Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

Měření charakteristik polovodičových součástek II OB21-OP-EL-ELKM-JANC-M-2-021

Snímání charakteristik Pod pojmem snímání charakteristik rozumíme postup, který nám charakteristiky poskytne v grafické podobě buď na papíru nebo na obrazovce. Pro vykreslení charakteristik dvojpólu na zapisovači je nutný zapisovač X-Y, při čemž nastavování nezávislé proměnné se může dít i ručně změnou napětí zdroje, popř. i jinak (vybíjením kondenzátoru). Na tvaru tohoto napětí příliš nezáleží, je vhodné aby bylo blízké pilovému průběhu.

Snímání charakteristik Rychlost změny tohoto napětí nemůže být příliš velká, abychom mohli součástku považovat za nesetrvačnou a aby nebyla překročena rychlost zápisu zapisovače. Zapojení pro snímání charakteristiky diody je na obr. 4

Snímání charakteristik Obr. 4 Snímání charakteristik diody pomocí souřadnicového zapisovače

Snímání charakteristik Obdobný princip lze použít i pro zobrazení charakteristiky na osciloskopu (obr. 5). Zdroj napětí může být i harmonický nízkého kmitočtu (50Hz), pokud se snímá charakteristika pro jednu polaritu tak jedno nebo dvoucestně usměrněného. Charakteristika může být deformována, pokud by osciloskop nebo přívody k němu měly větší kapacitu(vznikne fázový posuv). Podobně může dojít k deformacím i při nevhodném zvolení uzlu, který je spojen se zemí.

Snímání charakteristik Obr. 5 Zapojení pro snímání charakteristiky diody osciloskopem

Snímání charakteristik Někdy se pro zobrazení využije jen čtvrtperioda harmonického signálu, po zbytek periody je modulací jasu potlačeno zobrazení. Pokud se použije paměťový osciloskop, postačí generátor jednorázového průběhu (pily, exponenciály). Tak se dá dosáhnout zobrazení charakteristik v oblasti, kde není trvalý provoz součástky (např. z důvodu tepelného průrazu) povolen. Cejchování proudové osy se stanoví z nastavené vychylovací citlivosti a odporu R.

Snímání charakteristik Pokud se má snímat soustava charakteristik (např. pro trojpól), musíme zapojení doplnit o další generátor schodového průběhu, jehož výstup řídí velikost parametru (např. proud báze). Každý „schod“ musí trvat tak dlouho, dokud se nevykreslí jedna charakteristika. Příklad zapojení a průběhy napětí jsou na Obr. 6.

Snímání charakteristik Obr. 6 Osciloskopické snímání soustavy výstupních charakteristik tranzistoru MOSFET

Snímání charakteristik Schodový průběh se získává číslicově, existuje i analogové řešení. Průběh napětí us může být, jak je uvedeno výše, i jiný (pilový) a může být rovněž vytvářen číslicově. Snímací odpor pro odvození proudu musí být vždy zapojen tak, aby úbytek na něm nezaváděl zpětnou vazbu (zapojení do emitoru).

Snímání charakteristik Na základě zobrazených charakteristik lze zjistit i numerické parametry. Lze též charakteristiky porovnávat, a tak provádět výběr („párování“) součástek pro speciální účely. Obdobně lze i zjišťovat charakteristiky čtyřpólů. Například převodní charakteristiku reálného operačního zesilovače.

Snímání charakteristik U aktivních prvků s vysokým zesílením je třeba provádět zvláštní opatření, aby nedošlo k jejich rozkmitání či saturaci při nezavedené zpětné vazbě. Konkrétní zapojení bývá předepsáno výrobcem součástky a je třeba ho respektovat.

Snímání charakteristik Pro rutinní měření charakteristik součástek existují specializované přístroje, které využívají číslicových metod generování nezávisle proměnných veličin a výhod číslicového zobrazení. Příkladem je analyzátor parametrů polovodičů HP4155A, který dovoluje nastavovat proudy v rozmezí 1 mA - 1A, napětí 1μV - 200V. Dovoluje měřit i dynamické parametry, pokud je doplněn o pulsní generátor (HP 41501A). Zobrazení je na barevné obrazovce, lze ho zařadit do měřicího systému, naměřené průběhy ukládat na disketu.

Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

Literatura E. Vitejček a V. Hos: Elektrické měření, SNTL Praha 1979 V. Fajt a kol.: Elektrická měření, SNTL Praha 1987 L. Bejček a kol.: Měření v elektrotechnice, FEKT VUT Brno 2003