Moku:Go는 14개 이상의 실험실 장비를 하나의 고성능 장치에 결합합니다. 이 애플리케이션 노트는 Moku:Go의 오실로스코프와 통합 파형 발생기를 사용하여 다이오드의 순방향 바이어스 동작을 조사합니다.
Moku:Go
Moku:Go는 14개 이상의 실험실 기기를 하나의 고성능 장치에 결합하고 아날로그 입력 2개, 아날로그 출력 2개, 디지털 I/O 핀 16개 및 통합 전원 공급 장치 옵션을 제공합니다.
다이오드 PN 접합
다이오드는 단일 PN 접합으로 구성된 가장 간단하고 기본적인 반도체 소자이다. PN 접합은 많은 반도체의 기본 기능적 특징이므로 트랜지스터 및 기타 반도체에 대한 고급 실험실 실험을 성공적으로 학습하려면 다이오드 동작에 대한 강력한 기초 지식이 중요합니다.
IV 곡선 특성화는 반도체 접합의 이해를 돕기 위한 기본적인 측정이자 일반적인 실험실 실험입니다. IV 곡선은 전류를 전압의 함수로 나타낸 것입니다. 저항기의 경우 IV 곡선은 단순히 0V, 0A를 통과하는 직선입니다. 전용 IV 곡선 계측기가 존재하고 일부 구현에서는 적절한 소프트웨어와 함께 SMU(소스 측정 장치)를 사용하지만 이러한 솔루션에는 부피가 크고 값비싼 기존의 독립형 장비가 필요합니다. 여기에서는 Moku:Go의 오실로스코프와 내장 파형 발생기를 사용한 다이오드 IV 측정을 보여줍니다. 캡처된 데이터는 학생이 캡처한 데이터를 조작하고 IN4001 다이오드에 대한 IV 곡선을 제시할 수 있도록 Excel(또는 MATLAB)에 공유됩니다. 따라서 실험은 Moku:Go를 사용하여 수행할 수 있으며 다른 도구는 사용할 수 없습니다.
실험 설정
IN4001 다이오드의 IV 곡선을 플롯하기 위해 그림 1의 회로를 설정했습니다.
그림 1: 순방향 바이어스 다이오드 회로
R1은 파형 발생기의 출력 임피던스를 나타냅니다. Moku:Go의 오실로스코프 채널 2는 다이오드와 전류 제한 및 감지 저항(R2) 모두에 적용되는 전압을 측정하는 데 사용됩니다. 그런 다음 오실로스코프 채널 1은 2% 공차 1Ω 저항기인 R100의 전압을 측정하여 다이오드를 통과하는 전류를 계산할 수 있습니다.
Moku:Go의 오실로스코프 장비에는 파형 발생기가 통합되어 있습니다. 이는 3.2V DC 오프셋을 사용하여 1.6V의 진폭으로 설정된 삼각파를 생성하는 데 사용됩니다. 따라서 다이오드는 항상 순방향 바이어스되어 스윕 전압, 중요하지 않은 낮은 50Hz로 설정된 주파수를 적용할 수 있습니다. 그림 2는 macOS 앱에 설정된 파형 발생기를 보여줍니다. 파형 발생기 채널 1(녹색)만 사용한다는 점에 유의하세요. 채널 2(보라색)가 꺼져 있습니다. Windows 앱은 매우 유사합니다.
그림 2 : 전압을 스윕하도록 구성된 Moku:Go의 파형 발생기
이제 Moku:Go의 오실로스코프를 사용하여 채널 1과 채널 2의 전압을 관찰할 수 있습니다(채널 프로브 포인트는 그림 1 참조). 그림 3은 오실로스코프를 보여줍니다. 채널 A(입력 1)는 빨간색, 채널 B(입력 2)는 파란색이며 다이오드의 동작은 분명합니다.
또한 오실로스코프 연산 채널을 사용하여 XY 곡선을 주황색으로 표시했으며 이는 다이오드의 일반적으로 예상되는 IV 곡선을 보여줍니다.
그림 3 : Moku:Go의 오실로스코프, XY 채널 및 통합 파형 발생기
그림 1의 회로를 참조하면, 다이오드의 전류는 다음과 같습니다.
I다이오드 = (Vch1/ 100)
그리고 그에 상응하는
V다이오드 = Vch2 - Vch1
Moku:Go는 USB-C 또는 네트워크를 통해 앱에 연결되므로 오실로스코프 데이터를 CSV 파일로 내보낸 다음 I를 계산하고 플롯할 수 있습니다.다이오드 대 V다이오드 Excel, MATLAB 또는 이와 유사한 것에서.
그림 4 : 데이터를 CSV로 내보내기
결과 IV 플롯
Moku:Go의 CSV를 Excel로 가져온 후 V다이오드 및 다이오드 계산되어 그려집니다. IN4001 다이오드에 대한 결과 IV 플롯은 그림 5에 나와 있으며 일반적인 순방향 바이어스 턴온 전압을 보여줍니다. 그 후에는 전류가 크게 증가하는 것을 볼 수 있습니다.
그림 5 : 순방향 바이어스 IN4001 다이오드에 대해 측정된 IV 플롯
요약
우리는 Moku:Go와 오실로스코프, 통합 파형 발생기를 사용하여 다이오드의 IV 동작을 조사, 측정 및 기록했습니다. 이 작업은 간단한 브레드보드와 Moku:Go 하나로 이루어졌습니다. 이 일반적인 전자 공학 실험실 실험을 시연하는 데 다른 실험실 장비는 필요하지 않았습니다.
Moku:Go의 장점
교육자 및 실험실 조교용
- 연구실 공간과 시간의 효율적인 활용
- 일관된 장비 구성의 용이성
- 기기 설정이 아닌 전자 장치에 중점을 둡니다.
- 연구실 조교 시간 극대화
- 개별 연구실, 개별 학습
- 스크린샷을 통한 단순화된 평가 및 등급 지정
학생을 위한
- 각자의 속도에 맞춰 진행되는 개별 실험실을 통해 이해도와 기억력이 향상됩니다.
- 휴대 가능하며 집, 캠퍼스 연구실 또는 원격 공동 작업 등 연구실 작업을 위한 속도, 장소 및 시간 선택 가능
- 친숙한 Windows 또는 macOS 노트북 환경이면서도 전문가급 장비를 갖추고 있습니다.
Moku:Go 데모 모드
여러분의 시간과 재능으로 다운로드 macOS 및 Windows용 Moku:Go 앱. 데모 모드는 하드웨어 없이도 작동하며 Moku:Go 사용에 대한 훌륭한 개요를 제공합니다.
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