УДК 628.31
Исследование физических свойств полупроводниковых приборов в среде программирования LabVIEW
Казанский государственный энергетический университет
Куликов Михаил, магистр
, канд. физ.-мат. наук, доцент каф. ПЭ
До настоящего времени в учебных лабораториях в основном использовались традиционные измерительные приборы. Современной тенденцией стало применение в учебных целях компьютерных средств измерений, созданных с использованием технологии виртуальных приборов. Программная среда LabVIEW представляет собой высокоэффективную среду графического программирования. Широкие функциональные возможности среды LabVIEW позволяют использовать ее в практической работе студенту, инженеру и научному работнику. Понятный процесс графического программирования позволяет специалисту уделять больше внимания решено самой проблемы, а не процессу программирования.
Одной из таких новых и революционных технологий является технология виртуальных приборов, позволяющая создавать системы измерения, управления и диагностики различного назначения практически любой произвольной сложности, включая математическое моделирование и тестирование этих систем. Суть этой технологии состоит в компьютерной имитации с помощью программы реальных физических приборов, измерительных и управляющих систем.
Виртуальный прибор состоит из двух основных частей:
- лицевая панель (front panel) – представляет собой интерактивный пользовательский интерфейс виртуального прибора. На ней могут находиться ручки управления, кнопки, графические индикаторы, и другие элементы управления (controls),
- блок-диаграмма (block diagram) – является исходным программным кодом ВП, созданным на языке графического программирования LabVIEW
Компонентами блок-диаграммы являются: виртуальные приборы более низкого уровня, встроенные функции LabVIEW, константы и структуры управления выполнением программы
Используя программу LabVIEW, нами разработан виртуальный лабораторные работы по дисциплине «Физические основы электроники» для студентов заочной и дистанционной форм обучения. Лабораторный комплекс содержит следующие работы «Изучение ВАХ выпрямительных диодов, туннельных диодов, стабилитронов, тиристоров, динисторов, симисторов», «Исследование вольт-фарадных характеристик варикапов». Студенты знакомятся с основными статическими параметрами, характеристиками, принципами работы и моделями полупроводниковых приборов. Лабораторные работы созданы на основе математических моделей из программного комплекса SPICE.
В первой лабораторной работе «Изучение вольт-амерной характеристики (ВАХ) полупроводникового диода» студенты строят, рассматривают и анализируют ВАХ диода на каждом участке, как представлено на рисунке 1. Запустив программу можно проследить изменение ВАХ диода в ручном и автоматическом режимах. Для различных типов диодов имеются различные значения входных токов напряжений, поэтому для удобства наблюдения предусмотрено изменение масштаба графика. Для увеличения области просмотра, можно откорректировать масштаб, как по оси X, так и по оси Y. Также можно проследить изменение вольт-амперной характеристики при увеличении или уменьшении температуры с помощью термометра.. При повышении температуры прямая ветвь ВАХ смещается в область меньших напряжений. На обратной ветви вольтамперной характеристики полупроводникового диода заметно увеличение тока утечки с повышением температуры.
Рис. 1. Лицевая панель лабораторной работы по изучению ВАХ диодов
Программная среда LabVIEW позволяет легко модернизировать виртуальные лабораторные стенды. В дальнейшем планируется разработка новых лабораторных стендов по исследованию
« Библиографический список»
1. LabVIEW для всех / Джеффри Тревис: Пер. с англ. – М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2005. – 544 с.: ил.
2. , , . LabVIEW lля радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. – М : ДМК Пресс, 2007. – 400 с.
3. , . Электроника: Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 2001. – 425 с.
