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

2025年9月17日

Google Ad

本記事の主旨

自作のダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）での、マイコンとソースの組み合わせ毎の測定結果比較について記す。

本記事の目的

本記事の目的を以下に記す。

  • 自作のダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）での、マイコンとソースの組み合わせ毎の測定結果を比較すること
  • 測定結果の比較により、マイコンとソースの組み合わせで最適なものを考察すること

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）を自作した。

その性能を評価していないため、本記事で評価する。

本記事の位置づけ

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。

概要説明：ダイオードI-V特性測定器作成：0. 概要 | 工事中.com

  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★現在のページ
    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

比較結果

それぞれ、Excelファイルのグラフで比較した。

タイトルをPC側ソフト中で指定しているため、本来タイトルはすべて固定の文字列となっている。

今回、タイトルの文字列は、測定後に手動で変更した。

Arduino Uno Rev3

ソースは、Arduino IDEのみで実装して比較した。

Arduino IDE

測定結果
考察

8bitマイコンだがグラフが参考になる程度に解像度が高く観測値にほぼバラつきがないため、普通に使えそうだ。

Arduino Uno R4 Minima

ソースは、Arduino IDEのみで実装して比較した。

Arduino IDE

測定結果
考察

解像度が高く観測値にほぼバラつきがないため、一番使えそうだ。

Raspberry Pi Pico

ソースは、pico-sdk、Arduino IDE、MicroPythonで実装して比較した。

pico-sdk、中央値をとる処理なし

測定結果
考察

解像度が高いが観測値にバラつきがあり、0.87[V]のときは20[mA]ほどの幅が出る。

使用するときは、観測値を加工して使う必要がありそうだ。

実際に使用するGitにアップロードしたソースは、中央値をとった。

pico-sdk、中央値をとる処理あり

測定結果
考察

電流が上振れすることがあるが解像度が高く観測値にほぼバラつきがないため、普通に使えそうだ。

Arduino IDE

測定結果
考察

解像度が高いが観測値にバラつきがあり、0.85[V]のときは10[mA]ほどの幅が出る。

MicroPython

測定結果
考察

解像度が高いが観測値にバラつきがあり、0.85[V]のときは10[mA]ほどの幅が出る。

Raspberry Pi Pico 2

ソースは、pico-sdk、MicroPythonで実装して比較した。

公式では、Raspberry Pi Pico 2はArduino IDE未対応だった。

pico-sdk、中央値をとる処理なし

測定結果
考察

Raspberry Pi Picoよりは、近似曲線に近い値では観測値にバラつきがない。

解像度が高いが観測値にバラつきがあり、0.85[V]のときは10[mA]ほどの幅が出る。

使用するときは、観測値を加工して使う必要がありそうだ。

実際に使用するGitにアップロードしたソースは、中央値をとった。

pico-sdk、中央値をとる処理あり

測定結果
考察

電流が上振れすることがあるが解像度が高く観測値にほぼバラつきがないため、普通に使えそうだ。

MicroPython

測定結果
考察

解像度が高いが観測値にバラつきがあり、0.85[V]のときは10[mA]ほどの幅が出る。

20[mA]台のときに、観測値にバラつきが生じる。

比較考察

Arduino Uno R4 MinimaのGPIOやADCが5[V]であるため測定可能範囲が広い。

また、観測値にバラつきが少なく、一番きれいに近似曲線に沿う。

よって、ダイオードのI-V特性は、Arduino Uno R4 Minimaで測るのがよさそうだ。

補足

手動測定時と今回で0.8[V]のときの電流を比較すると、今回は約2/3の値となっている。

しかし、テスターで実測すると、以下のように0.80[V]で21[mA]近辺であったため測定器自体に問題はない。

手動測定時と今回で5[℃]程度の差しかないため、温度変化以外の原因もあると考えられる。

どちらにしても、ダイオードのI-V特性が日により異なることがわかる。

前回（4-2. マイコン側ソフト設計 - Raspberry Pi Pico / Pico 2）

次回（5-2. 実験 - 種々のダイオードを測定）

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。

広告

PICマイコンを日本に広めた印象のある後閑哲也氏による、マイコンの使い分けができそうな本。

広告

2025年9月17日測定器開発,測定1N4148,ダイオード,マイコン,実験,連載記事,I-V特性,測定器開発,カーブトレーサ,ダイオードI-V特性測定器作成 連載記事,測定

Posted by kojichu