Аппаратное и программное обеспечение автоматизированной обучающей системы для исследования вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 7 ноября, печатный экземпляр отправим 11 ноября.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Метальников, А. М. Аппаратное и программное обеспечение автоматизированной обучающей системы для исследования вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов / А. М. Метальников, О. В. Карпанин, М. С. Чайкин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 50 (288). — С. 118-121. — URL: https://moluch.ru/archive/288/65115/ (дата обращения: 26.10.2020).



В статье приводится структурная схема аппаратной части автоматизированной обучающей системы для исследования вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов. Представляются составные части измерительного блока. Описываются состав и назначение программных приложений системы.

Ключевые слова: автоматизированные измерения, вольт-амперные характеристики, полупроводниковые приборы, автоматизированная обучающая система, аппаратное обеспечение, программное обеспечение.

Лабораторный практикум по исследованию вольт-амперных характеристик (ВАХ) полупроводниковых приборов имеет большое значение для подготовки специалистов по многим направлениям, таким как электронное приборостроение, радиотехника, измерительная техника, автоматика и ряду других [1]. Кроме того, по этим направлениям ведется подготовка специалистов разного уровня квалификации: техники, специалисты, бакалавры, магистры, аспиранты.

Аппаратная часть включает в себя измерительный блок, набор образцов, выполненных в виде сменных кассет, и персональный компьютер. На рисунке 1 представлена структурная схема аппаратной части подсистемы измерений автоматизированной обучающей системы (АОС).

цууцу

Рис. 1. Структурная схема аппаратной части АОС

На рисунке 2 представлен измерительный блок с открытой крышкой.

аааа

Рис. 2. Измерительный блок с открытой крышкой

На плате измерительных преобразователей находятся:

− релейный коммутатор, служащий для выбора образца исследований из имеющегося набора на сменной кассете и включения его в требуемую измерительную схему;

− управляемый источник напряжения;

− масштабный преобразователь для приведения напряжения на образце к диапазону входного напряжения аналого-цифрового преобразователя;

− управляемый источник тока/напряжения, служащий для формирования тока/напряжения на управляющем электроде исследуемого полупроводникового прибора;

− преобразователь ток–напряжение;

− преобразователь сигнала датчика температуры.

Контроллер представляет собой микропроцессорный модуль с устройствами аналогового и цифрового ввода/вывода данных, подключаемых к измерительным преобразователям, и контроллером шины USB для подключения к персональному компьютеру (ПК).

ПК с установленным программным обеспечением АОС позволяет осуществлять автоматизированные измерения параметров исследуемых приборов и структур, обработку и анализ экспериментальных данных. Реализуется программная коррекция инструментальных погрешностей измерительных преобразователей и процедур косвенных измерений.

На рисунке 3 представлены варианты исполнения кассет с исследуемыми образцами, которые подключаются к измерительному блоку на задней панели.

вава

Рис. 3. Варианты кассет с исследуемыми образцами

Основные технические характеристики:

− диапазон напряжений на образце –100…+100 В,

− максимальный ток через образец при U < 10 В 60 мА,

− максимальный ток через образец при U > 10 В 6 мА,

− диапазон измеряемых значений тока 50 нА…50 мА,

− погрешность измерения напряжения и тока не более 0,5 %,

− максимальная температура в термокамере 120 °C,

− абсолютная погрешность измерения температуры не более 1 °C,

− суммарное время измерения ВАХ не более 2 сек.

Программное обеспечение АОС включает два основных исполняемых файла: приложение-сервер и приложение-клиент. Кроме того, имеется несколько дополнительных файлов, содержащих ресурсное обеспечение и параметры настройки системы.

Приложение сервера предназначено для установки на ПК, к которому подключен измерительный блок. Приложение сервера выполняет такие функции подсистемы администрирования в АОС, как калибровка и мониторинг работы системы. Для реализации этого функционала приложение сервера имеет интерфейс пользователя в виде окна отладки.

Приложение клиента создает программную среду работы пользователя в АОС, организуя работу практически всех ее подсистем. На рисунке 4 представлена главная экранная форма приложения клиента с интерфейсом пользователя. В этой форме можно выделить три области слева направо: область образцов и схем, область рабочей тетради, область виртуальных инструментов.

пп

Рис. 4. Главная экранная форма приложения клиента

Дальнейшие перспективы разработки связаны с внедрением готового прибора в линейку учебных лабораторных стендов, разрабатываемых на кафедре «Нано- и микроэлектроника» [2], и его коммерциализацией на рынке учебного оборудования России и ближнего зарубежья.

Литература:

  1. Волчихин В. И., Медведев С. П., Вареник Ю. А., Метальников А. М., Карпанин О. В., Печерская Р. М. Полупроводниковые структуры и приборы (Автоматизированный лабораторный практикум): Учеб. пособие под ред. д-ра техн. наук, проф. Р. М. Печерской. Пенза, Изд-во ПГУ 2013 г. — 198 с.
  2. Печерская Е. А., Соловьев В. А., Вареник Ю. А., Карпанин О. В. Методология научных исследований материалов нано- и микроэлектроники: модели предметной области: Учеб. пособие под ред. д-ра техн. наук, проф. Р. М. Печерской. Пенза, Изд-во ПГУ 2012 г. — 154 с.
Основные термины (генерируются автоматически): измерительный блок, автоматизированная обучающая система, аппаратная часть, приложение клиента, приложение сервера, структурная схема, главная экранная форма, максимальный ток, персональный компьютер, программное обеспечение.


