalen Stromrichtung abnimmt.

11. Elektronenröhrenschaltung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor der Anode noch ein weiteres, auf konstantem Potential befindliches Schirmgitter angeordnet ist.

12. Elektronenröhrenschaltung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuermechanismus aus einem Magnetfeld besteht, dessen Feldlinien senkrecht zur Bahn der Elektronen stehen.

13. Elektronenröhrenschaltung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kathode und dem kathodenseitig der Steuerelektrode benachbarten Gitter Mittel zur Unter- drückung von Störschwingungen, z. B. nicht verlustfreie Kondensatoren, angeordnet sind.