PDS5022Sでカーブトレーサ

デジタルオシロスコープPDS5022とファンクションジェネレータFG8210を用いて、汎用シリコンダイオード1N4148の順電圧-順電流特性を測定しました。

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ダイオード・カーブトレーサ


LTspiceの直流解析(DC解析)をもちいると、ダイオードの順電圧-順電流特性のシミュレーションができます。


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fig.1-2: LTspiceによるダイオードの順電圧-順電流特性


このダイオードの特性を実測する場合、直流的に電圧や電流をスイープし、デジタルマルチメータで測定を行い、測定データからグラフを書くのが正攻法ですが、発振回路とオシロスコープのX-Y表示を組み合わせて、オシロスコープの画面上にグラフを表示することもできます。
オシロスコープのX-Y表示を利用する方法の考え方としては、PDS5022SとExcelでヒステリシス曲線と同じです。

後者の方法で、ダイオードの特性を表示する装置をダイオードカーブトレーサと呼びます。(参考:ダイオードカーブトレーサの原理 - 電子工作実験教材の部屋RLC)
本エントリでは、汎用シリコンダイオード1N4148の順電圧-順電流特性をPDS5022で表示してみます。

回路構成


fig.3が測定に用いた回路構成です。
V1に発振回路を、CH1とCH2にそれぞれオシロスコープを接続します。


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fig.3: 回路構成


実測波形


fig.4に示すのが、実際に測定された1N4148のカーブ特性です。


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fig.4: 表示波形(赤),誤差補正後(緑)


電流はCH1の電圧に対してオームの法則から電流値を求めました。
赤のラインの横軸はCH2の電圧です。R2が誤差となるので、本来ダイオードの順電圧をプロットすべきですが、残念ながらPDS5022のX-Y表示ではCH間の演算ができません(Y-Tモードでは加減算ができます)。緑のラインの横軸は、取得データに対してCH2-CH1の演算を行ったもので、R2の影響による誤差をなくしたものです。

発振回路について


発振回路には、最近購入したFG8210を用いました。
しかしFG8210の性能は、(何か不足があるわけではないのですが、)どうにもがっかりな感じなので、購入はお勧めしません。具体的には、発振周波数や振幅の安定性がよくありません。
おそらく、秋月で購入できる同じ価格帯のファンクションジェネレータはすべからくそうなのだと思います。

本エントリの用途なら、単電源三角波/方形波発振回路で紹介した三角波発振回路でもよいと思います。ただし、比較的GNDに近い出力電圧を要求されるので、単電源ではなく両電源で設計すべきだと思います(特に、ツェナーダイオードのようにブレークダウン特性まで見る場合は、絶対に)。

また、既製品のファンクションジェネレータの購入を検討している方は、計測器ランドで展示しているDDS方式のものなどはどうでしょうか?店頭でデモ機を展示しているので、実際に触ってみることができる点がよいと思います。

関連エントリ




参考URL




付録


このエントリで使用したLTspiceのシミュレーション用ファイル等を添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。


参考文献/使用機器




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