Похожие статьи

Универсальная программно-аппаратная платформа...

Универсальная программно-аппаратная платформа автоматизированной обучающей системы на новых

Приводятся программное и ресурсное обеспечение, а также аппаратная часть системы.

Сервер измерительной системы — это программа, которая реализует все...

Основы метода измерений вольт-амперных характеристик...

В статье приводится обобщенная структурная схема измерителя вольт-амперных характеристик автоматизированной обучающей системы.

Обобщенная структурная схема аппаратной части АОС представлена на рис. 1. Это структура простой автоматизированной...

Аппаратные и программные средства систем реального времени

Статья посвящена автоматизированным системам управления реального времени, их аппаратным и программным средствам. Ключевые слова: автоматизированные системы управления, системы реального времени, аппаратные средства, программные средства.

Программно-аппаратные средства защиты... | Молодой ученый

Программно-аппаратные средства защиты автоматизированных систем от несанкционированного доступа.

– Некачественное программное обеспечение. – Преднамеренная кража информации с защищенного компьютера, и дальнейшее ее...

Программная реализация интерактивной компьютерной...

Свободное программное обеспечениепрограммное обеспечение, которое пользователь имеет право неограниченно раз устанавливать, запускать. Виртуальные машины или сервера представляют собой приложения, запущенные на хостовой операционной системе, которые...

Организация программно-аппаратной системы по...

Цель работы — организовать программно-аппаратную систему по сопровождению

На этапе подготовки к внедрению программно-аппаратной системы по сопровождению

 выбрать нужное приложение (или документ) на рабочем столе клавишами Вверх/Вниз и запустить это...

Разработка программного средства управления системой...

Рис. 4. Интерфейс программного средства (экранная копия).

Таким образом, было разработано программное средство управления системой защиты, которое

Программно -аппаратные средства защиты автоматизированных систем от несанкционированного...

Разработка программного обеспечения для промышленной...

приложение программного обеспечения для получения, обработки изображений и

Результатом работы являются разработанные аппаратное и программное обеспечения .

Системы отображения визуальной информации . Экранно-проекционные системы.

Автоматизированная система для измерения теплопроводности...

Структурная схема АС для исследования теплопроводности твёрдых материалов представлена на рис. 1. Рис. 1. Структурная схема автоматизированной системы: I

Стабилизированный источник постоянного тока VII предназначен для питания схем блока управления и измерений.

Похожие статьи

Универсальная программно-аппаратная платформа...

Универсальная программно-аппаратная платформа автоматизированной обучающей системы на новых

Приводятся программное и ресурсное обеспечение, а также аппаратная часть системы.

Сервер измерительной системы — это программа, которая реализует все...

Основы метода измерений вольт-амперных характеристик...

В статье приводится обобщенная структурная схема измерителя вольт-амперных характеристик автоматизированной обучающей системы.

Обобщенная структурная схема аппаратной части АОС представлена на рис. 1. Это структура простой автоматизированной...

Аппаратные и программные средства систем реального времени

Статья посвящена автоматизированным системам управления реального времени, их аппаратным и программным средствам. Ключевые слова: автоматизированные системы управления, системы реального времени, аппаратные средства, программные средства.

Программно-аппаратные средства защиты... | Молодой ученый

Программно-аппаратные средства защиты автоматизированных систем от несанкционированного доступа.

– Некачественное программное обеспечение. – Преднамеренная кража информации с защищенного компьютера, и дальнейшее ее...

Программная реализация интерактивной компьютерной...

Свободное программное обеспечениепрограммное обеспечение, которое пользователь имеет право неограниченно раз устанавливать, запускать. Виртуальные машины или сервера представляют собой приложения, запущенные на хостовой операционной системе, которые...

Организация программно-аппаратной системы по...

Цель работы — организовать программно-аппаратную систему по сопровождению

На этапе подготовки к внедрению программно-аппаратной системы по сопровождению

 выбрать нужное приложение (или документ) на рабочем столе клавишами Вверх/Вниз и запустить это...

Разработка программного средства управления системой...

Рис. 4. Интерфейс программного средства (экранная копия).

Таким образом, было разработано программное средство управления системой защиты, которое

Программно -аппаратные средства защиты автоматизированных систем от несанкционированного...

Разработка программного обеспечения для промышленной...

приложение программного обеспечения для получения, обработки изображений и

Результатом работы являются разработанные аппаратное и программное обеспечения .

Системы отображения визуальной информации . Экранно-проекционные системы.

Автоматизированная система для измерения теплопроводности...

Структурная схема АС для исследования теплопроводности твёрдых материалов представлена на рис. 1. Рис. 1. Структурная схема автоматизированной системы: I

Стабилизированный источник постоянного тока VII предназначен для питания схем блока управления и измерений.

Задать вопрос