Poluvodički krivuljac: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

POZDRAV!

Poznavanje radnih karakteristika bilo kojeg uređaja bitno je za uvid u njega. Ovaj će vam projekt pomoći u iscrtavanju krivulja dioda, tranzistora s bipolarnim spojem tipa NPN i MOSFET-ova n-tipa na vašem prijenosnom računalu, kod kuće!

Za one koji ne znaju što su karakteristične krivulje: karakteristične krivulje su grafikoni koji prikazuju odnos između struje i napona na dva priključka uređaja. Za 3 terminalni uređaj, ovaj grafikon je ucrtan za promjenjivi parametar trećeg terminala. Za 2 terminalna uređaja poput dioda, otpornika, LED dioda itd. Karakteristika prikazuje odnos napona na priključcima uređaja i struje koja teče kroz uređaj. Za 3 terminalna uređaja, gdje 3. priključak djeluje kao upravljački pin ili ga razvrstava, odnos napon-struja također ovisi o stanju 3. priključka, pa bi karakteristike morale uključivati i to.

Poluvodički tragač krivulja uređaj je koji automatizira proces crtanja krivulja za uređaje poput dioda, BJT -ova, MOSFET -ova. Namjenski tragači krivulja obično su skupi i entuzijastima nisu pristupačni. Uređaj koji je jednostavan za rukovanje i koji može steći IV-osnovne karakteristike osnovnih elektroničkih uređaja bio bi od velike koristi, posebno za studente, ljubitelje elektronike.

Kako bi ovaj projekt postao osnovni tečaj elektronike i koncepti poput op pojačala, PWM -a, pumpi za punjenje, regulatora napona, potrebno je neko kodiranje na bilo kojem mikrokontroleru. Ako imate ove vještine, čestitamo, dobro ste krenuli !!

Za reference o gore navedenim temama neke su mi veze bile korisne:

www.allaboutcircuits.com/technical-article…

www.allaboutcircuits.com/textbook/semicond…

www.electronicdesign.com/power/charge-pump-…

www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_1….

Korak 1: Razumijevanje hardvera

Tracer bi se priključio na prijenosno računalo, a DUT (uređaj koji se testira) u utora predviđena na ploči. Zatim bi se karakteristična krivulja prikazala na prijenosnom računalu.

Koristio sam MSP430G2553 kao svoj mikrokontroler, ali kad shvatite pristup dizajnu, može se koristiti bilo koji kontroler.

Da bi se to učinilo, primijenjen je dani pristup.

● Kako bismo dobili vrijednosti struje uređaja pri različitim vrijednostima napona uređaja, potreban nam je rastući signal (nešto poput signala Rampa). Kako bismo dobili dovoljan broj točaka za iscrtavanje krivulje, odlučili smo sondirati uređaj za 100 različitih vrijednosti napona uređaja. Stoga nam za isti treba 7-bitni signal rampe. To se dobiva generiranjem PWM -a i prolaskom kroz niskopropusni filter.

● Budući da moramo iscrtati karakteristike uređaja na različitim vrijednostima osnovne struje u BJT -u i različitim vrijednostima izlaznog napona u slučaju MOSFET -a, potrebno je generirati signal stubišta uz signal rampe. Ograničavajući mogućnosti sustava odlučujemo se iscrtati 8 krivulja za različite vrijednosti osnovne struje/napona vrata. Stoga nam je potreban 8-stupanjski ili 3-bitni valni oblik stubišta. To se dobiva generiranjem PWM -a i prolaskom kroz niskopropusni filter.

● Ovdje je važno napomenuti da nam je potreban cijeli signal rampe za ponavljanje za svaki korak u 8-stupanjskom signalu stubišta pa bi frekvencija signala rampe trebala biti točno 8 puta veća od one signala stubišta i trebali bi biti vremena sinkronizirano. To se postiže kodiranjem PWM generacije.

● Kolektor/odvod/anoda DUT-a se ispituje kako bi se dobio signal koji se kao X-osi dovodi u osciloskop/u ADC mikrokontrolera nakon kruga razdjelnika napona.

● Otpornik osjetnika struje nalazi se u nizu s DUT-om, nakon čega slijedi diferencijalno pojačalo za dobivanje signala koji se može unositi u osciloskop kao Y-os/ u ADC mikrokontrolera nakon kruga razdjelnika napona.

● Nakon toga, ADC prenosi vrijednosti u UART registre za prijenos na PC uređaj i te se vrijednosti iscrtavaju pomoću python skripte.

Sada možete nastaviti s izradom kruga.

Korak 2: Izrada hardvera

Sljedeći i vrlo važan korak je zapravo izrada hardvera.

Budući da je hardver složen, predlažem izradu PCB -a. Ali ako imate hrabrosti, možete otići i na ploču.

Ploča ima napajanje 5V, 3.3V za MSP, +12V i -12V za op pojačalo. 3.3V i +/- 12V se generiraju iz 5V pomoću regulatora LM1117 i XL6009 (njegov modul je dostupan, ipak sam ga napravio od diskretnih komponenti) i pumpa za punjenje.

Za podatke s UART -a na USB potreban je uređaj za pretvorbu. Koristio sam CH340G.

Sljedeći korak bio bi stvaranje datoteka sheme i ploče. Koristio sam EAGLE CAD kao svoj alat.

Datoteke su učitane za vašu referencu.

Korak 3: Pisanje kodova

Napravio hardver? Ispitani polariteti napona u svim točkama?

Ako da, kodirajmo odmah!

Koristio sam CCS za kodiranje svog MSP -a jer mi je ugodno s ovim platformama.

Za prikaz grafikona koristio sam Python kao svoju platformu.

Periferne jedinice mikrokontrolera koje se koriste su:

· Timer_A (16 bita) u načinu usporedbe za generiranje PWM -a.

· ADC10 (10 bita) za ulazne vrijednosti.

· UART za prijenos podataka.

Datoteke kodova date su radi vaše udobnosti.

Korak 4: Kako ga koristiti?

Čestitamo! Ostaje samo rad tragača.

U slučaju novog tragača krivulje, potrebno je postaviti njegov trim lonac od 50k ohma.

To se može učiniti promjenom položaja potenciometra i promatranjem grafikona IC-VCE BJT-a. Položaj na kojem bi se najniža krivulja (za IB = 0) poravnala s osi X, to bi bio točan položaj trim lonca.

· Ukopčajte poluvodičku krivulju u USB priključak računala. Zasvijetlit će crvena LED dioda koja označava da je ploča uključena.

· Ako se radi o BJT /diodnom uređaju čije krivulje treba iscrtati, nemojte spajati kratkospojnik JP1. Ali ako je MOSFET, spojite zaglavlje.

· Idite na naredbeni redak

· Pokrenite python skriptu

· Unesite broj terminala DUT -a.

· Pričekajte dok se program pokrene.

· Grafikon je ucrtan.

Sretno u izradi!