Wie ermittelt man den Idealitätsfaktor (N) einer Diode aus dem Datenblatt?

Es gibt mindestens drei, nicht zwei, wichtige Parameter, wenn man sich das Datenblatt ansieht. Außerdem müssen Sie innerhalb der Grenzen, die Ihnen in einem Diagramm zur Verfügung stehen, so viel Präzision wie möglich anwenden. Dies sind der Serienwiderstand, der Sättigungsstrom und der (Nicht-)Idealitätsfaktor. Es braucht also mindestens drei Messpunkte, um diese zu extrahieren.

Auf den ersten Blick mag es scheinen, dass mehr Punkte besser sind, da der Anpassungsprozess im Grunde ein Integrationsprozess ist (die Summationen, die durch partielle Ableitungen angezeigt werden, finden statt) und daher tendenziell Zufallsfehler besser abmildern. Aber Menschen, die Diagramme lesen, entwickeln möglicherweise eher systematische Fehler. Ich stelle mir also eher vor, dass es in Ordnung ist, einfach Ihr Bestes zu geben, um drei Punkte aus den Diagrammen zu bekommen, indem Sie zwei Endpunkte durch einen dritten Punkt etwa in der Mitte zwischen ihnen teilen.

Hier ist ein Beispiel aus Vishays Diagramm für das Datenblatt 1N4148 :

Ich habe eine blaue Durchschnittskurve durch ihre beiden Streugrenzkurven hinzugefügt und dann drei ausgewählte Punkte "rot umrandet".

Diese Punkte wurden auf Pixelbasis gemessen und die Ergebnisse sind:$\left[\begin{array}{cc}552\:\text{mV}& 200\:\mu\text{A}\\842\:\text{mV}& 20\:\text{mA}\\1.158\:\text{V}& 200\:\text{mA}\end{array}\right]$

Wenn ich diese in den Python-Code einfüge, der auf Sage läuft, erhalte ich:$R \approx 1.005\:\Omega$,$I_\text{SAT}\approx 16.41\:\text{nA}$, Und$N \approx 2.283$.

Der Code, den ich verwendet habe, ist:

def diode():
    print( "This program uses 3 diode measurements to extract parameters." )
    print( "You will need to have taken these measurements beforehand." )
    print( "Enter each point as [ <diode current>, <diode voltage> ]." )
    print( "" )
    TA= int( input( "Enter the ambient temperature in Celsius (default is 27 C): " ) or "27" )
    print( "" )
    VT= 8.61733034e-5 * ( 273.15 + TA )
    POINTS= []
    vd, id, N, ISAT, RS= symbols( "vd id N ISAT RS" )
    for i in range(3):
        pid, pvd= input( "Enter point " + str(i) + ": " ).split()
        POINTS.append( { vd: float( pvd ), id: float( pid ) } )
    EQS= []
    for i in range(3):
        EQS.append( Eq( POINTS[i][vd], RS*POINTS[i][id] + N*VT*ln(POINTS[i][id]) - N*VT*ISAT ) )
    print( POINTS )
    print( EQS )
    ANS= solve( EQS, [ RS, N, ISAT ] )[0]
    print( "RS   = " + str(ANS[0]) )
    print( "N    = " + str(ANS[1]) )
    print( "ISAT = " + str(exp(ANS[2])) )

Es steht Ihnen jedoch frei, Ihre eigene Methode zu entwickeln. Ich empfehle jedoch dringend, dass Sie bedenken, dass es Volumen-, Kontakt- und Leitungswiderstände gibt, die in den von Ihnen verwendeten Prozess einbezogen werden sollten. Der Grund ist ziemlich einfach. Die Form der Kurven, die Sie sehen, wird davon beeinflusst, und wenn Sie dies nicht berücksichtigen, werden Ihre anderen beiden Zahlen noch weiter von der Realität entfernt sein als sonst. Es ist ohnehin schwierig genug, anständige Datenpunkte aus einem Diagramm herauszubekommen, um es nicht noch schlimmer zu machen, indem man einen wichtigen Parameter vernachlässigt.

Der obige Code ist tatsächlich etwas robuster$N$als bei den anderen Parametern. Also ist es wahrscheinlich nützlich für das, was Sie wollen, denke ich.