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VON TRIODEN, PENTODEN & IREN:
Ein Blick in das Funktionsprinzip einer Elektronenröhre
Mit der Bitte um Nachsicht an Freunde und Verwandte von der grünen Insel - die ihren Auftritt noch früh genug haben wer-
den - der in den folgenden Zeilen zu findende Humor ist Spec McAuliff und Fae (Rafael) McNally gewidmet, in Erinnerung an
zwei der "True Greats".
Wie ihre numerischen Bezeichnungen vermuten lassen, zeigen die Begriffe, Diode, Triode und Pentode die Anzahl der akti-
ven Bestandteile innerhalb einer Vakuumröhre an, also zwei, drei oder fünf Elemente. Alle Röhren brauchen außerdem eine
Heizleitung (Filament) oder einen Heizfaden, die jedoch nicht mitgezählt werden. Deren Aufgabe besteht lediglich darin, durch
das Erhitzen der Kathode die Elektronen dazu anzuregen, sich von der Elektronen-reichen Kathodenbeschichtung zu lösen
und im Vakuum um diese Kathode herum eine Wolke freier Elektronen zu bilden.
Obwohl die Begriffe Heizleitung (Filament) und Heizfaden oft synonym verwendet werden, gibt es spezifische Unterschiede:
Eine Heizleitung ist eine direkt erhitzte Kathode, das heißt die Kathodenbeschichtung ist direkt auf das Heizelement aufge-
bracht. Beispiele hierfür sind der 5U4-Doppel-Diodengleichrichter und die 300B-Triode-Vorstufenröhre. Ein Heizfaden dage-
gen ist ein separates Heizelement, das üblicherweise innerhalb der Kathode angebracht ist. Beispiele sind die 12AX7-Doppel-
Triode Vorstufenröhre sowie die 6V6- und EL84-Beam-Power-Pentoden. Auf jeden Fall sind diese fundamentalen
Bestandteile der jeweiligen Röhrenkonstruktion deutlich zu sehen, vor allem, wenn das Heizelement rot glüht.
Die Kathode wäre also das erste zu zählende Element, weil es die Elektronenquelle darstellt. Das Wort selbst kommt aus
dem Griechischen und bedeutet im wörtlichen Sinn "völlig unten" oder "innen", oder "aus dem Zentrum kommend" - wie das
Zentrum der Erde, wo der Ton beginnt. Man könnte also sagen, dass ein ekstatischer Audiophiler eine positive Katharsis
erlebt und seine Seele gereinigt wird, wenn ihn sein System ins Audio-Nirvana erhebt. Der einzige Wehmutstropfen an die-
ser wunderbar positiven Vorstellung ist, dass die Kathode unglücklicherweise negativ ist ... zumindest elektrisch betrachtet.
Aber das kann man sich ebenfalls leicht merken, denn praktisch alle Musiker und Audiophilen haben bereits die üblicherwei-
se negativere Katharsis erlebt, wenn sie aus einer emotionalen Wiedergeburt wieder auftauchen und vor Wut und Frustration
schreien und um sich schlagen.
Erst einmal aufgeheizt sind diese an sich negativen Elektronen energetische kleine Burschen, die praktisch keine Masse
besitzen. Deshalb können sie praktisch unmittelbar beschleunigt werden und durchqueren ein Vakuum beinahe mit
Lichtgeschwindigkeit. Weil sie sozusagen negativ geladen sind, tendieren sie dazu sich gegenseitig abzustoßen. So entsteht
in der Elektronenwolke um die Kathode ein ziemliches Gedränge und es kommt zu allerlei Rempeleien, weil natürlich jedes
Elektron darauf bedacht ist, seinen Platz zu behaupten und die anderen nicht allzu nahe heran zu lassen ... es sei denn ein
außerhalb befindlicher Punkt übt eine generelle starke Anziehungskraft auf sie aus.
Wenn Sie möchten, stellen Sie sich eine Gruppe sub-atomar kleiner Iren vor, die negativ geladen und in abweisender Haltung
umherlaufen. Alle sind missmutig und keiner will etwas mit dem anderen zu tun haben. Nun stellen sie sich einen starken
Anziehungspunkt vor, zum Beispiel einen eben geöffneten Pub, und Sie können sich leicht vorstellen wie der ganze Haufen
plötzlich ordentlich, ja geradezu eiligst die gleiche Richtung einschlägt. Genau das geschieht, wenn ein positiv geladenes
Element hinzukommt, das wir Anode oder Anodenplatte nennen.
Die Anode ist das große Metallstück, das man am deutlichsten durch das Glas einer Elektronenröhre sehen kann. Es ist der
äußerste Bestandteil des Röhrenkerns und umschließt alle übrigen Teile. Die Kathode befindet sich im Zentrum und schießt
Elektronen nach außen. Während eine immer höhere positive Spannung an die Anode angelegt wird, nimmt ihre
Anziehungskraft auf die Elektronen, welche die Kathode umschwirren, stetig zu. Und da ihnen nichts im Wege steht setzt ein
ständiger ungehinderter Fluss zur Anode ein ... in etwa so als würde man die Türen aushängen und der Meute der mürrisch
herumirrenden Iren Freibier anbieten. Während die Elektronen zur Anode strömen, wird die Ladung im Raum kontinuierlich
wieder aufgefüllt, da die heiße Elektronen-reiche Kathode ja weiterhin "überkocht" - genau so können Sie sich andere unge-
duldige Iren vorstellen, die schnell den Platz derer eingenommen haben, die nach drinnen gegangen sind - bis das ganze
Dorf leer ist.
Aber woher kommen Sie und wie treten sie zu Tage? Nun, eine feine und elegante Lady zeigte mir einmal, wie man schal
gewordenen Champagner neu belebt: Sie warf eine Rosine ins Glas. Durch das Hinzufügen einer kathodischen Oberfläche
ergab sich eine dramatische und unmittelbare Steigerung der Sprudelaktivität. Tausende winziger Bläschen tauchten plötz-
lich auf - und strömten weiterhin von der Rosine aus nach oben. Natürlich bestanden die Bläschen aus Gas, das sich in gelö-
ster Form in dem Getränk befunden hatte. Aber diese Analogie macht es leicht, sich vorzustellen, wie die nur locker haften-
den Elektronen, die in gelöstem Zustand in der reichhaltigen Kathodenschicht verborgen sind, beim Erhitzen der Oberfläche
aufsprudeln.
Aber zurück zum Elektronenfluss. Wenn die Elektronen von einer positiv geladenen Anode stark angezogen werden, so folgt
daraus im Umkehrschluss auch, dass sie von einer negativ geladenen Anode ebenso stark abgestoßen werden, und genau
so ist es auch. Das bedeutet, wird ein Wechselstrom - so wie er aus dem Transformator kommt - an die Anode angelegt, flie-
ßen die Elektronen nur, wenn die Anode gerade positiv geladen ist. Während der Phase negativer Ladung der Anode stoppt
der Elektronenfluss und die Elektronenladung im Raum um die Kathode wird regelrecht zusammengepresst.
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