本文從本人的163部落格搬遷至此。

接下來用USB-6009和LabVIEW實現對二極體最重要的特性曲線“V-I特性曲線”的測試和繪製。

   一、什麼是二極體V-I特性曲線   

   康華光版的《電子技術基礎——模擬部分》這樣介紹二極體的V-I特性：在二極體正向特性（在PN接面兩端施加N正P負的電壓時的特性）的起始部分，由於正向電壓較小，外電場還不足以克服PN接面的內電場，因而這時的正向電流幾乎為零，二極體呈現出一個大電阻，好像一個門坎。矽管的門坎電壓Vth（又稱死區電壓）約為0.5V，鍺管的Vth約為0.1V，當正向電壓大於Vth時，內電場大為削弱，電流因而迅速增長。所謂“V-I特性曲線”是指正向電壓和正向電流之間的關係。

  二、測試電路 

  V-I特性曲線是二極體電流I和壓降V之間的關係，只有一個自變數和一個因變數，是二維平面上的曲線。測試電路需要通過USB-6009的DAC控制流過二極體的電流，同時通過ADC測量其上的壓降來繪製V-I曲線。和繪製三極體的輸出特性曲線一樣，可以通過由運放構成的反饋控制電路來控制流過二極體的正向電流，但測試普通二極體的V-I曲線時，一般要求測試電流達到100mA以上，無法由運放直接產生，需借用電晶體放大輸出電流。我設計了圖1所示的測試電路。

圖1 二極體V-I特性測試電路

其中DI_CTL是由USB-6009的DAC輸出的電流控制電壓。D_test是被試二極體，採用常見整流二極體1N4007，其兩端連線的AI3和AI7是USB-6009的ADC的一對差分輸入端，用於測試D_test兩端的電勢差Vdt。Rd1是電流測試電阻，其作用是將流過被試二極體的電流ID轉換為電壓V

1、對運放OP_dB應用“虛短”的原則：OP_dA輸出的VD2應該等於USB-6009輸出的控制電壓DI_CTL，當改變DI_CTL時，就可以改變流過D_test的電流ID。電流ID和電壓DI_CTL之間的關係為：

 ID=VDI_CTL/Rd1                                          (1)

2、上述電路使用虛短的前提之一是，整個系統是電流負反饋系統：但ID增加時VD1和 VD2也將增加，將使OP_dB的同相端電壓增加，從而將使P歐溝道MOS管的柵極電壓上升，並減少其開啟的程度從而降低ID，並最終構成負反饋系統。

3、上述電路使用虛短的前提之二是，整個系統的穩定性。Cd1具有保證閉環穩定的作用，它可以降低高頻訊號的開環增益，從而整個系統在高頻段發生自激振盪。

另外，這個電路值得注意的地方還在於，這是一個單電源電路，但電路的參考點卻是“地電勢”。具體體現在：

1、從Rd1上端得到的VD1是一個很小的電壓，可能僅有幾個mV，要使用只有單電源的運放拾取這個電壓是有一定困難的，但LM358的共模電壓可達負電源電壓，因此能夠拾取和放大VD1。

2、由於電流測試電阻Rd1安裝在被測二極體和地之間，就不可能採用單端測量方式測量二極體上的壓降，正好USB-6009提供了差分測量方式，將兩個差分輸入端分別連線在被測物件的兩端，可以將兩個輸入端之間的共模電壓抑制掉，從而直接得到被測物件兩端的電勢差。

  三、測試程式

1、測試程式流程圖如圖2所示

圖2 測試程式流程圖

2、測試電流ID的設定

    DACDI_CTL實現對測試電流ID採用公式節點實現DI_CTL和ID之間的換算，如圖3所示：

圖3 實現測試電流ID和控制電壓換算的公式節點

圖4 差分模式採集電壓的程式框圖

圖5 設定測試電流程式框圖

圖6 讀取二極體壓降程式框圖

圖7 實際測試得到的二極體VI特性曲線