二极管反向漏电流特性测试仪的设计摘要:设计了一款在0～100℃和反向电压V????R为0～1000V条件下,能够测试二极管反向漏电流特性的测试仪.它采用桥式输入、ICL7650组成的高精度放大电路、ADC0804和AT89S51完成了高压到低压的转换、信号的放大、采样、量化及显示,通过编程软件对测试结果进行修正,提高系统的测量精确度.对二极管IN4007的测试结果表明:所得反向漏电流分辨率达0.1nA,准确度达1.79%.关键词:二极管;反向漏电流;桥式输入;ICL7650;精确度中图分类号:TN305文献标识码:ADesignofDiodeReverseLeakageCurrentTesterYANMin??1??,HOUZhi-chun??1,LIUYan??2,LIXu??1(1.CollegeofPhysicsandMicroelectronicsScience,HunanUniv,Changsha,Hunan410082,China;2.WeldingDepartmentⅡ,GuangzhouHondaAutomobileCo,Ltd,Guangzhou,Guangdong510700,China)Abstract:Atestertotestdiodereverseleakagecurrentatdifferenttemperatures(0～100℃)andunderV????Rof0to1000Vwasdesigned.Thetesterusinginputbridge,high-precisionamplifierICL7650,ADC0804andAT89S51cancompletesignalamplification,sampling,quantificationandindication,andrevisethetestresultsthroughtheprogrammingsoftware.Experimentresultshaveshownthattheresolutionofthereverseleakagecurrentisupto0.1nA,andtheaccuracyisupto1.5percent.Keywords:diodes;reverseleakagecurrent;bridgeinput;ICL7650;precision随着电子技术的不断发展,二极管在电子产品中起着越来越重要的作用.二极管相关特性都可能对电子产品性能产生较大影响,尤其是二极管的反向漏电流[1]特性.该特性使用不当可能导致电子产品不能正常工作甚至造成严重的安全事故,如烧坏、爆炸等,因此需要测量该特性的仪器.传统测量方法是用电压表直接测其反向电压,用电流表测其漏电流,操作很不方便,而且高压带电操作很容易发生安全事故.本文设计了一款新式的测试仪,具有低电压测量、实时显示反向电压、反向电流以及当前环境温度等功能,操作简易.1系统结构及功能该测试仪用来测试二极管的反向电流以及当前外界条件即反向电压和当前环境温度,主要由桥电路、温度传感器、程控放大器、A/D转换器和控制核心单片机5部分组成.系统结构框图如图1所示,温箱给系统提供稳定的温度.图1二极管反向漏电流测试仪系统结构框图Fig.1Diodereverseleakagecurrenttestersystemstructurediagram2系统原理及硬件电路设计2??1桥电路与温度传感器桥电路与温度传感器原理如图2所示.桥式电路由R??1,R??2,R??3,R??4(电阻精度为±1%)和被测二极管D??x组成,E是外界施加给桥式电路的激励.该电路可以间接测出二极管D??x的反向电压V??R和反向漏电流I??R,表达式如式(1)和(2)所示.若电路满足R??1=R??2,R??3=R??4和R??1/R??3=200Ω.从式(1)和(2)可以看出只要测出(V??P-V??n)的值和V??P即可.由于二极管的反向电阻很大,导致V??P相对V??n大得多,这样测量大信号V??P相对于测量微弱信号V??n更方便、准确.因此设计中不宜直接测量V??n得到I??R.同时通过该关系式,直接将高压测量转换成了低压测量,保证了测量时的安全性.V??R=E-V??m=(V??p-V??n)(1+(R??1/R??3)),V??R=201(V??p-V??n),(1)I??R=[V??p-(V??p-V??n)]/R??4.(2)温度传感器LM35[2]主要测量二极管所处的环境温度,分析不同温度下的二极管反向漏电流特性.LM35是电压输出式集成温度传感器,在常温下,不需要额外的校准处理,达到±1/4℃准确度,其输出电压V??T与温度T的线性关系见公式(3).V??T=0.01T.(3)图2中,U1(CD4052)是一个差分多路开关,其导通电阻约为100Ω,相对于电压输入部分运算放大器的输入电阻(10??12??Ω)可以忽略不计.电压V??n,V??p和V??T在IO0和IO1片选端的控制下可以分时通过该差分多路开关传输到V????out1??和V????out2??端,以提供给差分输入端[3].CD4052的输入输出逻辑关系见表1.2??2程控放大电路设计程控放大部分是把输入电压转换到AD转换器的量程内.该部分主要包括两级放大电路,第1级是仪表放大电路,第2级是同相放大电路.能够实现4个量程档次:1×,100×,500×和1000×.图2输入部分电路原理图Fig.2Theinputportionsofthecircuitprinciplediagram...