DE704390C - Anordnung zur Erzeugung negativer Widerstaende - Google Patents

Anordnung zur Erzeugung negativer Widerstaende

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DE704390C
DE704390C DET46798D DET0046798D DE704390C DE 704390 C DE704390 C DE 704390C DE T46798 D DET46798 D DE T46798D DE T0046798 D DET0046798 D DE T0046798D DE 704390 C DE704390 C DE 704390C
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DE
Germany
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electrode
secondary electrons
current
primary electron
voltage
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DET46798D
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English (en)
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Dr Habil Werner Kleen
Dr-Ing Horst Rothe
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Telefunken AG
Original Assignee
Telefunken AG
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • H04B1/16Circuits
    • H04B1/163Special arrangements for the reduction of the damping of resonant circuits of receivers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B7/00Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes
    • H03B7/02Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B7/04Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element being vacuum tube

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Anordnung zur Erzeugung negativer Widerstände Die Erfindung betrifft Anordnungen zur Erzeugung negativer Widerstände durch Ausnutzung von Sekundäremissionserscheinungen. Ein negativer Widerstand äußert sich darin, daß der zu einer Elektrode fließende Strom bei einer Zunahme der an dieselbe Elektrode angelegten Spannung sinkt. -Negative Widerstände haben insbesondere in der Hochfrequenztechnik zum Zwecke der Verstärkung, Entdämpfung oder Schwingungserregung große Bedeutung und Verwendungsmöglichkeiten.
  • Eine Anordnung, in der ein negativer Widerstand auftritt, der durch Sekundäremission hervorgerufen wird, ist das bekannte Dynatron. Man unterscheidet verschiedene Arten des Dynatrons, nämlich das Anodendynatron und das Gitterdynatron, je nachdem die fallende Stromspannungsbeziehung im Anoden- oder im Gitterkreis auftritt. In allen Fällen kommt der negative Widerstand jedoch im Stromkreis jener Elektrode zustande, von 'der die Sekundärelektronen ausgehen, und diese Elektrode besitzt stets das niedrigere positive Potential als die Hilfselektrode, welche die Sekundärelektronen aufnimmt. Zur Klarstellung dieser Zusammenhänge soll auf die Abb. z Bezug genommen werden, die den Verlauf des Anodenstromes i,1 in Abhängigkeit von der Anodenspannung a, in einer Schirmgitterröhre, deren Schirmgitter die feste positive Spannung u" führt, zeigt. Wie "man aus der Kennlinie sieht, tritt im Anodenkreis ,ein negativer Widerstand nun in einem Sp.annungsbefeich auf, der unterhalb der Schirmgitterspannung ta" liegt. Da die Anode in diesem Arbeitsgebiet Sekundärelektronen abgibt, fließt im Anodenstromkreis dann nur ein verhältnismäßig schwacher Strom, und infolgedessen ist auch die Steilheit des Anodenstromes, bezogen auf die Spannung eines zwischen der Kathode und dem Schirmgitter liegenden Steuergitters, verhältnismäßig klein.
  • Die Praxis fordert jedoch eine möglichst große Steilheit, und aus diesem Grunde erscheint es wünschenswert, daß diejenige Elektrode, in deren Stromkreis der negative Widerstand auftritt, einen verhältnismäßig großen Strom führt. Dies ist der Fall, wenn der negative Widerstand an der Elektrode entsteht, welche die Sekundärelektronen aufnimmt. Erfindungsgemäß wird der negative Widerstand durch Spannungsbeeinflussung der Verteilung des Primärelektronenstromies zwischen lern 2 durchgelassenen Primärelektronenstromes zwischen den Elektroden 3 und .l, und zwar derart, daß bei einer Erhöhung der an der Elektrode 3 liegenden Spannung der zu dieser Elektrode fließende Primärelektronenstrom zunimmt und der zur Elektrode q. übergehendePriniärelektronenstrom fällt. Dadurch werden aber an 4 weniger Sekundäre'.ektronen erzeugt, und deshalb nimmt auch der nach 3 fließende Sekundärelektronenstrom ab. Die Einbuße an Sekundärelektronen ist an der Elektrode 3 .größer als der Gewinn an Primärelektronen, ini Beispielsfalle doppelt so groß. Da aber der ztt resultierende Strom i.3, der zur Elektrode ; fließt, trotz steigender Spannung ir;; dieser Elektrode kleiner geworden ist, ist an dieser Elektrode ein negativer Widerstand vorhanden. Das Stromspannungsdiagramm i; = f (rr,) nimmt dann die in Abb. 3 dargestellte Form an. Hierbei wurden für die Spannungen der übrigen Elektroden, insbesondere der Hilfselektrode 4, feste Werte vorausgesetzt. Wie man unmittelbar ablesen und auch ohne weiteres einsehen- kann, tritt der negative Widerstand in einem Spannungsbereich von tr.; auf, der oberhalb von ui, der Spannung der Elektrode a, liegt. In diesem Gebiet führt aber die Elektrode 3 einen verliältnismäl:)ig großen Strom, da sie außer den ihr zukommenden Primärelektronen auch noch sämtliche Sekundärelektronen der Elektrode 4 aufnimmt. Infolgedessen ist die Steilheit des Stromes i3, bezogen auf die Spannung eines kathodenseitig von der Elektrode 3 gelegenen Steuergitters 2, ziemlich groß und wesentlich größer als bei der eine Kernlinie nach Abb. t liefernden Dynatronröhre.
