Elektroden kommen in elektrischen und elektronischen Bauteilen sowie in elektrochemischen Systemen vor. Sie ermöglichen den Übergang eines leitergebundenen Stroms in ein anderes Medium. Je nach Anwendung erzeugen, übertragen, steuern oder sammeln sie Elektronen.
Eine Elektrode ist ein elektrisch leitendes Bauteil, über das elektrische Ladung in ein angrenzendes Medium hinein- oder aus ihm herausgeführt wird.
Typische Beispiele finden sich in Dioden, Transistoren, Leuchtröhren, Elektronenröhren und Kathodenstrahlröhren. Auch die elektrochemische Umsetzung in Batterien und Akkus beruht auf Elektroden.
Elektroden in elektrochemischen Zellen
In einer elektrochemischen Zelle sind die Elektroden von einem Elektrolyten umgeben oder in ihn eingetaucht. Das Elektrodenmaterial leitet Elektronen; der Elektrolyt ermöglicht den Transport von Ionen. Beide Transportwege wirken zusammen und halten den Ladungsausgleich aufrecht.
Kathode
An der Kathode findet eine Reduktion statt. Teilchen nehmen Elektronen auf, die über den äußeren Stromkreis zur Elektrode gelangen.
Anode
An der Anode findet eine Oxidation statt. Dabei werden Elektronen freigesetzt und an den äußeren Stromkreis abgegeben.
Bei einem wiederaufladbaren Akku hängt die Zuordnung von Anode und Kathode vom Betriebszustand ab. Beim Laden kehrt sich die Richtung der elektrochemischen Reaktionen gegenüber dem Entladen um. Deshalb können positive und negative Elektrode je nach Vorgang unterschiedliche Rollen übernehmen.
Elektroden in Elektronenröhren
Elektronen- und Kathodenstrahlröhren besitzen neben Kathode und Anode weitere Elektroden zur Steuerung des Elektronenflusses. Die Kathode stellt Elektronen bereit, die sich in Richtung der positiv geladenen Anode bewegen. Die Elektronenemission kann unter anderem durch Erwärmung der Kathode oder durch einen fotoelektrischen Vorgang ausgelöst werden.
Steuergitter oder vergleichbare Elektroden beeinflussen Intensität und Verlauf des Elektronenstroms. Dadurch lassen sich Signale verstärken, schalten oder gezielt auf eine Fläche lenken.
Elektroden bei Transistoren
Beim Bipolartransistor heißen die drei Anschlüsse Emitter, Kollektor und Basis. Emitter und Kollektor bilden die hauptsächlichen Strompfade; die Basis steuert den Stromfluss.
Bei Feldeffekttransistoren (FET) lauten die entsprechenden Bezeichnungen Source, Drain und Gate. Das Gate wirkt als Steuerelektrode und beeinflusst den leitenden Kanal zwischen Source und Drain.
Bezeichnungen richtig einordnen
Die Begriffe Anode und Kathode beschreiben den jeweiligen elektrochemischen Vorgang, nicht dauerhaft eine bestimmte Polarität. An der Anode läuft stets die Oxidation ab, an der Kathode die Reduktion. Bei Bauelementen wie Dioden beziehen sich die Bezeichnungen dagegen auf fest definierte Anschlüsse.