Steuerbare Gleichrichtung in Halbleiter-Nanostrukturen - Universität ...

6. Zusammenfassung
VG variiert wurde. Für einen Seiten-Gate-Spannungsbereich von VG = −1,0 V bis ca.
VG = −0,55 V zeigt die Diode gleichrichtendes Verhalten mit einem nicht messbaren Strom
in Sperrrichtung und einer Schwellspannung VSchwell in Durchlassrichtung, ab der eine na-
hezu lineare Abhängigkeit des Stromes von der Spannung auftritt. Die Schwellwerte der
Spannung sind linear von der angelegten Source-Drain-Spannung abhängig und können
so von VSchwell = −0,75 V bis VSchwell = −0,15 V kontinuierlich durchgestimmt werden.
Dieses lineare Verhalten der Schwellspannung ist in sehr guter Übereinstimmungen mit
der erwarteten Abhängigkeit einer linearen Ausdehnung der Raumladungszonen in einem
2DEG bei Veränderung der angelegten Spannung. Diese Ergebnisse konnten auch anhand
einer weiteren planaren Diode mit Seiten-Gates, die mittels einer anderen Heterostruktur
hergestellt wurde, reproduziert werden.
Abschließend wurde untersucht, in welchem Maße das gleichrichtende Verhalten von der
angelegten Frequenz des Eingangssignals abhängig ist und sich somit diese neuartige durch-
stimmbare Diode als Gleichrichter in Hochfrequenzanwendungen eignet. Bei einem Sinus-
förmigen Eingangssignal konnte bis zu einer Frequenz von ungefähr f = 1 kHz das typische
Verhalten eines Halbwellengleichrichters beobachtet werden, der nur die negative Sinus-
Halbwelle in Durchlassrichtung passieren lässt.
Zusätzlich lies sich das gleichrichtende Verhalten durch die Seiten-Gate-Spannung derart
einstellen, dass sich eine Verschiebung des Schwellwertes zeigte. Es konnte, wie auch schon
im Gleichspannungsfall, eine lineare Abhängigkeit der Schwellwertspannung von der Seiten-
Gate-Spannung aufgestellt werden, so dass auch unter frequenzabhängigen Eingangssigna-
len eine Durchstimmbarkeit des Schwellwertes durch Variation der Seiten-Gate-Spannung
gegeben ist.
Mit Erhöhung der Frequenz zeigte sich eine deutliche Phasenverschiebung zwischen der
Eingangsspannung und dem Ausgangsstrom, welches bei ca. f = 25 kHz annähernd 90 ◦
betrug und in sehr guter Übereinstimmung mit der Abschneidefrequenz des parasitären
RC-Glied übereinstimmt. Oberhalb der Abschneidefrequenz von ca. 25 kHz zeigte sich nun
unerwartet ein negativer Nettostrom, so dass das abwechselnde Sperr- und Durchlassver-
halten der Diode ausblieb und aus einer Sinus-Wechselspannung ein konstanter Nettostrom
resultierte. Aus einem Halbwellengleichrichter entwickelte sich somit ein Konstantstrom-
gleichrichter. Diese Form der Gleichrichtung konnte bis zu Frequenzen von f = 20 MHz
beobachtet werden und erste weiterführende Messungen deuteten ein gleichrichtendes Ver-
halten bis hin zu f = 200 MHz an.
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