  • Die beschriebene Anordnung ist in ihrem Aufbau natürlich nur als Ausführungsbeispiel zu bewerten. Bei der Erklärung der Wirkungsweise wurde vorausgesetzt, daß bei einer Erhöhung der Spannung tt" der Zuwachs des zur Elektrode _3 fließenden . Primärstromes gleich groß ist wie die Abnahme des zur Elektrode q gelangenden Primärstromes. Um dies sicherzustellen, ist eine Rückwirkung der Spannung u;, auf die Größe des Gesamtprimärstromes möglichst zu verringern, beispielsweise durch Verwendung einer Glühkathode mit Sättigungseigenschaften, durch Anordnung eines auf Kathodenpotential gehaltnen oder positiv vorgespannten Raumladungsgitters in unmittelbarer Nähe der Kathode oder durch ein die Rückwirkung herabsetzendes Schirmgitter vor der Elektrode 3. Wenn man einen möglichst niedrigen negativen Widerstand an der Elektrode 3 erhalten will, muß der an der Hilfselektrode 4. ausgelöste Sekundärelektronenstrom möglichst weitgehend gesättigt sein. Dieser Forderung kann man Rechnung tragen durch Anlegung einer verzwei Elektroden oder Elektrodengruppen, unc zwar an der Elektrode oder Elektrodengrupp< erzeugt, von der keine Sekundärelektronen foi-tgezogeti werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel ist in Abb.2 dar gestellt, die einen Querschnitt durch ein Elek trodensystem in schematischer Darstelluuf zeigt. In dieser bedeutet t eine Glühkathode üblicher- Art, die von einer oder mehreren gitterförmigen Steuer- bzw. Hilfselektroden umschlossen wird. Der negative Widerstanc soll an der Elektrode 3, die aus einem adei mehreren zur Kathode parallelen Stäben bestehen möge und auf einem gegen die Kathode positiven Potential gehalten wird, auftreten, Die Hilfselektrode :1 soll die Sekundärelektronen abgeben und enthält ein zwar gegen die Kathode positives, aber gegen die Elektrode 3 negatives Potential; diese Elektrode ,l besitzt einen Sekundäremissionskoeffizienten, der größer als i ist, d.li. es werden mehr Sekundärelektronen erzeugt, als Primärelektronen auftretien. Dieses \,erhalten kann durch Verwendung z. B. C, Aluminiums, eines geeigne:en Elektroden-11 durch einen Cberzug mit Alkali- oder Erdalkaiimetallen usw. in an sich bekannter Weise besonders gefördert werden. Es wurden praktisch schon Sekundäremissionskoefizienten von ungefähr io erreicht. Im Beispielsfalle bestehen die Elektroden 4. aus zylindersegmentförmigen Blechen, die den durch die Hilfselektroden 3 bestimmten Zentriwinkel umfassen. Natürlich könnte man auch so viele Hilfselektroden 3 vorsehen, daf,) sie über die ganze Zylindermantelfläche verteilt sind, oder di- Hilfselektrode 3 einfach als zylindrisches Gitter ausbilden und dementsprechend auch der Elektrode 4. eine zylindrische Form geben. Die von der Elektrode 4 abgegebenen Sekundärclektronen wandern zur Hilfselektrode 3. In umgekehrter Richtung kann kein Sekundärelektronenfluß zustande kommen, =selbst wenn die Elektrode 3 an sich sekundäremissionsfähig wäre, weil die Sekundärelektranen wegen ihrer verschwindend geringen Anfangsgeschwindigkeit nicht gegen das verzögernde Feld der Elektrode .l. anlaufen können.
