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Ratgeber
Eine Elektronenröhre ist ein aktives elektrisches Bauelement der Elektrotechnik und Elektronik. Elektronenröhren bestehen aus einem evakuierten Kolben, der – je nach Ausführung – eine entsprechende Anzahl an Elektroden beinhaltet. Meist findet hierbei ein Glaskolben Verwendung, es gibt aber auch Röhren mit Metall- und Keramikkolben. Die elektrischen Anschlüsse der Elektroden nach außen werden durch metallische Steckstifte im Gehäuse realisiert, die luftdicht im Glaskolben eingeschmolzen sind.
Das physikalische Funktionsprinzip der Elektronenröhre beruht auf der sogenannten Glühemission. Die elektrisch beheizte Elektrode (Kathode) emittiert bei hohen Temperaturen Elektronen. Legt man eine äußere Spannung („Anodenspannung“) zwischen Kathode und Anode an, so bestimmt deren Polung, was nun passiert: Liegt die positive Spannung an der Anode an, so „saugt“ sie die freien Elektronen der Kathode durch das elektrische Feld auf und es kommt ein Stromfluss zustande. Bei umgekehrter Polarität kommt kein Stromfluss zustande, da aus der unbeheizten Anode keine Elektronen austreten können. Gleiches gilt, wenn die Glühwendel der Kathode unbeheizt ist.
In der oben beschriebenen Form der einfachsten Form einer Röhre hat man quasi das Gegenstück einer Siliziumdiode, nämlich eine Röhrendiode. Als Triode bezeichnet man eine Röhre, die noch eine weitere Elektrode besitzt; das sogenannte Steuergitter. Mit dem Steuergitter lässt sich stufenlos die Menge der zwischen Kathode und Anode fließenden Elektronen steuern, indem eine Steuerspannung angelegt wird. Funktional entspricht eine Triode damit einem Halbleiter-Transistor.
Durch Hinzufügen weiterer Gitter und anderer Bauteile ergeben sich entsprechend spezialisierte Röhren für eine große Anzahl verschiedener Anwendungen, als Beispiel sei hier die rauscharme Pentode genannt. Die elektrische Kontaktierung der Röhren-Kontaktstifte erfolgt in aller Regel nicht durch Einlöten, Röhren werden praktisch ausnahmslos in einen Röhrensockel gesteckt. Manche Röhren besitzen zusätzlich einen Anodenanschluss für die Anodenspannung an ihrer Oberseite, hierzu sind Anodenkappen zur elektrischen Kontaktierung verfügbar. Passende Röhrensockel für die gebräuchlichsten Röhren finden Sie in unserem Onlineshop.
Röhren gibt es in einer Vielzahl unterschiedlicher baulicher und funktionaler Ausführungen. Dazu gehören beispielsweise Kathodenstrahlröhren, Bildverstärker-Röhren („Restlichtverstärker“), Röntgenröhren, Wanderfeldröhren, Magnetrone und Klystrone. Auch Vakuum-Fluoreszenzanzeigen gehören der Kategorie Röhren an. Am gebräuchlichsten sind jedoch die klassischen Elektronenröhren in vielen verschiedenen Versionen, von denen Sie bei uns ein breites Sortiment im Bereich Elektronenröhren finden. Recht verbreitet in der Musikszene ist die Pentode. Pentoden findet man beispielsweise in Gitarren- und Bassverstärkern, wo sie sich bis heute aufgrund ihrer angenehmen Klangeigenschaften behaupten können.
Röhren werden oft als Ersatzteil für defekte oder nicht mehr ordnungsgemäß arbeitende Röhren erworben. Idealerweise verwendet man den gleichen Typ Röhre wie werkseitig verbaut. Ist das nicht möglich, beispielsweise weil die Produktion eingestellt wurde, so finden sich im Internet Empfehlungen für geeignete Vergleichstypen. Bei Neudesigns empfiehlt es sich immer, die Leistungsgrenzen der Röhre nicht auszureizen, sondern im Zweifelsfall zu einer leistungsfähigeren Röhre zu greifen. Der meist nur geringe Mehrpreis macht sich durch eine deutlich längere Lebensdauer und höhere Zuverlässigkeit schnell bezahlt. Für Mehrkanalverstärker gibt es selektierte Röhrensätze im Doppel- oder Viererpack. Diese Sätze zeichnen sich durch besonders geringe Unterschiede in ihren elektrischen und damit auch klanglichen Eigenschaften aus.
Unser Praxistipp: Beanspruchungen vermeiden
Röhren verlangen einen sorgsamen Umgang, sowohl beim Handling als auch bei der Schaltungsauslegung. Mechanische Beanspruchungen in Form von Stößen und Vibrationen sollten vermieden werden, größere Beschleunigungskräfte können zu Beschädigungen des Innenlebens oder Bruch führen. Beim Einstecken in den Sockel sollten Sie nicht zu viel Kraft aufwenden, um ein Verbiegen der Anschlüsse zu vermeiden.
Oft hört man, Röhren seien robuster als Halbleiter. Ist das richtig?
Röhren haben tatsächlich so gut wie keine Probleme mit elektrostatischen Entladungen bei der Verarbeitung, benötigen also im Gegensatz zu Halbleitern kaum Vorkehrungen gegen ESD. Allerdings altern Röhren zwangsläufig im Betrieb durch thermische Belastung und beim Einschaltvorgang fließt der Kathodenstrom zunächst oft nur über eine kleinere Fläche, wodurch das Material an Emissionsfähigkeit verlieren kann. Auch schleichender Vakuum-Verlust kann zum Ausfall der Röhre führen.
Klingen Röhren in Audioverstärkern besser als Transistoren?
Röhrenverstärkern wird ein besonders „warmes“ und „weiches“ Klangbild nachgesagt. Das stimmt zum Teil auch. Die Hintergründe gegenüber einem Verstärker in Transistor-Technik liegen allerdings eher im menschlichen Hörempfinden, welches den höheren Klirrfaktor und die geringere Linearität der Röhre gegenüber dem Transistor als eher sanft und angenehm empfindet. Sieht man allerdings einmal von sehr teuren High-End Röhrenverstärkern mit aufwändiger Schaltungstechnik ab, besitzen moderne Transistorverstärker wesentlich linearere Frequenzgänge und deutlich geringere Klirrfaktoren. Letztlich ist dies vor allem eine Frage des persönlichen "Hörgeschmacks".
Achten Sie auf Qualität und die Herkunft der Röhre. Im Gegensatz zu vielen Halbleitern, die heutzutage oft schon für einige Cent zu haben sind, ist der Herstellungsaufwand bei Röhren größer, was sich letztlich im Anschaffungspreis niederschlägt. Es ist ärgerlich, wenn die neue Röhre dann schon nach kurzer Zeit wieder ausfällt, weil es sich um ein billig gemachtes Plagiat handelt. Wichtig ist, Röhren nie unterzudimensionieren. Ein Betrieb im unteren bis mittleren Leistungsbereich verlängert die Lebensdauer ganz erheblich.