Poluvodički krivuljac: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

POZDRAV!

Poznavanje radnih karakteristika bilo kojeg uređaja neophodno je za sticanje uvida u njega. Ovaj bi vam projekt pomogao u iscrtavanju krivulja dioda, tranzistora s bipolarnim spojevima tipa NPN i MOSFET-ova n-tipa na vašem prijenosnom računalu, kod kuće!

Za one koji ne znaju koje su to karakteristične krivulje: karakteristične krivulje su grafikoni koji prikazuju odnos između struje i napona na dva priključka uređaja. Za 3 terminalni uređaj, ovaj grafikon se iscrtava 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 protiče kroz uređaj. Za 3 terminalna uređaja, gdje 3. priključak djeluje kao upravljački pin ili ih sortira, odnos napon-struja također ovisi o stanju 3. priključka, pa bi karakteristike morale uključivati i to.

Poluvodički pokazivač krivulja je uređaj koji automatizira proces crtanja krivulja za uređaje poput dioda, BJT -ova, MOSFET -ova. Namjenski tragači krivulja obično su skupi i entuzijastima nisu pristupačni. Uređaj kojim se lako rukuje i koji može steći IV karakteristike osnovnih elektronskih uređaja bio bi od velike koristi, posebno za studente, hobiste koji se bave elektronikom.

Da 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, spremni ste !!

Za reference na gore navedene teme, neki linkovi su mi bili od pomoći:

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 bio priključen na prijenosno računalo, a DUT (uređaj koji se testira) u utore predviđene na ploči. Tada bi se karakteristična krivulja prikazala na prijenosnom računaru.

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

Da bi se to učinilo, primijenjen je dati pristup.

● Da bismo dobili vrijednosti struje uređaja pri različitim vrijednostima napona uređaja, potreban nam je rastući signal (nešto poput signala rampe). Da bismo dobili dovoljan broj točaka za iscrtavanje krivulje, odabiremo sondiranje uređaja za 100 različitih vrijednosti napona uređaja. Stoga nam za isto treba 7-bitni signal rampe. To se postiže 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 -ova, potrebno je generirati signal stubišta uz signal rampe. Ograničavajući mogućnosti sistema, odlučujemo se iscrtati 8 krivulja za različite vrijednosti osnovne struje/napona kapije. Stoga nam je potreban talasni oblik stepeništa na 8 ili 3 bita. To se postiže 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-stepenom signalu stubišta, pa bi frekvencija signala rampe trebala biti točno 8 puta veća od one signala stubišta i trebali bi biti vremena sinhronizovano. To se postiže kodiranjem PWM generacije.

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

● Otpornik osjetljivog na struju nalazi se u nizu s DUT-om, nakon čega slijedi diferencijalno pojačalo za dobijanje 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 vrijednosti se iscrtavaju pomoću python skripte.

Sada možete nastaviti s izradom kola.

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 osnove.

Ploča ima napajanje od 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 pumpe za punjenje.

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

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

Datoteke se učitavaju radi vaše reference.

Korak 3: Pisanje kodova

Napravio hardver? Ispitani polariteti napona na svim mjestima?

Ako je odgovor 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:

· Tajmer_A (16 bita) u načinu upoređivanja 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, morao bi se postaviti njegov trim pot od 50k ohma.

To se može učiniti promjenom položaja potenciometra i promatranjem grafikona IC-VCE BJT-a. Pozicija na kojoj bi se najniža krivulja (za IB = 0) poravnala s osi X, to bi bila tačna pozicija trim lonca.

· Ukopčajte poluvodičku krivulju u USB priključak računara. Crvena LED lampica će zasvijetliti, što znači da je ploča uključena.

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

· Idite na komandnu liniju

· Pokrenite python skriptu

· Unesite broj terminala DUT -a.

· Sačekajte dok se program pokrene.

· Grafikon je ucrtan.

Sretno stvaranje!