CN101097241B - 半导体装置及半导体测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在半导体装置外部端子的电流电压测定时不需要开尔文探测器及电压测定装置的半导体装置及半导体测定装置。半导体装置210设有：用于连接负载的端子A，用于向负载提供电流的电流驱动用晶体管M1，比较端子A和基准电压Vref的比较器211，与比较器211的输出端连接的端子B。当端子A达到基准电压时，半导体装置210使从端子B输出的信号电平变化。半导体测定装置220读取端子B输出的信号电平变化时刻的端子A电流值，因此，即使不测定端子A电压，也能够测定端子A电压和电流值。

Description

半导体装置及半导体测定装置

技术领域

本发明涉及半导体装置及半导体测定装置。

背景技术

在内置向照明用LED(发光二极管)或显示用LED提供电流的电流驱动用晶体管的半导体装置中，与电流驱动用晶体管的输出端连接的外部端子的规格均有规定，例如，当外部端子的电压为规定电压(例如，0.4V)时，负载电流为规定电流(例如，300mA)以上。

作为向LED供给电流的半导体装置，例如，日本特开2002-319707号公报的图15中公开了如下所述的LED驱动电路。图1表示上述公报的图15所示的现有的LED驱动电路图。

电源电压VDD施加于LED驱动电路100的电源端子10上。在恒流发生电路15中，误差放大电路12将基准电压电路11的输出电压Vref与电阻13的电压Va的差电压放大，该被放大的差电压控制晶体管14的栅电压。LED驱动电路100的外部端子1及2分别连接于LED19和LED20。这里，与流过电阻13的电流相同的电流流过晶体管14及16。在LED驱动电路100中，构成电流反射镜电路的晶体管16、17、18具有相同的特性，因此，与晶体管16相同的电流流过晶体管17、18。由于电流通过该晶体管17、18，所以LED19、LED20发亮。

为了确定半导体装置实际上是否按照规定动作，测定半导体装置的外部端子的电流及电压。

在测定时，当一边向外部端子供给电流，一边测定端子电压的场合，因从测定装置到半导体装置的外部端子之间存在的、测定装置内部的配线电阻、IC插头的配线电阻、以及IC插头与外部端子的接触电阻等为起因发生电压降，因此，很难准确测定电压。

在现有的技术中，用被称为开尔文探测器的特殊探测器来测定半导体装置的外部端子的电流及电压。在该探测器中，供给电流的力探针和检测电压的传感探针处于绝缘状态，使该两个探针与半导体装置的外部端子接触。

日本特开2004-150981号公报公开了关于半导体装置外部端子为引线形式的IC场合的开尔文探测器：一种半导体装置的电气特性测定装置及电气特性测定方法，不受引线端子的尺寸变动的影响，能使两个测定用接触子与引线端子可靠接触。

另外，日本特开2005-28335号公报和特开2006-38459号公报公开了关于半导体装置外部端子为焊接球如BAG封装等场合：前者公开了一种用两个探针能自由地检查焊接球的2探针开尔文探测器；后者公开了一种能准确测定收藏在BAG封装中的元件的电气特性的BAG封装用检查工具及检查方法。

还有，在半导体装置外部端子的电流及电压测定中，不使用如上所述的开尔文探测器场合，在半导体装置中，将外部端子分成两部分，即，单独设置电流供给用端子和电压测定用端子。

但是，随着近年的IC封装的小型化，半导体装置的外部端子形状变得越来越小。用开尔文探测器测定时，因使两个电极在绝缘状态下与一个外部端子接触，所以随着外部端子的小型化，接触可靠性降低。再有，开尔文探测器本身的小型化也有限度。另外，当将半导体装置外部端子分成电流供给端子和电压检测端子的两部分场合，在半导体测定装置中必须设置电流供给装置和电压测定装置，使得半导体测定装置变得复杂、成本高。

发明内容

本发明就是为解决上述先有技术所存在的问题而提出来的，本发明的目的在于，提供一种在半导体装置外部端子的电流及电压测定时不需要开尔文探测器及电压测定装置的半导体装置及半导体测定装置。

