Steuerbare Gleichrichtung in Halbleiter-Nanostrukturen - Universität ...

Ramp
Ausgangs-Strom I (µA)
SD
5,0
0,0
-5,0
-10,0
-15,0
-20,0
a) 5,0 b) 5,0 c)
-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5
Spannung (V)
Eingangs-Spannung V (V)
SD
0,0
-5,0
-10,0
-15,0
Sin Ramp
-20,0
5.6. Frequenzabhängigkeit des Gleichrichters
-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5
Eingangs-Spannung V (V)
SD
0,0
-5,0
-10,0
-15,0
-20,0
Square
-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5
Eingangs-Spannung V (V)
SD
Abbildung 5.27.: ISD(VSD)-Kennlinien der Diode (Probe I) für eine Sinus- (a), Dreieck-
(b) und Rechteck-Eingangsspannungen VSD (c) bei einer Frequenz von
f = 1 kHz.
In Abbildung 5.27 werden die aus den in Abbildung 5.26 gezeigten Messungen resultieren-
den Phasendiagramme dargestellt. Für die ersten beiden Fälle (Sinus- bzw. Dreieck-Signal)
sind wieder die Gleichstrom-Kennlinien mit nur einer leichten Öffnung, die der Phasen-
verschiebung entspricht, erkennbar (Abb. 5.27a+b). Allerdings zeigt sich keine typische
Kennlinie für das Rechteck-Signal (Abb. 5.27c). Es besitzt nur minimale Anfahrtsrampen
(siehe Abb. 5.26c), deren Zeitintervall für das RC-Glied der Diode nicht ausreicht, um
bei einem Spannungswechsel von VSD = −1,5 V nach VSD = +1,5 V, den Strom von
ISD ≈ −17,5 µA auf ISD ≈ +2,5 µA zu ändern, es wird ledigliche eine Stromänderung
um ∆ISD ≈ 2,5 µA erreicht (siehe Abb. 5.27c). Der restliche Wert erhöht sich in der
halben Periode, während die Eingangsspannung VSD konstant ist. Bei einer Verringerung
der Flankensteilheit des Rechteck-Signals würden sich die Steigungen der „horizontalen
Anteile“ der ISD(VSD)-Auftragung erhöhen und sich soweit verschieben bis der Grenzfall
des Dreiecksignals (siehe Abb. 5.27b) erreicht ist. Mit einer einfachen Abschätzung der
Zeitverzögerung eines RC-Gliedes auf das Rechteck-Signal erhält man für eine fast voll-
ständige Ladung bzw. Entladung des Kondensators die Zeit t = 5 · τ. Hierbei ist τ die
Zeit, bei der die Entladung um den Faktor (1 − 1
e ) fortgeschritten ist bzw. die Ladung um
(1 − 1
e ) zugenommen hat [38]. Es ergibt sich τ = 8 µs bzw. t = 40 µs mit der zugehörigen
Grenzfrequenz fGrenz = 25 kHz. Dies entspricht in etwa der abgelesenen Zeit in Abbildung
5.26, bei der der Ausgangsstrom auf 0 µA zurückgegangen ist.
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