Moku:Go は、14 個以上のラボ機器を XNUMX つの高性能デバイスに組み合わせています。このアプリケーション ノートでは、Moku:Go のオシロスコープとその統合された波形発生器を使用して、ダイオードの順バイアス動作を調査します。
Moku:Go
Moku:Go は、14 つのアナログ入力、2 つのアナログ出力、2 個のデジタル I/O ピン、およびオプションの統合電源を備えた 16 台の高性能デバイスに XNUMX 台以上のラボ機器を組み合わせています。
ダイオード PN 接合
ダイオードは、単一の PN 接合で構成される最も単純かつ基本的な半導体デバイスです。 PN 接合は多くの半導体の基本的な機能特性であるため、トランジスタやその他の半導体に関するより高度な実験室での学習を成功させるには、ダイオードの動作に関する強力な基礎知識が不可欠です。
IV 曲線の特性評価は、半導体接合の理解を助けるための基本的な測定および一般的なラボ実験です。 IV 曲線は、電圧の関数としての電流のプロットです。抵抗器の場合、IV 曲線は単純に 0 ボルト、0 アンペアを通る直線になります。専用の IV 曲線計測器が存在し、一部の実装では適切なソフトウェアを備えたソース メジャー ユニット (SMU) が使用されますが、これらのソリューションにはかさばって高価な従来のスタンドアロン機器が必要です。ここでは、Moku:Go のオシロスコープとその内蔵波形発生器を使用したダイオード IV 測定を示します。取得したデータは Excel (または MATLAB) で共有され、学生が取得したデータを操作して IN4001 ダイオードの IV 曲線を表示できるようになります。したがって、実験は Moku:Go を使用して行うことができ、他の機器は使用できません。
実験装置
IN4001 ダイオードの IV 曲線をプロットするために、図 1 の回路を設定しました。
フィギュア 1: 順バイアスダイオード回路
R1 は波形発生器の出力インピーダンスを表します。 Moku:Go のオシロスコープ チャンネル 2 は、ダイオードと電流制限および検出抵抗 (R2) の両方にかかる電圧を測定するために使用されます。次に、オシロスコープのチャンネル 1 が R2 (許容誤差 1% の 100 Ω 抵抗) の両端の電圧を測定し、ダイオードを流れる電流を計算できます。
Moku:Go のオシロスコープ機器には波形発生器が統合されています。これは、3.2 V DC オフセットで振幅 1.6 V に設定された三角波を生成するために使用されます。したがって、ダイオードは常に順方向にバイアスされ、掃引電圧を印加することができ、周波数は重要ではない低い 50 Hz に設定されます。図 2 は、macOS アプリで設定された波形ジェネレーターを示しています。波形発生器チャンネル 1 (緑) のみを使用していることに注意してください。チャンネル 2 (紫) はオフです。 Windows アプリもよく似ています。
図2： 電圧をスイープするように構成された Moku:Go の波形発生器
これで、Moku:Go のオシロスコープを使用して、チャネル 1 とチャネル 2 の電圧を観察できるようになりました (チャネル プローブ ポイントについては、図 1 を参照)。図 3 はオシロスコープを示しており、チャンネル A (入力 1) が赤、チャンネル B (入力 2) が青で表示されており、ダイオードの動作が明らかです。
また、オシロスコープの演算チャネルを使用して XY 曲線をオレンジ色でプロットしました。これは、ダイオードの一般的に予想される IV 曲線を示しています。
図3： Moku:Go のオシロスコープ、XY チャンネル、統合された波形発生器
図 1 の回路を参照してください。ダイオードに電流が流れることがわかります。
Iダイオード =（Vch1/ 100）
そして、対応する
Vダイオード = Vch2 - Vch1
Moku:Go は USB-C またはネットワーク経由でアプリに接続されているため、オシロスコープのデータを CSV ファイルにエクスポートし、計算してプロットすることができます。ダイオード vs Vダイオード Excel、MATLAB などで。
図4： データをCSVにエクスポートする
結果の IV プロット
Moku から CSV をインポートした後、Excel に移動し、Vダイオード そして私ダイオード が計算されてプロットされます。 IN4001 ダイオードの結果として得られる IV プロットを図 5 に示します。これは、典型的な順バイアス ターンオン電圧を示しています。その後、電流が大幅に増加することがわかります。
図5： 順バイアスされた IN4001 ダイオードの測定された IV プロット
まとめ
私たちは、Moku:Go とそのオシロスコープ、統合された波形発生器を使用して、ダイオードの IV 動作を調査、測定、記録しました。これは、シンプルなブレッドボードと 1 つの Moku:Go で実現されました。この一般的な電子工学の実験室実験を実証するために、他の実験室機器は必要ありませんでした。
Moku:Go の利点
教育者および研究助手向け
- ラボのスペースと時間を効率的に利用
- 一貫した機器構成の容易さ
- 機器のセットアップではなく電子機器に焦点を当てる
- 研究室のティーチングアシスタントの時間を最大限に活用する
- 個別のラボ、個別の学習
- スクリーンショットによる簡易評価と採点
学生のために
- 自分のペースで行う個々のラボにより、理解と定着率が向上します
- ポータブルで、自宅、キャンパスの研究室、さらにはリモートでの共同作業など、研究室での作業のペース、場所、時間を選択できます。
- 使い慣れた Windows または macOS ラップトップ環境でありながら、プロ仕様の機器を備えています
Moku:Go デモ版
また、ご購読はいつでも停止することが可能です ダウンロード macOS および Windows 用の Moku:Go アプリ。デモ モードはハードウェアを必要とせずに動作し、Moku:Go の使用方法の概要をわかりやすく示します。
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