Pengesan Lengkung Semikonduktor: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

SALAM!

Pengetahuan mengenai ciri-ciri operasi mana-mana peranti sangat penting untuk mendapatkan maklumat mengenainya. Projek ini akan membantu anda merancang lengkung diod, transistor simpang bipolar jenis NPN dan MOSFET jenis-n pada komputer riba anda, di rumah!

Bagi mereka yang tidak tahu apa itu keluk ciri: keluk ciri adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara arus dan voltan merentasi kedua-dua terminal peranti. Untuk peranti terminal 3, grafik ini diplot untuk parameter terminal ketiga yang berbeza-beza. Untuk 2 peranti terminal seperti diod, perintang, LED dll, ciri menunjukkan hubungan antara voltan merentasi terminal peranti dan arus yang mengalir melalui peranti. Untuk 3 peranti terminal, di mana terminal ke-3 berfungsi sebagai pin kawalan atau kawalan, hubungan arus-voltan juga bergantung pada keadaan terminal ke-3 dan oleh itu ciri-ciri juga harus merangkumi itu.

Pelacak lengkung Semikonduktor adalah peranti yang mengautomasikan proses perencanaan lengkung untuk peranti seperti diod, BJT, MOSFET. Pelacak kurva khas biasanya mahal dan tidak berpatutan untuk peminat. Peranti yang mudah dikendalikan yang mampu memperoleh ciri-ciri I-V dari alat elektronik asas akan sangat bermanfaat, terutama bagi pelajar, penggemar hobi yang menggunakan elektronik.

Untuk menjadikan projek ini sebagai kursus asas dalam Elektronik dan konsep seperti op amp, PWM, pam pengecas, pengatur voltan, beberapa pengekodan pada mikrokontroler diperlukan. Sekiranya anda mempunyai kemahiran ini, Tahniah, anda boleh pergi !!

Untuk rujukan mengenai topik di atas, beberapa pautan yang saya anggap bermanfaat:

www.allaboutcircuits.com/technical-article…

www.allaboutcircuits.com/textbook/semicond…

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

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

Langkah 1: Memahami Perkakasan

Pelacak akan dipasang ke komputer riba dan DUT (peranti yang diuji) ke slot yang disediakan di papan. Kemudian, keluk ciri akan dipaparkan pada komputer riba.

Saya menggunakan MSP430G2553 sebagai pengawal mikro saya tetapi setelah anda memahami pendekatan reka bentuknya, alat kawalan apa pun boleh digunakan.

Untuk melakukan ini, pendekatan yang diberikan diikuti.

● Untuk mendapatkan nilai arus peranti pada nilai voltan peranti yang berbeza, kita memerlukan isyarat yang meningkat (seperti isyarat Ramp). Untuk mendapatkan jumlah titik yang mencukupi untuk merancang lekukan, kami memilih untuk menyelidiki peranti untuk 100 nilai voltan peranti yang berbeza. Oleh itu, kita memerlukan isyarat tanjakan 7-bit untuk yang sama. Ini diperoleh dengan menghasilkan PWM dan menyebarkannya melalui penapis lulus rendah.

● Oleh kerana kita perlu memplotkan ciri peranti pada nilai arus arus yang berlainan di BJT dan nilai voltan gerbang yang berlainan sekiranya berlaku MOSFET, kita memerlukan isyarat tangga yang dihasilkan di samping isyarat tanjakan. Mengehadkan kemampuan sistem kami memilih untuk merancang 8 lengkung untuk nilai voltan arus asas / gerbang yang berlainan. Oleh itu, kita memerlukan bentuk gelombang tangga 8-tingkat atau 3-bit. Ini diperoleh dengan menghasilkan PWM dan menyebarkannya melalui penapis lulus rendah.

● Perkara penting yang perlu diperhatikan di sini adalah bahawa kita memerlukan keseluruhan isyarat tanjakan untuk mengulangi setiap langkah dalam isyarat tangga 8 tingkat sehingga frekuensi isyarat tanjakan harus tepat 8 kali lebih tinggi daripada isyarat tangga dan mereka harus tepat pada waktunya disegerakkan. Ini dicapai dalam pengekodan generasi PWM.

● Pemungut / saliran / anod DUT dikaji untuk mendapatkan isyarat untuk diberi makan sebagai X-Axis ke osiloskop / ke ADC mikrokontroler setelah litar pembahagi voltan.

● Perintang penginderaan semasa diletakkan bersiri dengan DUT, yang diikuti oleh penguat pembezaan untuk mendapatkan isyarat yang dapat dimasukkan ke osiloskop sebagai Y-Axis / ke ADC mikrokontroler setelah rangkaian pembahagi voltan.

● Selepas ini, ADC memindahkan nilai-nilai ke dalam daftar UART untuk dihantar ke peranti PC dan nilai-nilai ini diplot menggunakan skrip python.

Anda kini boleh meneruskan pembuatan litar anda.

Langkah 2: Membuat Perkakasan

Langkah seterusnya dan sangat penting sebenarnya ialah membuat perkakasan.

Oleh kerana perkakasannya kompleks, saya akan mencadangkan fabrikasi PCB. Tetapi jika anda mempunyai keberanian, anda juga boleh mencari papan roti.

Papan mempunyai bekalan 5V, 3.3V untuk MSP, + 12V dan -12V untuk op amp. 3.3V dan +/- 12V dihasilkan dari 5V menggunakan pengatur LM1117 dan XL6009 (modulnya tersedia, saya membuatnya dari komponen diskrit) dan pam pengecas masing-masing.

Data dari UART ke USB memerlukan peranti penukaran. Saya telah menggunakan CH340G.

Langkah seterusnya adalah membuat fail Skema dan Papan. Saya telah menggunakan EAGLE CAD sebagai alat saya.

Fail dimuat naik untuk rujukan anda.

Langkah 3: Menulis Kod

Membuat Perkakasan? Diuji polariti voltan pada semua titik?

Sekiranya ya, mari kod sekarang!

Saya telah menggunakan CCS untuk mengkod MSP saya, kerana saya selesa dengan platform ini.

Untuk memaparkan grafik saya telah menggunakan Python sebagai platform saya.

Perisian mikrokontroler yang digunakan adalah:

· Timer_A (16 bit) dalam mod perbandingan untuk menghasilkan PWM.

· ADC10 (10 bit) untuk memasukkan nilai.

· UART untuk menghantar data.

Fail kod disediakan untuk kemudahan anda.

Langkah 4: Bagaimana Menggunakannya?

Tahniah! Yang tinggal hanyalah kerja pengesan.

Sekiranya pelacak lengkung baru, periuk potongnya 50k ohm harus ditetapkan.

Ini dapat dilakukan dengan mengubah kedudukan potensiometer dan memerhatikan grafik IC-VCE BJT. Posisi di mana lengkung terendah (untuk IB = 0) sejajar dengan X-Axis, ini akan menjadi kedudukan tepat pot pot.

· Pasang Semaconductor Curve Tracer di port USB PC. LED merah akan menyala, menunjukkan bahawa papan telah dihidupkan.

· Jika ia adalah perangkat BJT / diod yang lengkungnya akan dipetakan, jangan sambungkan jumper JP1. Tetapi jika ia adalah MOSFET, sambungkan tajuk.

· Pergi ke command prompt

· Jalankan skrip python

· Masukkan bilangan terminal DUT.

· Tunggu semasa program berjalan.

· Grafik telah dipetakan.

Selamat membuat!