Elektronenbuis
Een elektronenbuis, ook wel radiobuis of vacuümbuis genoemd, was de eerste echte elektronische component. De elektronenbuis bestaat uit een vacuüm getrokken glazen buis waarin een gloeidraad geplaatst is (de kathode) met daaromheen een cilindervormig metalen plaatje (de anode). Wanneer de gloeidraad opgewarmd wordt en de anode met een voldoende grote spanning positief gepolariseerd is, zal er een elektronenstroom gaan lopen (Edisoneffect) wanneer de stroomkring tussen anode en kathode wordt gesloten. Maakt men de anode echter negatief t.o.v. de kathode dan vloeit er geen stroom. Deze elektronenbuis noemt men een diode. Elektronenbuizen hebben, naar gelang het aantal roosters tussen anode en kathode, een verschillende naam.
- de diode heeft geen roosters en wordt voor gelijkrichting gebruikt
- de triode heeft 1 rooster - het stuurrooster - waarmee met een kleine spanningsverandering een relatief grote stroomverandering tussen anode en kathode teweeggebracht kan worden. Hiermee was de eerste versterker mogelijk.
- de tetrode heeft 2 roosters. het extra rooster dient om de versterkingsfactor van de buis op te voeren. (tetra = 4)
- de pentode heeft 3 roosters: schermrooster, stuurrooster, en remrooster waarmee het aantal actieve aansluitingen 5 bedraagt. (penta = 5)
- de hexode, heptode octode hebben resp. 4, 5 en 6 roosters en worden gebruikt als mengbuis in o.a. frequentieomvormers.
Behalve de genoemde elektronenbuizen waren ook allerlei combinaties in zwang: dubbeldiode, dubbeltriode, triodepentode, dubbelpentode. Hiermee kon het aantal buizen beperkt worden en was het mogelijk een betere gelijkheid tussen twee triodes / pentodes te verkrijgen voor brugschakelingen en dergelijke.
Behalve de gewone radiobuizen zijn er ook nog de kathodestraalbuis zoals die in (klassieke) TV-toestellen, oscilloscopen en computerbeeldschermen gebruikt worden en indicatorbuizen zoals die voor weergeven van opnamenivo van een bandrecorder of de signaalsterkte van de draaggolf in een radio. Ook röntgenbuizen, geigerteller-buizen, klystrons, magnetrons, beeldversterkers, vidicons en nixiebuisjes zijn vormen van elektronenbuizen.
[bewerk] Werking van een versterkerbuis
In het vacuüm van de versterkerbuis bevinden zich twee elektroden, de anode(+), uitgevoerd als een plaat (en daarom in het verleden ook zo genoemd), en de kathode(-), uitgevoerd als gloeidraad of als buisje met daarin een gloeidraad. Tussen deze twee elektroden wordt met behulp van een hoge spanning (enkele tientallen tot honderden volts) een elektrisch veld opgebouwd. Elektronen die uit de verwarmde kathode zijn losgemaakt, bewegen zich van de kathode naar de anode.
Tussen kathode en anode, vlakbij de kathode is een roostervormige elektrode, het stuurrooster, geplaatst met daarop een negatieve spanning ten opzichte van de kathode, waardoor de elektronen moeilijker, of in het geheel niet, de anode kunnen bereiken. Afhankelijk van de grootte van de negatieve spanning zullen meer of minder elektronen naar de anode gaan. De stroom door de buis kan dus worden geregeld door de negatieve spanning op het rooster te variëren. Door in serie met de anode een belastingsweerstand op te nemen kan over die belastingsweerstand als gevolg van de variërende anodestroom een spanningsverandering opgewekt worden die aanzienlijk groter is dan de verandering in de negatieve spanning op het stuurrooster. Aldus wordt (spannings)versterking verkregen.
[bewerk] Geschiedenis
De elektronenbuis werd op 16 november 1904 gepatenteerd door de Brit Ambrose Fleming. De werking van de elektronenbuis baseert zich op het Edisoneffect. De gloeilamp van Edison had als bijverschijnsel dat de gloeidraad verdampte waardoor het glas zwart werd. In 1883 ontdekte Edison dat dit kon worden verhinderd door een metalen plaatje tussen de gloeidraad en het glas, en tevens ontdekte hij dat er een stroom kon lopen tussen het los opgestelde plaatje en de positieve pool, een gevolg van de losgeslagen elektronen van de gloeidraad. Fleming was een van de onderzoekers die dit verschijnsel bestudeerde en construeerde en patenteerde op basis hiervan de eerste diode. De Amerikaan Lee de Forest voegde in 1906 aan de diode een derde elektrode toe, waardoor de eerste triode een feit was.
Door de ontwikkeling van de in 1947 uitgevonden transistor was de elektronenbuis als versterkerelement medio 1980 vrijwel geheel verdwenen uit consumentenapparatuur. Wel worden elektronenbuisversterkers door hun karakteristieke oversturingsgedrag nog veel gebruikt in de muziekindustrie als bijvoorbeeld gitaarversterker en basversterker. Ook in zogenaamd "audiofiele" Hi-Fi apparatuur wordt hij nog wel gebruikt, meestal prominent aanwezig boven op de behuizing.
[bewerk] Bronnen
- Beekman, George. (20-10-2004). Elektronenbuis honderd jaar oud. Technisch Weekblad, pag. 17.