  • Es soll nun erläutert werden, wieso an der Elektrode 3, von der also keine Sekundärelektronen fortgezogen werden, ein negativer Widerstand auftritt. Um diese t'berlegung zu erleichtern, soll ein Zahlenbeispiel herangezogen und der Elektrode .l der Sekundäreniissioiiskoeffizient 2 zugedacht werden, d. h. jedes auf die Elektrode ,4 auftreffende Primärelektron löst dort zwei Sekundärelektronen aus, die zur Elektrode 3 hingezogen werden. Eine :Uderung der an die Elektrode 3 angelegten Spannung beeinflußt die Verteilung des von der Kathode ausgehenden bzw. von den Githältnismäßig großen Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 3 und q., die größer ist als die für die Sekundärkathode gesättigte Sättigungsspannung, bzw. durch eine derartige Formgebung dieser beiden Elektroden, daß unmittelbar vor der Elektrode q. eine sehr große Feldstärke herrscht.
  • In Abb. 4. ist ein Schaltungsbeispiel dargestellt, das eine zur Schwingungserzeugung dienende Anordnung zeigt. h ist eine Röhre mit den Elektroden i bis ¢ wie in Abb. 2. Das Hilfsgitter 2 ist unmittelbar mit der Kathode i verbunden und verbessert somit die Sättigungseigenschaften der Glühkathode. Die Frequenz der erzeugten Schwingungen wird durch einen in den Stromkreis der Elektrode 3- mit dem negativen Widerstand eingeschalteten Schwingungskreis LC bestimmt, von dem die Schwingungen abgenommen werden. Der Hilfselektrode 2 oder einem weiteren Hilfsgitter können.- die Modulationsspannttngen aufgedrückt werden. Ferner läßt sich mittels der Spannung einer solchen Hilfselektrode die Stärke des Gesamtprimärelektronenstromes einstellen. Die Größe des negativen Widerstandes kann ferner nich durch .Einstellung der an die Elektroden 3 und q. gelegten positiven Spannungen auf einen vorgegebenen Wert gebracht werden. Im Falle eines Verstärkers kann die zu verstärkende Spannung dem Steuergitter 2 zugeführt werden, während der negative Widerstand so bemessen ist, daß der Anodenkreis gerade entdämpft wird. Außerdem können alle vom Dynatron her bekannten Schaltungen sinngemäß angewendet werden: In gleicher Weise wie beim Anoden- bzw. Gitterdynatron kann die Funktion der beiden Elektroden 3 und q. auch vertauscht werden, indem man nämlich der Elektrode 3 eine niedrigere positive Spannung als der Elektrode g. gibt, sie aber sekundäremissionsfähig macht. Der negative Widerstand tritt dann aus den gleichen Gründen wie vorhin an der äußeren Elektrode q. auf, in deren Stromkreis demzufolge auch der Schwingungskreis einzuschalten wäre. In beiden Fällen unterscheidet sich die Anordnung in bestimmter Weise von der eines Dynatrons dadurch, daß der negative Widerstand an der Elektrode auftritt, von der keine Sekundärelektronen fortgezogen werden und die demnach ein höheres Potential als die die Sekundärelektronen abgebende Elektrode führt, während es beim Dynatron gerade umgekehrt ist.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Entladungsanordnung zur Erzeugung negativer Widerstände unter Ausnutzung von Sekundäremissionserscheinungen, dadurch gekennzeichnet, daß durch Spannungsänderungen die -Verteilung des Primärelektronenstromes, dessen 'Stärke von diesen Spannungsänderungen unabhängig ist,. zwischen einer Elektrode bzw. Elektrodengruppe, welche mehr Sekundärelektronen abgibt, als sie Primärelektronen aufnimmt, und einer anderen, welche diese Sekundärelektronen aufnimmt, derart becinflußt wird, daß einer Änderung des auf die die Sekundärelektronen abgebende Elektrode auftreffenden Primärelektronenstromes eine entgegengesetzte Änderung des auf die die Sekundärelektronen auffangende Elektrode auftreffenden Primärelektronenstromes entspricht und der negative Widerstand an derjenigen Elektrode bzw. Elektrodengruppe auftritt, vozi der keine Sekundärelektronen fortgezogen werden.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Verwendung einer @rimärelektronenquel'.e mit Sättigungseigenschaften innerhalb des Arbeitsbereiches.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärentladungsstrecke innerhalb ihres Sättigungsgebietes arbeitet. q..
  4. Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein auf konstantem Potential gehaltenes Gitter zwischen der Primärelektronenquelle und der die Stromverteilung beeinflussenden Elektrode.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß einem die Stärke des Primärelektronenstrorres beeinflussenden Gitter eine Modulationsspannung oder zu verstärkende Eingangsspannung aufgedrückt wird.
DET46798D 1936-04-22 1936-04-22 Anordnung zur Erzeugung negativer Widerstaende Expired DE704390C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE958573C (de) * 1952-12-14 1957-02-21 Rudolf Mehr Schaltungsanordnung zur Daempfungsverminderung in Fernmeldeanlagen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE958573C (de) * 1952-12-14 1957-02-21 Rudolf Mehr Schaltungsanordnung zur Daempfungsverminderung in Fernmeldeanlagen

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