1.1.2.3. Схема, позволяющая расширить диапазон, измеряемых токов, при измерении вах прямого тока pn-перехода.
Такую схему можно создать, применяя метод переключения трёх измерительных резисторов. На рисунке 1.4. показана схема, позволяющая расширить диапазон измеряемых токов.
Рис. 1.4. Схема, позволяющая расширить диапазон измеряемых токов.
1.1.2.4. Применение амперметров при измерении вах прямого тока pn-перехода.
На рисунке 1.5. вместо сложной системы с измерительными резисторами применёна схема с амперметром, реализованная с помощью мультимера MY 68.
Рис. 1.5. Применение амперметра ( MY 68 - с автоматическим выбором предела измерения ) при измерении ВАХ прямого тока для PN-перехода.
Недостаток такой схемы в недостаточном контроле величины сопротивления амперметра. Достоинство схемы – в том, что точность измерения тока не зависит от точности измерительных резисторов.
1.1.2.5. Измерение вах прямого тока pn-перехода с применением регулируемого источника тока (стабилизатора тока).
Схема измерения ВАХ прямого тока PN-перехода с применением регулируемого источника тока (стабилизатора тока) приведена на рисунке 1.6.
Рис. 1.6. Применение регулируемого источника тока при измерении ВАХ прямого тока для PN-перехода.
Схема регулируемого источника тока ( стабилизатора тока) приведена на рисунке 1.7.
Рис. 1.7. Принципиальная схема регулируемого источника тока.
На рисунке 1.7. выходной регулируемый ток создаётся в цепи, подключаемой к зажимам X9 и X10. Пояснения к схеме:
HL 1 – сверхяркий индикаторный светодиод;
SA 1 – тумблер питания;
VT 1 и VT 2 – транзисторы, установленные на одном радиаторе;
R14, R15, R16 - регулирующие резисторы;
SA 2 – переключатель диапазона тока.
Регулируемый источник тока обеспечивает выходной ток до 300 миллиампер при измерении ВАХ прямого тока PN-переходов. Питание регулируемого источника тока осуществляется от гальванической батареи с напряжением 12 Вольт.
1.1.2.6. Измерение вах прямого тока pn-перехода с примене-нием ступенчатого источника тока (стабилизатора тока).
Схема измерения ВАХ прямого тока PN-переходов с применением ступенчатого источника тока (ступенчатого стабилизатора 20-ти токов) приведена на рисунке 1.8.
Рис. 1.8. Схема измерения ВАХ прямого тока PN–переходов с применением источника ступенчатого тока.
На рисунке 1.8. изображена схема измерения ВАХ прямого тока PN-переходов с применением ИСТ – источника ступенчатого тока.
Для измерения вольт-амперной характеристики прямого тока применяется ступенчатый источник (генератор) тока. При измерении используются 20 токов.
№
|
Ia |
1 |
1 мкА |
2 |
1,92 мкА |
3 |
3,7 мкА |
4 |
7,11 мкА |
5 |
13,69 мкА |
6 |
26,33 мкА |
7 |
50,65 мкА |
8 |
97,43 |
9 |
187,42 мкА |
10 |
360,51 мкА |
11 |
693,46 мкА |
12 |
1,3339 мА |
13 |
2,566 мА |
14 |
4,935 мА |
15 |
9,493 мА |
16 |
18,261мА |
17 |
35,126 мА |
18 |
67,567 мА |
19 |
129,968 мА |
20 |
250 мА |
Таблица 1.
Токи располагаются экспоненциально в диапазоне от 1 мкА до 250 мА. Для 20-ти точек диапазона токов получим 19 интервалов. Рассчитываются токи в натуральных логарифмах. Найдём величину интервала для логарифмического масштаба:
Delta =( Ln(0,250) - Ln(1∙10-6 ) ) / 19
Рассчитаем токи по формуле:
In = exp( Ln(1∙10-6 ) +Delta ∙ n )
Схема источника 20-ти ступеней токов приведена на рис. 1.9. Прибор, для измерения вольт-амперных характеристик, включающий в себя 20-ти ступенчатый генератор стабильных токов, собран в металлическом корпусе. В состав прибора входит гальваническая батарея напряжением 12 Вольт.
Транзисторы VT1 и VT2 источника ступенчатого тока располагаются на отдельных алюминиевых радиаторах, что обеспечивает температурную стабильность токов ИСТ.
Эксперименты, проводимые с полупроводниковыми диодами включают в себя измерение 20-ти точек вольт-амперной характеристики при 6-ти фиксированных значениях температуры.
Применение ИСТ позволяет значительно ускорить процесс измерения ВАХ прямого тока PN-переходов. Источник стабильных токов (ИСТ) обеспечивает последовательную подачу 20-ти стабильных токов. Так, как токи стабильны и не отклоняются от нормы, то эти токи можно измерять только один раз – перед проведением эксперимента. При проведении эксперимента измеряются только напряжения на PN–переходе.
Следует учесть, что гальваническая батарея ИСТ перед проведением эксперимента должна иметь стабильное напряжение не ниже 12-ти Вольт.
При исследовании с помощью ИСТ ВАХ диода в зависимости от температуры, диод помещается в термостат, задаётся одна из 6-ти температур, и производятся измерения 20-ти падений напряжения на выводах диода, при коммутации переключателей на приборе ИСТ и подаче на диод 20-ти стабильных токов.
Рис. 1.9. Схема 20-ти ступенчатого источника тока.
На рисунке 1.10. показана схема предварительного измерения 20-ти токов
Рис. 1.10. Схема предварительного измерения 20-ти токов ИСТ. Для измерения используется мультиметр MY 68 в режиме микро/милли - амперметра.
На рисунке 1.11. показана схема измерений ВАХ прямого тока
PN-перехода, с применением ИСТ.
Рис. 1.11. Схема измерения ВАХ прямого тока PN-перехода. Для измерения используется мультиметр APPA 109 N в режиме милливольтметра постоянного тока.
Прибор ИСТ выполнен по схеме с ручной коммутацией токов. Приборы, создающие ступенчатые токи с развёрткой во времени, могут работать совместно с самописцами (и пишущими осциллографами) для измерения ВАХ прямого тока PN-перехода. Время периода развёртки ступенчатых токов можно выбрать порядка 1 – 10 секунд.
Следует обратить внимание на параметры прибора: входное сопротивление прибора должно быть не менее 10 Мом. Не все осциллографы обладают таким высоким входным сопротивлением.
Более сложными изделиями могут быть автоматические информационные системы, предназначенные для измерения ВАХ прямого тока PN-перехода. В их состав должен входить термостат, в который помещается исследуемый полупроводниковый диод.