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

Měření charakteristik polovodičových součástek OB21-OP-EL-ELKM-JANC-M-2-020

Měření statických charakteristik součástek Polovodičové, ale i např. vakuové součástky, jsou obecně nelineární řízené prvky. Významným popisem jejich vlastností jsou statické charakteristiky, které udávají vzájemnou závislost napětí a proudů na vývodech součástky, při čemž napětí nebo proudy na jiných vývodech jsou parametrem. Předpokladem měření je, že se součástka chová jako elektricky nesetrvačná.

Měření charakteristik bod po bodu Z hlediska náročnosti na přístrojové vybavení je nejjednodušší jejich měření bod po bodu. Obr. 1 Příklad zapojení pro měření voltampérové charakteristiky diody bod po bodu

Měření charakteristik bod po bodu Pokud jde o dvojpóly, vystačíme s regulovatelným zdrojem napětí nebo proudu a měřicími přístroji pro měření napětí a proudu. Při vlastním měření je třeba se rozhodnout, kterou veličinu budeme volit jako nezávisle proměnnou, jak zvolit zapojení, aby došlo k minimálnímu ovlivnění měřených charakteristik měřicími přístroji a dále zajistit, aby nedošlo k překročení mezních parametrů měřené součástky (napětí, proudu ale i výkonu). Při měření některých součástek se záporným odporem je třeba zjišťovat, zda nedochází ke kmitům v obvodu, což může mít na měřenou charakteristiku zásadní vliv.

Měření charakteristik bod po bodu Rychlost měření je poměrně malá, algoritmus měření je evidentní. Je třeba vzít v úvahu, že během měření může dojít ke změně teploty (změna teploty okolí, ohřev procházejícím proudem) měřené součástky a tak měříme vlastně za jiných podmínek. Základní zapojení pro měření voltampérové charakteristiky diody je na obr. 1.

Měření charakteristik bod po bodu Obr. 2 Zapojení pro měření soustavy výstupních charakteristik bipolárního tranzistoru bod po bodu

Měření charakteristik bod po bodu Charakteristiky trojpólů (i vícepólů) jsou vyjádřeny sítí charakteristik. Pro stanovení elektrických podmínek (parametrů) na dalších vývodech je třeba dalších zdrojů (napěťových či proudových) a přístroj pro měření této veličiny. Postup se proti dvojpólům komplikuje o opakování. Měří se bod po bodu při určitém nastavení parametru, pak se parametr změní a znovu se měří bod po bodu. Příkladem může být měření výstupních charakteristik bipolárního tranzistoru (viz obr. 2)

Měření charakteristik bod po bodu Měření charakteristik prvků reaktančního typu ( např. kapacitní diody) je založeno na měření příslušné pasívní elektrické veličiny. Musíme ovšem použít takovou metodu, která nezpůsobí posun bodu (např. napětí na diodě). Přídavné harmonické napětí, které je nezbytně nutné pro měření např. kapacity, musí být podstatně menší, než napětí zdroje, které PN přechod polarizuje. Některé měřiče pasivních veličin dovolují měnit jak polarizační napětí, tak i přídavné napětí, případně polarizační napětí zavádět z vnějšího zdroje.

Měření charakteristik bod po bodu Obr. 3 Zapojení pro měření charakteristiky kapacitní diody

Měření charakteristik bod po bodu Příklad zapojení pro měření charakteristiky C(U) kapacitní diody je na obr. 3. Metoda je založena na mostové metodě. Napětí ze zdroje harmonického signálu (napětí) musí být, jak uvedeno výše, poměrně malé. Obdobně duálně lze měřit charakteristiky nelineárních induktorů. Tak zjistíme závislost L(I). Protože řadu parametrů polovodičových součástek ovlivňuje okolní teplota, snažíme se uržovat během měření její teplotu konstantní (chlazením) a teplotu i měřit.

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