DE580219C - Gas- oder dampfgefuelltes Entladungsrohr - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 7.JULI1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE 35

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*) Gas- oder dampfgefülltes Entladungsrohr

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. August 1931 ab

Die Erfindung bezieht sich auf eine bisher nur als Verstärker verwendete Art von gas- oder dampfgefüllten Entladungsrohren mit Lichtbogenhilfsentladung, und zwar auf die sogenannten Wandstromverstärker. Bei diesen Rohren liegt der Steuerraum seitlich von der Bogenentladungsbahn, und die Verstärkeranode ist in einem Abstand vom Steuergitter angeordnet, der klein ist gegen die freie Weg-

'··> länge der den S teuer raum durchlaufenden Ladungsträger.

Gemäß der Erfindung können diese Rohre für Schalt-, Steuer- oder Ventilzwecke verwendet werden, wenn der Abstand der Schaltanode vom Schalt- oder Steuergitter im Vergleich zur freien Weglänge der deii zwischen ihnen liegenden Raum (Schaltraum) durchlaufenden Ladungsträger so groß gewählt wird, daß eine Stoßionisation innerhalb des Schaltraumes mit Sicherheit eintritt. Durch diese Maßnahme wird die für Schaltzwecke notwendige unstetige, gewissermaßen sprungweise verlaufende Charakteristik erhalten, die im Arbeitsbereich nur in Richtung zunehmenden Anodenstromes durchlaufen werden kann. Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schaltrohres gemäß der Erfindung dargestellt. 1 ist .das zylindrische Glasgefäß, das mit Metalldampf oder Edelgas gefüllt ist. Die an einem Ende des Glasgefäßes vorgesehene Kathode ist mit 2 bezeichnet. In die vorzugsweise verwendete Quecksilberkathode ist zur Fixierung des Lichtbogens ein an seinem oberen Ende schräg umgebogenes Wolframblech 21 eingesetzt. Die am entgegengesetzten Ende des Glasgefäßes befindliche Bogenanode des Hilfsehtladungsbogens ist mit 3 bezeichnet. Der Schalteinsatz besteht aus dem Schalt- oder Steuergitter 4 und der Schaltanode 5. Der Schalteinsatz umgibt den Hilfsentladungsbogen konzentrisch und ist vorzugsweise etwa in der Mitte zwischen Kathode und Anode der Hilfsentladungsbahn angeordnet. Das zylindrisch ausgebildete Steuergitter 4 wird von der ebenfalls zylindrischen Schaltanode 5 konzentrisch umgeben. Der Abstand zwischen der Schaltanode und dem Gitter ist erfindungsgemäß im Vergleich zur freien Weglänge der den Schaltraum durchlaufenden Ladungsträger so groß gewählt, daß eine Stoß ionisation innerhalb des Schaltraumes mit Sicherheit eintritt. Bei dem dargestellten Rohr wird der Schalteinsatz durch die ringförmigen Glasvorsp'rünge 6 gehalten, die gleichzeitig der Abtrennung des Schaltraumes von der Hilfsentladungsbahn dienen. Jedoch kann der Schalteinsatz auch in einer besonderen Ausbauchung des zylindrischen Glasgefäßes 1 angeordnet sein, um den Querschnitt der Hilfsentladungsbahn zwischen der

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Ernst Lübcke in Berlin-Siemensstadt und Dr- Bernhard Kirschstein in Berlin-Charlottenburg.

Kathode 2 und der Anode 3 möglichst nicht zu verringern.

Die Wirkungsweise des Schaltrohres soll an Hand der Fig. 2 und 3 erläutert werden, die Rohrcharakteristiken schematisch darstellen. Bei beiden Figuren ist in bekannter Weise auf der Abszisse die Gitterspannung Vg und auf der Ordinate der auf die Verstärker- bzw. Schaltanode übergehende Anodenstrom Ja aufgetragen. In Fig. 2 ist eine Charakteristik eines der bekannten Wandstromverstärker dargestellt, bei denen der Abstand zwischen Steuergitter und Anode kleiner ist als die freie Weglänge der das Rohr erfüllenden Ionen. Durch die beiden Pfeile soll angedeutet werden, daß die Charakteristik nach beiden Richtungen durchlaufen werden kann. In Fig. 3 ist demgegenüber die Charakteristik eines Schaltrohres

