Elektronik-Labor
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Mikrocontroller PicoBasic
Die Messung nutzt die logarithmische Kennlinie eines PN-Übergangs
in Durchlassrichtung aus. Ähnliche Versuche habe ich schon einmal mit
einem hochohmigen OPV und der Gate-Diode eines JFET
gemacht. Diesmal verwende ich den hochohmigen AD-Wandler des Tiny3216
und die BC-Diode eines BC547B. Die Messung ist so empfindlich, dass es
nicht mehr ohne eine Abschirmung geht. Dazu wurde ein kleines
Blech-Etui verwendet und mit an GND angeschlossen. Ein zusätzlicher
Kondensator mit 120 pF verringert die Empfindlichkeit gegenüber
eingestrahlten Störungen.
Der AD-Wandler wurde auf einen Messbereich von 550 mV eingestellt. Bei
jeder Messung überträgt der Wandler selbst etwas Ladung auf den
Eingang, was die untere Messgrenze bestimmt. Die Abtastrate muss
deshalb möglichst tief liegen. Eine langsame Messung mit 10 s/div
reicht aus, um 40 pA zu erreichen. Noch langsamer macht keinen großen
Unterschied mehr aus. Zur Überprüfung wurden Widerstände mit 1 M, 10 M
und 100 M nach VDD angeschlossen. Der Controller wurde über USB
versorgt, und VDD war ca. 4,5 V. Deshalb gehe ich grob von 4 µA bei 1 M
aus. Ein Skalenteil von 55 mV steht offensichtlich für einen
Stromänderung um den Faktor 10. Das alles ist kein Wunder an
Genauigkeit, aber immerhin kann ich Ströme über sechs Dekaden messen.
In einer realen Messung habe ich die Leckströme einer grünen LED, einer
Glimmlampe und einer Si-Diode verglichen. Die 1N4148 wurde schon mal
mit 3 nA gemessen, was gut zu diesem neuen Messergebnis passt.
Die grüne LED ist mit ca. 40 pA wesentlich besser, was durch den
größeren Bandabstand des Halbleitermaterials erklärlich ist. Und die
Glimmlampe zeigt noch etwas weniger Leckstrom, liegt aber schon an der
unteren Messgrenze. Alle drei Bauteile regieren auch auf Licht. Jedes
wurde zweimal mit einer hellen LED-Lampe aus kurzer Entfernung
beschienen, was zu deutlichen Stromänderungen führte. Dass auch die
Glimmlampe sich als Lichtsensor eignet, wurde schon einmal untersucht.
(Labortagebuch 14.6.22: Glimmlampe am Mikrocontroller)
Die Diodenspannung kennt man meist im Bereich 600 bis 700 mV. Da
wäre der Messbereich 550 mA schon zu knapp. Dass man aber bis runter
auf 200 mV kommt und dabei Ströme ab ca. 40 pA messen kann, eröffnet
Möglichkeiten, die sonst oft fehlen. Das TestLab war eine große Hilfe
dabei, denn mit den passenden Einstellungen kann mal sofort loslegen.
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