Från Rilpedia

Med elektronrör avses i allmänhet en lufttom behållare i vilken ett system av elektroder placerats. Elektronröret var en viktig komponent inom den tidiga elektroniken, men ersattes i mitten av 1900-talet av transistorn och andra halvledarkomponenter. Fortfarande finns dock tillämpningar där elektronrör används, inte minst inom ljudtekniken.

Inom vissa områden har elektronrören inga direkta ersättare. Detta gäller till exempel röntgenröret som används för att alstra röntgenstrålning, fotomultiplikatorn som används som högkänslig ljusdetektor, bildförstärkaren som används som kikare vid dåliga ljusförhållanden och magnetronen som används för att generera mikrovågor med hög effekt i mikrovågsugnar och radaranläggningar.

Innehåll 1 Uppbyggnad 2 Elektronrörsdioden 3 Trioden 4 Andra typer av elektronrör 5 Katodstråleröret 6 Kuriosa 7 Källor 8 Se även 9 Externa länkar

Uppbyggnad

De flesta elektronrör är av varmkatodstyp, med en elektrod, katoden, som hettas upp kraftigt. Katoden avger därmed elektroner genom så kallad termionisk emission. Emissionsförmågan beror bland annat på vilka ämnen som ingår i katoden och vilken temperatur den har. Vid konstruktion av elektronrör försöker man normalt utforma katoden så att den får så stor emissionsförmåga som möjligt.

Man skiljer mellan två typer av katoder:

En direktupphettad katod är utformad som en glödtråd, liknande den i en glödlampa, och hettas upp genom att en ström leds genom den. Ett vanligt material är wolfram som har goda mekaniska egenskaper även vid höga temperaturer. Ofta beläggs den med ett tunt ytskikt av t.ex. torium för att öka emissionsförmågan. Arbetstemperaturen ligger ofta runt 2000°C.

En indirekt upphettad katod är oftast utformad som ett rör med en separat glödtråd inuti. Katoden beläggs med ett skikt av strontium- och bariumsalter för att öka förmågan att emittera elektroner. Arbetstemperaturen hos en sådan katod är typiskt 600 - 1000 °C.

I moderna (1940-) elektronrör är katoder av indirekt upphettad typ vanligast. Fördelarna med dessa är flera. Man kan utforma glödtråden så att den är elektriskt isolerad från själva katoden. Detta gör kretskonstruktionen enklare, bland annat kan alla glödtrådar i en apparat kopplas ihop och drivas av samma spänningskälla. Dessutom är denna typ av katod i regel mer mekaniskt stabil. Nackdelarna är främst högre effektförbrukning för uppvärmningen. Av detta skäl valde man ofta direktupphettade rör i batteridrivna apparater.

Ett elektronrör utformas i praktiken som en lufttom kolv av glas (även metall och keramik förekommer) i vilken man förutom en katod placerar en eller flera andra elektroder.

Elektronrörsdioden

Det enklaste elektronröret är dioden. Den har två elektroder, en katod och en anod (man bortser från en eventuell separat glödtråd i katoden). Anoden kan utformas på många olika sätt, ofta har den formen av en cylinder av järn- eller nickelplåt som omger katoden.

När katoden hettas upp kommer den att omges av ett "moln" av elektroner. Om man ansluter en spänningskälla så att anoden blir positiv i förhållande till katoden kommer elektroner att attraheras av anoden, och en ström går genom röret.

Om katodens förmåga att avge elektroner är tillräckligt stor gäller följande ungefärliga samband (egentligen Childs lag):

där I_a är anodströmmen, alltså strömmen från anod till katod (notera att elektronströmmen genom röret flyter i motsatt riktning), U_a är anodspänningen, alltså spänningen mellan anod och katod och där k är en konstant som bestäms av rörets utformning. Detta kan, något oegentligt, beskrivas som att diodens resistans minskar med ökande spänning. Dioden är alltså icke-linjär.

Tillverkare brukar inte ange ett värde på konstanten k utan istället beskriva diodens karaktäristik i diagram.

Om strömmen blir tillräckligt stor kommer katodens förmåga att emittera elektroner inte längre att räcka till. Strömmen antar då ett tämligen konstant värde, man säger att röret är mättat.

Om anoden istället ges en negativ potential kommer den inte att attrahera elektroner och ingen ström kommer att gå genom röret. Dioden leder alltså bara ström i ena riktningen och kan användas som likriktare.