为了实现上述目的，本发明提出一种半导体装置，具有用于连接负载的第一外部端子，内置用于向上述负载提供电流的电流驱动用晶体管，其特征在于，包括：

比较器，用于比较上述第一外部端子电压和基准电压；

第二外部端子，与上述比较器的输出端连接；。

升压电路，将电源电压提升，向上述负载供给电力；

其中，上述升压电路的升压率根据上述比较器的输出变化。按照本构成，能够在上述第一外部端子的电压达到基准电压时输出表示其的信号。并且，按照本构成，不必要追加新的比较器，能抑制电路规模增大。

为了实现上述目的，本发明提出一种半导体测定装置，用于测定半导体装置，上述半导体装置具有用于连接负载的第一外部端子，和用于向上述负载提供电流的电流驱动用晶体管，和用于比较上述第一外部端子电压和基准电压的比较器，和与上述比较器的输出端连接的第二外部端子，其特征在于，包括：

可变电压源，向上述第一外部端子供给电压；

电流测定电路，用于测定流过上述第一外部端子和上述可变电压源之间的电流；

当上述第二外部端子的电压电平变化时，读取上述电流测定电路的电流值。

按照本构成，由于在上述第二外部端子的电压电平变化时，读取上述电流测定电路的电流值，因此，不需要开尔文探测器和电压测定装置。

下面说明本发明的效果。

如上所述可知，按照本发明的半导体装置及半导体测定装置，在半导体装置外部端子的电流及电压测定时，不需要开尔文探测器，且不需要电压测定装置。

附图说明

图1是日本特开2002-319707号公报的图15所示的以往的LED驱动电路图；

图2表示本发明第一实施例的半导体装置210和半导体测定装置220的电路例；

图3表示半导体装置210的电气特性例；

图4表示本发明第二实施例的半导体装置210A和半导体测定装置220的电路例。

具体实施方式

本发明的半导体装置内置用于向负载供给电流的电流驱动用晶体管，设有：用于连接负载的第一外部端子，用于比较第一外部端子电压和基准电压的比较器，与比较器的输出端连接的第二外部端子。当第一外部端子电压达到基准电压时，半导体装置使得来自第二外部端子的输出信号的信号电平变化。

本发明的半导体测定装置设有：向第一外部端子供给电压的可变电压源，测定流过第一外部端子和可变电压源之间电流的电流测定电路，当第二外部端子的电压电平变化时，读取电流测定电路。因此，半导体测定装置能测定半导体装置的第一外部端子电压达到基准电压时刻的电流值。

下面参照附图，详细说明本发明实施例。

第一实施例

图2表示本发明第一实施例的半导体装置210和半导体测定装置220的电路例。

半导体装置210是按照规定制成的，以使得其规格能满足规定的电气特性，半导体测定装置220测定半导体装置210的电气特性。

下面说明半导体装置210。

半导体装置210设有比较器211、电流源212、以及NMOS晶体管M1、M2。另外，半导体装置210具有作为第一外部端子的端子A和作为第二外部端子的端子B。

基准电压Vref施加于比较器211的反相输入端，非反相输入端与端子A连接，而比较器211的输出端与端子B连接。

NMOS晶体管M1、M2的各源极分别接地，各栅极连接在一起。该连接在一起的栅极与NMOS晶体管M2的漏极连接。NMOS晶体管M2的漏极与电流源212连接，该电流源212供给NMOS晶体管M2的漏电流。再有，本实施例的电流源212可以具有与图1的恒流发生电流15相同的构成。NMOS晶体管M1的漏极与端子A连接。

这里，NMOS晶体管M1、M2构成电流镜电路，因此，NMOS晶体管M1的漏电流成为与由电流源212供给的电流成比例的电流。例如，当NMOS晶体管M1和NMOS晶体管M2的元件大小比为1000∶1场合，NMOS晶体管M1的漏电流为由电流源212供给的电流的1000倍。

