Steuerbare Gleichrichtung in Halbleiter-Nanostrukturen - Universität ...

5. Experimentelle Ergebnisse und Diskussion
Die Kennlinien der anderen beiden Seiten-Gate-Spannungen VG = 0 V und VG = +1 V
hingegen besitzen in der Grundstellung VSD = 0 V ihre jeweils geringsten differentiellen
Widerstände mit dRB = 32 kΩ bei VG = 0 V und dRB = 3 kΩ bei VG = +1 V. Der
Kanal ist bei der Source-Drain-Spannung VSD = 0 V durchgängig geöffnet. Dabei sind
die differentiellen Widerstände dR proportional zu der Größe der verarmten 2DEG-Fläche
im Kanal (siehe Abb. 5.14b), so dass folgerichtig der differentielle Widerstand dR für die
Seiten-Gate-Spannung VG = +1 V kleiner ist als für die Seiten-Gate-Spannung VG = 0 V.
Abbildung 5.14 (b1 bis b3) veranschaulicht den Kanal mit den Verarmungszonen in seiner
Grundstellung. In Abhängigkeit der Potentialdifferenzen Vdiff zwischen Kanal und Seiten-
flächen nach Gleichung (2.7) in Abschnitt 5.2 vergrößern oder verkleinern sich die Verar-
mungszonen. Dabei gelten die gleichen Überlegungen wie in Abschnitt 5.2. Ist das Potential
im Kanal gegenüber Erde positiver als das der Seitenflächen gegenüber Erde, so wachsen die
Verarmungszonen im Kanal an – der leitende Kanal im 2DEG verkleinert sich (Vdiff > 0 V).
Im gegenteiligen Fall verringern sich die Verarmungszonen – der leitende Kanal im 2DEG
vergrößert sich (Vdiff < 0 V).
Bei einer Veränderung der Seiten-Gate-Spannung VG verändert man somit die effektive
Kanalbreite keff und damit einhergehend das Aspektverhältnis des Kanals. Das Aspektverhältnis
aeff = l
keff der Kanallänge l zu Kanalbreite keff liefert für die kleinste Seiten-Gate-
Spannung VG das größte und somit beste Aspektverhältnis für eine Diodencharakteristik.
Entsprechend liefert die größte Seiten-Gate-Spannung VG das kleinste und schlechteste
Aspektverhältnis.
Bereich A
Grundsätzlich kann für die Seiten-Gate-Spannung VG = −1 V gesagt werden, dass der Ka-
nal bereits seit der Source-Drain-Spannung VSD = 0 V über seine gesamte Länge verarmt
und geschlossen ist. Daraus resultiert sein differentieller Widerstand von dRA → ∞ im
negativen Source-Drain-Spannungsintervall.
Bei den Kennlinien mit der Seiten-Gate-Spannung VG = 0 V und VG = +1 V zeigt sich
ein etwas anderes Verhalten. Bei der Source-Drain-Spannung VSD = 0 V war der Kanal
durchgängig geöffnet. Ab einer gewissen Source-Drain-Spannung VSD beginnt aber der
differentielle Widerstand dRA in dem Maße, indem sich der Kanal schließt, anzusteigen.
Jedoch erreicht der Widerstand nie den Wert des Unendlichen und in Sperrrichtung fließt
immer ein Strom IA = 0 A. Die Kennlinie der Seiten-Gate-Spannung VG = +1 V zeigt
deutlich den größten Maximalstrom IA. Bei der Betrachtung der differentiellen Widerstän-
de dRA zeigt sich gegensätzliches Verhalten. Tabelle 5.2 listet für die drei verschiedenen
Seiten-Gate-Spannungen VG die Maximal-Ströme und differentiellen Widerstände für den
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