Trioden

En triod är ett elektronrör med tre elektroder: en upphettad katod, en anod och ett styrgaller. Styrgallret är placerat mellan katoden och anoden och är oftast utformad som en gles trådspiral.

Om gallret görs positivt i förhållande till katoden kommer det att dra åt sig elektroner på samma sätt som anoden, och en gallerström flyter.

Om gallret istället görs negativt kommer det att stöta bort elektroner, och ingen gallerström flyter. Eftersom gallret sitter mellan katoden och anoden kommer det även att påverka anodens attraktionskraft på elektronerna. Alltså kan man genom att variera gallrets potential jämfört med katoden (gallerspänningen) styra storleken på strömmen genom röret.

Eftersom gallret är placerat närmre katoden än vad anoden är kommer en förändring av gallerspänningen att påverka anodströmmen i större grad än samma förändring av anodspänningen. En vidareutveckling av sambandet mellan anodspänning och anodström för dioden (se ovan) ger att

där I_a är anodström, U_a anodspänning, U_g gallerspänning (gallrets potential relativt katoden, U_g är alltså negativ), k är en konstant som bestäms av rörets utformning och μ är rörets förstärkningsfaktor. Värdet av μ ligger mellan 10 och 100 för de flesta trioder. μ varierar något med rörets arbetspunkt och dessutom är exponenten ofta inte exakt 3/2, därför brukar data för elektronrör publiceras i grafisk form.

Om U_g görs tillräckligt negativ blir U_a + μU_g = 0 varför även I_a = 0. Ingen anodström flyter, och man säger att röret är strypt.

Andra typer av elektronrör

Elektronrör namnges ofta efter hur många elektroder de har. En diod har två elektroder, en triod tre. Det finns även tetroder (4), pentoder (5), hexoder (6), heptoder (7), oktoder (8) och nonoder (9 elektroder). Ibland kan det finnas flera system inom samma hölje, till exempel dubbeltriod (två triodsystem), triod-pentod (en triod och en pentod) och så vidare.

Det finns specialrör som till exempel indikatorröret, också kallat "magiskt öga", som används som avstämningsindikator i bland annat radioapparater eller som nivåindikator i bandspelare.

Katodstråleröret

Huvudartikel: Katodstrålerör

Katodstråleröret, är en speciell form av elektronrör. Det förekommer som bildrör i TV-apparater och radardisplayer. Det finns två primära typer av katodstrålerör, de som är har elektrostatisk avböjning och de med magnetisk avböjning. Elektrostatisk avböjning fungerar så att fyra elektroder är monterade inuti det lufttomma röret och vid pålagd spänning, positiv på en platta och negativ på plattan mitt emot, böjs strålen åt sidan. De sitter parvis i x- och y-led och kan på så vis styra strålen mot en viss punkt på skärmen. Denna typ är vanligast i oscilloskop.

Magnetisk avböjning fungerar så att spolar som sitter på utsidan av röret bildar magnetiska fält som böjer av elektronstrålen. Sådana typer av rör är vanligast i TV-apparater.

Katodstrålerör arbetar med högspänning, i en vanlig svartvit TV kan spänningen vara mellan 10 och 20 kV och i en färg-TV cirka 20 till 30 kV. Det finns (eller snarare fanns) projektionsrör som krävde ända upp till 75 kV anodspänning, detta för att få en ljusstark bild som projicerades på en biografduk via ett linssystem. Dessa rör krävde extra kylning och erfordrade skärmning för den röntgenstrålning som röret genererade vid höga spänningar. Ju större skärmen är, desto högre spänning behöver den. En betraktare som tittar in i en påslagen TV-apparat genom exempelvis luftintaget på ovansidan kan se att det lyser i slutet på röret, det är glödtråden som glöder för att värma upp katoden.

Kuriosa

I begynnelsen kallades elektronröret lampa eftersom med den tidens teknik lyste katodens tråd mer än den glödde.

Källor

• Brophy, James J, Basic electronics for scientists (1966), 3:e uppl. 1977, ISBN 0-07-008107-7
• Glas, Erik T, Elektroniska hjälpmedel (1966), 4:e uppl. 1967, Stockholm: Norstedts

Se även

• Rörförstärkare

Externa länkar

• How vacuum tubes really work (engelska)

• Wikimedia Commons har media som rör elektronrör
  Bilder & media

• Den ursprungliga texten, eller delar av texten, till denna artikel kommer från Radiorör