5. Experimentelle Ergebnisse und Diskussion Ausgangs-Strom I (µA) SD Ausgangs-Strom I (µA) SD 5,0 0,0 -5,0 -10,0 -15,0 -20,0 5,0 0,0 -5,0 -10,0 -15,0 -20,0 5,0 5,0 a) b) c) -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 Spannung (V) 0 Hz E<strong>in</strong>gangs-Spannung V (V) SD 10 10 kHz kHz -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 Spannung (V) E<strong>in</strong>gangs-Spannung V (V) 0,0 -5,0 -10,0 -15,0 -20,0 5,0 0,0 -5,0 -10,0 -15,0 -20,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 100 100 kHz kHz -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 Spannung (V) 100 100 Hz Hz d) e) f) SD E<strong>in</strong>gangs-Spannung V (V) SD E<strong>in</strong>gangs-Spannung V (V) SD 0,0 -5,0 -10,0 -15,0 -20,0 5,0 0,0 -5,0 -10,0 -15,0 -20,0 1 1 kHz kHz -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 E<strong>in</strong>gangs-Spannung V (V) SD 1 MHz 1 MHz -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 E<strong>in</strong>gangs-Spannung V (V) SD Abbildung 5.25.: ISD(VSD)-Kennl<strong>in</strong>ien der Diode (Probe I) für die S<strong>in</strong>us- E<strong>in</strong>gangsspannungen VSD mit den Frequenzen f = 0 Hz (Gleich- spannungsfall) (a), f = 100 Hz (b), f = 1 kHz (c), f = 10 kHz (d), f = 100 kHz (e) und f = 1 MHz (f). Für den Gleichspannungsfall (f = 0 Hz) zeigt sich die bekannte Kennl<strong>in</strong>ie (vergleiche Ab- bildung 5.9). Bei e<strong>in</strong>er angelegten S<strong>in</strong>us-Spannung mit e<strong>in</strong>er Frequenz von f = 100 Hz bis f = 1 kHz (Abb. 5.25b+c) ergibt sich e<strong>in</strong>e leicht geöffnete Kennl<strong>in</strong>ie, was der Pha- senverschiebung, die durch das RC-Glied verursacht wird, zuzuschreiben ist. Erhöht man die Frequenz weiter auf f = 10 kHz bis f = 100 kHz (Abb. 5.25d+e), so verschiebt sich die Phase immer stärker und aufgrund dessen öffnet sich die Kennl<strong>in</strong>ie stärker. Die Pha- senverschiebung ist auch deutlich <strong>in</strong> der zugehörigen Auftragung <strong>in</strong> Abbildung 5.24 zu erkennen. Die Verschiebung der Extrema der Ausgangsströme der positiven Halbwelle im Vergleich der Maxima der E<strong>in</strong>gangs-Spannung nimmt mit Erhöhung der Frequenz f zu, bis zwischen den Frequenzen f = 10 kHz bis f = 100 kHz diese Verschiebung e<strong>in</strong>e Vier- tel Periode beträgt, was e<strong>in</strong>er Phasenverschiebung von ca. 90 ◦ entspricht. Da es schwierig ist, die Phasenverschiebung exakt zu bestimmt, wird die Grenzfrequenz des Systems auf etwa f = 10 kHz bis f = 100 kHz abgeschätzt. Im weiteren Verlauf (Abb. 5.25f) wird der typische Kennl<strong>in</strong>ienverlauf ganz aufgehoben, bis nur noch e<strong>in</strong> konstanter negativer Strom ISD ≈ −6 µA existiert. Dies zeigt, dass auch weit jenseits der Grenzfrequenz <strong>Gleichrichtung</strong> 72
5.6. Frequenzabhängigkeit des Gleichrichters im S<strong>in</strong>ne von „Erzeugung e<strong>in</strong>es Gleichstromsignals aus e<strong>in</strong>er Wechselspannung“ möglich ist. Während der hochfrequente Anteil des Stromsignals durch den großen RC-Wert des Bau- teils vollständig weggedämpft ist, ist der niederfrequente Anteil weiterh<strong>in</strong> vorhanden. Das gleichrichtende Verhalten äußert sich somit nur noch <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er „geöffneten“ Diode, die das abwechselnde Sperr- und Durchlassverhalten unterdrückt. Somit entwickelt sich der Halbwellengleichrichter für höhere Frequenzen zu e<strong>in</strong>em Konstantstromgleichrichter. Diese Konstantstromgleichrichtung kann bis zu Frequenzen von f = 20 MHz beobachtet werden und erste weiterführende Messungen deuten an, dass die <strong>Gleichrichtung</strong> auch <strong>in</strong> Bereichen bis zu f = 200 MHz beobachtet werden kann. 73