ダイオードI-V特性測定器作成：0. 概要

2025年8月31日

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本記事の主旨

ダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）作成に係った作業や解説の概要について記す。

本記事の目的

本記事の目的を以下に記す。

  • ダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）作成の記事は14記事あるため、それらのまとめ記事を作成

本記事の背景

ダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）の安価で簡単な作成方法が書かれた記事が、インターネット上に存在しない。

そのため作成し解説した記事を、本記事でまとめた。

今回作成したダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）は、以下のようなExcelファイルを生成する。

筆者はExcelをPCにインストールしていないため、代わりにLibreOfficeで開いた。

作業説明と解説の流れ

以下の流れで作業説明と解説を行った。

記事に対応したリンクを添付した。

  1. 取扱説明
  2. 回路設計
    1. ダイオードのI-V特性を手作業で確認
    2. 回路の実装
      1. 回路の実装（PWM平滑化）
      2. 回路の実装（PWM平滑化以外）
  3. PC側ソフト設計
    1. pySerialでUSBシリアル通信
    2. Matplotlibでのグラフ表示
    3. Pythonで最小二乗法の指数関数近似
    4. openpyxlでグラフ描画と最小二乗法の指数関数近似
  4. マイコン側ソフト設計
    1. Arduino Uno Rev3 / R4 Minima
    2. Raspberry Pi Pico / Pico 2
  5. 実験
    1. 1N4148の測定でマイコンとソースの組み合わせを比較
    2. 種々のダイオードを測定
    3. 種々の高精度ゲルマニウムダイオードを測定
  6. まとめと補足

1. 取扱説明

筆者作のダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）の取扱説明書である。

ダイオードI-V特性測定器作成：1. 取扱説明 | 工事中.com

2. 回路設計

2-1. ダイオードのI-V特性を手作業で確認

バッテリーと種々の抵抗もしくは可変抵抗と測定対象であるダイオードと2つのテスターのみで、ダイオードのI-V特性を計測する手法を説明した。

ダイオードI-V特性測定器作成：2-1. 回路設計 – ダイオードのI-V特性を手作業で確認 | 工事中.com

2-2. 回路の実装

測定に必要な回路について実験・解説した。

2-2-1. 回路の実装（PWM平滑化）

PWM平滑化のみに焦点を当て、最適なPWMの平滑化を調査した。

ダイオードI-V特性測定器作成：2-2-1. 回路設計 – 回路の実装（PWM平滑化） | 工事中.com

2-2-2. 回路の実装（PWM平滑化以外）

PWM平滑化以外の全測定回路を解説した。

ダイオードI-V特性測定器作成：2-2-2. 回路設計 – 回路の実装（PWM平滑化以外） | 工事中.com

3. PC側ソフト設計

測定した観測値を解析するPC側ソフトの設計について解説した。

3-1. pySerialでUSBシリアル通信

USBシリアル通信の処理について解説した。

ダイオードI-V特性測定器作成：3-1. PC側ソフト設計 – pySerialでUSBシリアル通信 | 工事中.com

3-2. Matplotlibでのグラフ表示

グラフ表示をMatplotlibで行う方法について説明した。

ダイオードI-V特性測定器作成：3-2. PC側ソフト設計 – Matplotlibでのグラフ表示 | 工事中.com

3-3. Pythonで最小二乗法の指数関数近似

Pythonでの最小二乗法を用いた指数関数近似について解説した。

指数関数近似が最小二乗法を用いて可能であることを示す証明も載せた。

ダイオードI-V特性測定器作成：3-3. PC側ソフト設計 – Pythonで最小二乗法の指数関数近似 | 工事中.com

3-4. openpyxlでグラフ描画と最小二乗法の指数関数近似

Excelファイルを作成するために必要な処理全般と、グラフや指数関数近似について説明した。

ダイオードI-V特性測定器作成：3-4. PC側ソフト設計 – openpyxlでグラフ描画と最小二乗法の指数関数近似 | 工事中.com

4. マイコン側ソフト設計

測定回路から測定した観測値をPC側へ渡すマイコン側ソフトの設計について解説した。

4-1. Arduino Uno Rev3 / R4 Minima

Arduino Uno Rev3 / R4 Minimaを、Arduino IDEで開発するときのソースのみについて解説した。

ダイオードI-V特性測定器作成：4-1. マイコン側ソフト設計 – Arduino Uno Rev3 / R4 Minima | 工事中.com

4-2. Raspberry Pi Pico / Pico 2

Raspberry Pi Pico / Pico 2を、Arduino IDE、pico-sdk、MicroPythonで開発するときのソースについて説明した。

Raspberry Pico 2でArduino IDEを用いた開発は、Arduino公式がRaspberry Pico 2未対応のために行っていない。

ダイオードI-V特性測定器作成：4-2. マイコン側ソフト設計 – Raspberry Pi Pico / Pico 2 | 工事中.com

5. 実験

5-1. 1N4148の測定でマイコンとソースの組み合わせを比較

筆者作のダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）を使う上で、どのマイコンとソースの組み合わせが最善かを考察した。

ダイオードI-V特性測定器作成：5-1. 実験 – 1N4148の測定でマイコンとソースの組み合わせを比較 | 工事中.com

5-2. 種々のダイオードを測定

筆者作のダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）は、どれほど測定対象とできるものがあるかを確認した。

ダイオードI-V特性測定器作成：5-2. 実験 – 種々のダイオードを測定 | 工事中.com

5-3. 種々の高精度ゲルマニウムダイオードを測定

筆者作のダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）で、詳細不明の高精度ゲルマニウムダイオードのI-V特性を測定した。

ダイオードI-V特性測定器作成：5-3. 実験 – 種々の高精度ゲルマニウムダイオードを測定 | 工事中.com

6. まとめと補足

この一連の試行錯誤を通して何を得たかを記した。

どの記事にも属さない補足を、Appendix扱いとして記した。

ダイオードI-V特性測定器作成：6. まとめと補足 | 工事中.com

次回（1. 取扱説明）

他の回

「ダイオードI-V特性測定器作成 連載記事」でタグ付けを行っている。

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Posted by kojichu