Atome sind im Normalfall nach außen hin neutral. Es sind so viele negative Elektronen wie positive Kernladungen vorhanden. Wird z. B. der Metalldraht im Röhreninneren auf über 1.000 °C erhitzt, verlässt das Elektron auf der äußersten Bahn die Atomhülle und fliegt im Vakuum frei umher.

Eine positiv geladene Elektrode im luftleeren Glaskolben zieht diese freien Elektronen an. Solange der erhitzte Draht freie Elektronen erzeugt vom Minuspol der Batterie werden ständig Elektronen nachgeliefert, bleibt dieser Stromfluss bestehen.

Luftleer muss der Glaskolben deshalb sein, weil die Elektronen sonst ständig mit Luftmolekülen zusammenstoßen würden. Bei jedem Zusammenstoß würden sie Energie verlieren.

Aufgrund der immens hohen Zahl an Gasmolekülen würden die Elektronen ihre gesamte Bewegungsenergie verlieren und niemals die Metallelektrode erreichen. Ein Stromfluss würde sich nicht ergeben.

Zurück zur luftleeren Röhrendiode

Links das korrekte Schaltbild für die Röhre und rechts daneben das vertraute Schaltbild für eine Halbleiterdiode. Letzteres zeigt mit der Pfeilrichtung die Durchlassrichtung einer Diode, von der Anode zur Kathode.

Aber entdeckt wurde doch, dass die Elektronen von dem erhitzten Metalldraht (Kathode) zur positiven Metallelektrode (Anode) fließen?!

Das wird die tatsächliche oder physikalische Stromrichtung genannt. In der Realität fließen Elektronen vom Minuspol zum Pluspol. Als die Stromrichtung im neunzehnten Jahrhundert aber festgelegt wurde, wusste man das noch nicht. Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Graf von Volta erfand im Jahr 1800 die Batterie und legte die technische Stromrichtung fest.

Er ging fälschlicherweise davon aus, dass der Strom vom Plus- zum Minuspol der Batterie fließt. Im Schaltbild der Röhrendiode ist manchmal zu sehen, dass es einen Bogen gibt, der den Glühdraht symbolisiert, und einen Punkt als Zeichen für die Kathode. Die Kathode ist der Teil der Röhre, von dem die freien Elektronen herrühren.

Tatsächlich handelt es sich bei der Kathode um ein kleines Röhrchen aus Nickel, das mit Bariumoxid beschichtet ist. Sind Glühdraht und Kathodenröhrchen elektrisch isoliert, handelt es sich um eine indirekt geheizte Röhre. Sind beide elektrisch miteinander verbunden oder gibt es gar kein Kathodenröhrchen, liegt eine direkt geheizte Röhre vor.

Das Bild zeigt die Kennlinie der Röhrendiode.

Die Stromdichte steigt exponentiell mit zunehmender Anodenspannung an.

Am bedeutsamsten aber ist die Tatsache, dass die Röhrendiode Strom nur in eine Richtung passieren lässt.

Deshalb kann dieses Bauteil zur Gleichrichtung von Wechselspannung genutzt werden.

Als Beispiel für eine Röhrendiode zeigt dieses Bild die einstmals häufig in Radios eingesetzte EZ 80.

Eckdaten einiger Röhrendioden

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