Anodenspannung ist das Konzept, das die Vakuumröhrentechnologie zum Funktionieren bringt. Dadurch können Vakuumröhren ihre beiden Hauptfunktionen Verstärkung und Gleichrichtung erfüllen. Dadurch wird die Halbleitertechnologie ermöglicht.
Wird ein Metallstück erhitzt, emittiert es Elektronen, die eine negative elektrische Ladung tragen. Geladene Teilchen werden von Teilchen mit entgegengesetzter Ladung angezogen und stoßen solche mit ähnlicher Ladung ab. Wenn ein Metallstück Elektronen emittiert, trägt es eine positive Ladung in Bezug auf diese Elektronen. Dadurch kehren die Elektronen zum Metall zurück, weil sie von seiner entgegengesetzten Ladung angezogen werden. Dies führt zu einer Elektronenwolke um das Metall, die als Raumladung bezeichnet wird.
Eine Vakuumröhre macht sich diesen Effekt zunutze und enthält eine Metallplatte, die als Kathode bezeichnet wird und erhitzt wird. Eine zweite Metallplatte wird hinzugefügt, Anode genannt, und wenn eine positive Ladung an die Anode angelegt wird, zieht sie die von der Kathode emittierten Elektronen an, und Strom fließt durch die Vakuumröhre. Diese angelegte Ladung wird als Anodenspannung bezeichnet, und wenn sie positiv ist, führt sie zu einem schnelleren Stromfluss und wird als Vorwärtsspannung bezeichnet. Wenn die Anodenspannung negativ ist, wirkt sie dem Stromfluss entgegen und wird als Sperrvorspannung bezeichnet. Diese letzte Eigenschaft, die es ermöglicht, dass Strom nur in eine Richtung durch die Vakuumröhre fließt, wird als Gleichrichtung bezeichnet.
Eine Röhre mit zwei Platten wird als Diode bezeichnet. Das Hinzufügen einer dritten Platte in der Mitte erzeugt eine Triode und ermöglicht es der Röhre, ein elektrisches Signal zu verstärken. Diese dritte Platte wird als Steuergitter bezeichnet und ist ein Drahtgeflecht, das die Elektronen auf ihrem Weg von der Kathode zur Anode durchqueren. Das Gitter befindet sich näher an der Kathode, sodass jede an das Gitter angelegte Spannung die Auswirkungen der Erzeugung oder des Gegenstroms verstärkt. Kleine Änderungen der Netzspannung führen also zu größeren Änderungen des Stromflusses durch die Röhre.
Ein Problem bei dieser Konstruktion besteht darin, dass, wenn der Strom durch die Röhre verstärkt wird, Änderungen in der Anodenspannung verursacht werden. Dies beeinflusst wiederum den Anodenstrom und verhindert, dass die Röhre auf ihrem vollen Potenzial verstärkt. Um diesen Effekt zu minimieren, wurde ein viertes Element, das sogenannte Bildschirmraster, hinzugefügt.
Das Schirmgitter schuf jedoch ein neues Problem – wenn die Anodenspannung niedriger als die Schirmgitterspannung wurde, flossen Elektronen von der Anode zum Schirmgitter. Dies verursachte ein verzerrtes Ausgangssignal. Die Lösung bestand darin, ein weiteres Gitter hinzuzufügen, das als Suppressor-Gitter bezeichnet wird. Es wird mit der gleichen Spannung wie die Kathode vorgespannt und weist alle Emissionen von der Anode ab. Diese Art von Vakuumröhre mit fünf Elementen wird Pentode genannt.
Transistoren sind Dreielement-Halbleiter, die ähnlich wie eine Triode arbeiten, obwohl die eigentlichen Namen „Anode“ und „Kathode“ nur bei bestimmten Transistortypen verwendet werden. Der programmierbare Unijunction-Transistor ist ein solches Beispiel. Halbleiter erfüllen die gleichen Funktionen der Verstärkung und Gleichrichtung, aber ihre Fähigkeit, dies in einem viel kleineren Gehäuse und mit geringerem Leistungsbedarf zu tun, ermöglicht moderne Elektronik- und Computertechnologien.