ao gemäß der Erfindung aufgetragen. Die Wirkungsweise eines solchen Rohres ist etwa die folgende: Wenn die Steuerspannung am Gitter einen bestimmten Wert erreicht, tritt plötzlich eine Stoßionisation der den Schaltraum erfüllenden Ladungsträger ein. Infolgedessen steigt der Anodenstrom Ja steil an, bis der Sättigungsstrom Js erreicht ist. Die Höhe dieses Sättigungsstromes ist nur von dem äußeren Widerstand des Anodenstromkreises abhängig. Durch die doppelten Pfeile soll angedeutet werden, daß die Charakteristik im dargestellten Arbeitsbereich nur in der Richtung zunehmenden Anodenstromes durchlaufen werden kann. Der Anodenstrom kann nur durch Wegnahme der Spannung an der Schaltanode 5 auf Null gebracht werden. Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, ist die Charakteristik unstetig und besitzt im Bereich des eigentlichen Einschaltvorganges eine fast unendlich große Steilheit. Rohre dieser Aft eignen sich infolge dieser Charakteristik besonders gut für Schaltzwecke.

Im Augenblick des Einschaltvorganges und der eintretenden Stoßionisation kann es insbesondere bei Hochleistungsschaltrohren vorkommen, daß die Entladung vollständig von der Hilfsbogenanode 3 abreißt und auf die Schaltanode 5 übergeht. Es kann eine derartige Elektronenverarmung in der Entladungsbahn eintreten, daß, wenn der Schaltvorgang zuende ist, der Lichtbogen vollständig erlischt. Das Schaltrohr müßte infolgedessen erst wieder mittels besonderer Maßnahmen, z. B. durch Hochfrequenzstrahlung, neu gezündet werden. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann eine in Fig. 1 bis 7 bezeichnete zweite Hilfsbogenanode in einem besonderen Ansatz 8 des Glasgefäßes zwischen Kathode und Schalteinsatz vorgesehen werden. Der Lichtbogen zwischen der Kathode 2 und der Anode 7 bleibt von dem Schaltvorgang unbeeinflußt und stabil und führt stets zur Neuzündung des Entladungsbogens zwischen der Kathode 2 und der Hilfsbogenanode 3.

Außer der statischen Steuerung durch das Gitter kann in an sich bekannter Weise eine magnetische Steuerung mit Hilfe von Spulen 9 vorgesehen werden, die beispielsweise außerhalb des Glasgefäßes in Höhe des Schalt- ,70 einsatzes angeordnet sind. Diese Spulen können z. B. an einer Wechselspannung liegen, während das Gitter 4 an einer Gleichspannung liegt; jedoch können die Spannungen auch vertauscht sein. Mit Hilfe dieser Maßnahme ist es möglich, ein in verhältnismäßig großer Höhe liegendes, mit nur kleinen Amplituden schwankendes Steuerpotential zu erzeugen und den Zündmoment zur Einleitung des Schaltvorganges beliebig einzustellen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Gas- oder dampf gefülltes Entladungsrohr mit einer gittergesteuerten, Schalt-, Steuer- oder Ventilzwecken dienenden Lichtbogenentladung und einer Lichtbogenhilfsentladung, bei welchem das Steuergitter und die Schaltanode seitlich, insbesondere konzentrisch zur Hilf sbogenentladungsbahn liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Schaltanode (5) und Steuergitter (4) im Vergleich zur freien Weglänge der diesen Raum (Schaltraum) durchlaufenden Ladungsträger zwecks Erzielung einer sprungweise verlaufenden Einschaltcharakteristik so groß gewählt ist, daß eine Stoßionisation innerhalb des Schaltraumes mit Sicherheit eintritt.
2. 2. Entladungsrohr nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Schaltanode (5) und der Hilfsbogenanode

   (3) eine dritte Anode (7) zur Erzeugung eines zweiten Hilfslichtbogens vorgesehen ist.
3. 3. Entladungsrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer der statischen Steuerung mittels des Gitters noch eine magnetische Steuerung mittels besonderer Magnetspulen vorgesehen no ist.
4. 4. Entladungsrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule außerhalb des Glasgefäßes vorzugsweise in Höhe des Schalteinsatzes angeordnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen