Expérience: la relation entre la tension de la capacité de jonction PN
Date: 25/11/2019
Auteur: Doug Mercer, Antoniu Miclaus
Source: ADI Société
objectif
But de cette étude est de mesurer les relations d'activité polarisée en inverse la valeur de capacité de jonction PN de la tension.
contexte culturel
capacité de jonction PN
Augmenter la VJ de tension de polarisation inverse sur la jonction PN va provoquer la jonction de redistribution de charge, une zone d'appauvrissement ou une couche d'appauvrissement (W dans. La figure 1). Cette couche d'appauvrissement agit comme un isolant entre deux plaques conductrices du condensateur. La concentration de l'épaisseur et le dopage du champ électrique appliqué à la couche W en fonction. Capacité d'une capacité de jonction PN de la barrière est divisée en deux parties et la capacité de diffusion. Dans des conditions de polarisation inverse, l'injection de porteurs libres ne se produit pas; Ainsi, la capacité de diffusion est égale à zéro. Pour moins de la diode tension d'allumage et de marche arrière (silicium est de 0,6 V) de la tension de polarisation positive, la capacité de barrière du condensateur sont la source principale. Dans les applications pratiques, en fonction de différentes concentrations de dopage et la zone de jonction, la capacité de la barrière à faible fraction de pF, il peut être à plusieurs centaines de pF. Les dépendances entre la capacité de jonction et la tension de polarisation est appliquée est appelée une capacité de jonction - tension (CV) caractéristiques. Dans cette expérience, vous allez mesurer la valeur jonction PN respective (diode) de cet attribut, et les valeurs portées sur la figure.
région d'appauvrissement de la jonction figure 1.PN.
matériel
module d'apprentissage actif ADALM2000
solderless breadboard
Une résistance 10 kQ
Un condensateur 39 pF
Une diode 1N4001
Une diode 1N3064
Une diode 1N914
LED rouge, jaune et vert
Un transistor NPN 2N3904
Un transistor PNP 2N3906
étape 1
Dans solderless carte de test selon l'une. Figures 2 et 3 la configuration d'essai construit représenté sur la figure. La première étape consiste à utiliser une capacité connue C1 entre l'AWG et l'entrée de l'oscilloscope connecté à la sortie de la capacité inconnue de mesure Cm. Deux entrées négatives de l'oscilloscope 1 et 2 sont cloués au sol. 1+ entrée de canal de l'oscilloscope est connecté à la même ligne avec la sortie de montage expérimental AWG1 W1. + Planche à pain d'oscilloscope de canal d'insertion, et de veiller à ce que l'intervalle d'insertion de lignes de sortie AWG 8 à 10, le sol et la déviation de ligne AWG12+ oscilloscope de canal adjacent, pour assurer que tous les canaux hétéroaryle et portée inutiles entre les deux AWG1 couplage de dispersion minimum. Comme il n'y a pas de cordon volant de bouclier, les deux lignes reliant W1 et à l'écart 1+ 2+ câble.
La figure. 2. L'étape 1 est prévu pour mesurer le Cm
Paramètres du matériel
Scopy logiciel en utilisant un outil d'analyse de réseau pour obtenir un gain (atténuation) et une fréquence (5 kHz à 10 MHz) en relation avec la Fig. 1 est un oscilloscope d'entrée du filtre de canal, le canal de l'oscilloscope 2 sortie du filtre. Le Groupe de décalage à 1 V, l'amplitude est réglée à 200 mV. Une simple mesure de la capacité réelle, la valeur de décalage n'a pas d'importance, mais la mesure de la diode dans une étape ultérieure, la valeur de décalage est utilisée en tant que tension de polarisation inverse. Ordonnée gamme est réglé sur 1 dB (point de départ) à -50 dB. Exécution d'un seul balayage, puis exporter les données vers un fichier .csv. Vous trouverez qu'il ya un propriétés passe-haut avec une forte atténuation aux basses fréquences, mais à ces fréquences, par rapport à R1, l'impédance du condensateur est très grande. Dans la région de haute fréquence du balayage de fréquence, il devrait y avoir une surface relativement plane, en ce moment, C1, Cm diviseur capacitif de tension d'impédance est plus faible que beaucoup R1.
Figure 3. Étape 1 est prévu pour mesurer le Cm
étape 1
Figure 4.Scopy capture d'écran.
Nous choisissons de laisser C1 est beaucoup plus grande que Cstray, de sorte que vous pouvez ignorer Cstray dans le calcul, mais toujours proche des valeurs calculées obtenues avec le Cm inconnu.
Ouvrez le fichier de données enregistré dans un programme tableur, faites défiler jusqu'à près de haute fréquence ( > 1 MHz) de la partie de fin des données, le niveau d'atténuation est sensiblement plane. GHF1 valeur de grandeur logarithmique (unité: dB). Dans le cas de C1 et GHF1 connus, nous pouvons calculer cm en utilisant la formule suivante. Lorsqu'une note de la valeur cm, l'étape suivante dans la mesure de la capacité d'une jonction PN diode différentes, nous devons utiliser cette valeur.
étape 2
Maintenant, nous allons inverser biais dans diverses conditions, la mesure de différentes capacité de suite de simulation de ADALM2000 de la diode. Dans solderless carte de test selon la Fig. 4 et 5 configuration de test construit représenté sur la figure. Seulement vous devez remplacer l'utilisation de C1 D1 (1N4001). Une diode est insérée, la polarité, la volonté de polarisation positive dans cette diode est polarisée en inverse AWG1.
5. étape consistant à mesurer une figure diode à capacité 2 est fournie.
Paramètres du matériel
6. La figure étape consistant à mesurer une diode à capacité 2 est fournie.
Scopy l'aide d'un outil logiciel de l'analyseur réseau Tableau 1 acquiert la valeur respective du gain compensé AWG 1 DC (atténuation) et d'une fréquence (5 kHz à 10 MHz) en relation avec la Fig. L'exportation de chacune des données de numérisation vers un fichier .csv différent.
étapes de la procédure
La partie restante du tableau 1, la valeur de chaque remplissage GHF valeur de tension de polarisation, et ensuite utiliser la valeur Cm dans l'étape 1 de la formule pour calculer la valeur Cdiode.
Tableau 1. Les données de capacité et de tension
7. La figure polarisée Scopy Capture de 0 V.
Utilisation ADALM2000 kit 1N3064 diode 1N4001 remplacement de la diode, et puis répéter l'étape de balayage effectuée sur la première diode. Les données mesurées et les valeurs calculées dans une autre table Cdiode. Par rapport à la valeur de la diode 1N4001, la valeur 1N3064 Quelle est la différence? Vous devez inclure une mesure des diodes votre tableau de marche arrière de capacité de tension de polarisation.
Puis, en utilisant un kit ADALM20001N914 diode diode 1N3064 remplacé. Ensuite, répétez les mêmes étapes que vous numérisez simplement sur les autres effectuées diodes. Les données mesurées et les valeurs calculées dans une autre table Cdiode. Par rapport à la valeur 1N4001 et 1N3064 diodes, la valeur 1N914 Quelle est la différence?
Vous mesurez la capacité de diode 1N914 devrait être beaucoup plus petite que les deux autres diodes de capacité. Cette valeur peut être très faible, presque égale à la valeur de Cstray.
Des points supplémentaires de mesure
Une diode électroluminescente ou DEL est une jonction PN. Elles sont faites d'un matériau autre que le silicium, de sorte que la tension de celui-ci ON est très différent de diodes ordinaires. Cependant, ils ont encore une couche d'appauvrissement et de la capacité. Afin d'obtenir des points supplémentaires et effectuer la mesure que les diodes ordinaires, kit de mesure de simulateur de ADALM2000 rouge, jaune et LED verte. Dans la LED inséré dans une configuration de test, la polarité, afin de parvenir à une polarisation inverse. Si vous faites une erreur, LED parfois.
problème
Étape 1 en utilisant la formule, la valeur de C1 à. La figure 4 et la figure calcule l'entrée de l'oscilloscope capacité Cm.
Vous pouvez trouver des réponses aux questions sur les élèves de la région de blog.
A propos de l'auteur
Doug Mercer est diplômé de l'Institut polytechnique Rensselaer (RPI) en 1977, un baccalauréat en génie électrique. Depuis qu'il a rejoint ADI en 1977, il a contribué directement ou indirectement à une variété de convertisseurs de données 30 produits et a 13 brevets. Il a été nommé Fellow ADI en 1995. En 2009, il a été le passage du travail à temps plein, et de continuer à servir de membre honoraire du conseil d'identité ADI, écrivain « programme d'apprentissage actif ». D'ici 2016, il a été nommé RPI ingénieur résident système scolaire ECSE.
Antoniu Miclaus maintenant l'ingénieur d'application du système d'ADI dans le travail de projet d'enseignement ADI, ainsi que le circuit de laboratoire ®, l'automatisation et la gestion intégrée QA processus de développement logiciel. Il grammes Loujkov en Roumanie en Février 2017 - Napoca rejoint de la DJA. Il est actuellement étudiant à la maîtrise de programme de génie logiciel Université Master, avec Cluj - baccalauréat Napoca en génie électronique et Télécommunications, Université des sciences et de la technologie.
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