本实施例的半导体装置210是例如LED驱动电路等，在端子A与设置在半导体装置210外部的未图示的电源之间，连接作为负载的LED。

另外，半导体装置210的电气特性是指例如“当端子A电压为规定电压时，向连接于端子A的负载供给规定的电流”的特性，在本实施例中，将规定电压设定为0.4V，将规定电流源设定为300mA。

下面说明半导体测定装置。

半导体测定装置220设有电流测定电路221和可变电压源Vt。另外，半导体测定装置220具有与半导体装置210端子A连接的端子a、与半导体装置210端子B连接的端子b。半导体测定装置220通过读取半导体装置210端子A的电压达到规定电压时流过端子A的电流值来测定半导体装置210的电气特性。

可变电压源Vt的一端接地，另一端通过电压测定电路221与端子a连接，由端子a通过电阻R1向端子A供给电压。在此，电阻R1表示从半导体测定装置220到半导体装置210端子A中存在的所有的配线电阻的总和。本实施例的电阻R1包括：例如，半导体测定装置220中的配线电阻、IC插头的配线电阻、IC插头和端子A的接触电阻等。

电流测定电路221测定流过可变电压源Vt和端子A之间的电流值，该电流测定电路221与端子b连接。电流测定电路221根据端子b供给的信号，读取可变电压源Vt和端子A之间的电流值。

下面，参照图3说明由半导体测定装置220测定半导体装置210电气特性的测定流程。图3表示半导体装置210的电气特性一例。

半导体装置210的基准电压Vref被设定为与规格中的规定电压相同的电压。由于本实施例中的规定电压为0.4V，因此，基准电压被设定为0.4V。

在此，若将半导体测定装置220设有的可变电压源Vt的电压逐渐提升，则如图3所示，NMOS晶体管M1的漏电流Id增加，同时，端子A电压上升。这时，端子A电压成为从可变电压源Vt减去电阻R1的电压降的电压。

若端子A电压达到基准电压Vref(0.4V)，则比较器的输出从低电平切换到高电平。该高电平信号从端子B经过半导体测定装置220的端子b供给到电流测定电路221。

在半导体测定装置220中，若接受到该高电平，则电流测定电路221读取流过可变电压源Vt和端子A之间的电流值。

按照如上所述方法，能够测定端子A电压达到规定电压0.4V时流过端子A的电流值。这时，如果流过端子A的电流为规定电流的300mA，就可以说半导体装置210满足了规定的电气特性。即，半导体测定装置220能测定半导体装置210是否满足规定的电气特性。也可以在半导体装置210出品之前实行上述测定。

如上所述可知，按照本发明的半导体装置210及半导体测定装置220，不使用开尔文探测器，也能测定半导体装置210的电气特性。进而，按照本发明的半导体装置210及半导体测定装置220，由于半导体测定装置220读取半导体装置210的端子A达到半导体装置210内部的所设定基准电压时的端子A的电流值，因此，即使不测定端子A电压，也能够测定端子A电压和电流。因此，在半导体测定装置中不必要设置电压测定装置，能实现更简单且成本低的半导体测定装置。

第二实施例

下面，参照图4说明本发明第二实施例。图4表示本发明第二实施例的半导体装置210A和半导体测定装置220的电路例。

第二实施例与第一实施例不同点在于，在半导体装置210A中设置充电泵电路213，和输入充电泵电路213输入端IN的电源电压Vin，和与充电泵电路213的输出端OUT连接的端子C。因此，在图4说明中，仅说明与第一实施例不同点，与第一实施例相同构成及相同功能的部分标以与图2相同符号，说明省略。

充电泵电路213具有输入端IN、输出端OUT、以及升压率控制端CTL。充电泵电路213为升压电路，其将施加于输入端IN的电源电压Vin以规定升压率提升并输出。另外，充电泵电路213以与施加于升压率控制端CTL的信号相对应的升压率将电源电压Vin提升。而且，从输出端OUT输出该升压后的电压。

输出端OUT与端子C连接，提供给端子C的电压用作提供给与端子C连接的未图示的负载的电源。这种场合，未图示的负载指例如LED等，该负载也可以连接于端子C和端子A之间。

升压率控制端CTL与比较器211的输出端连接，根据比较器211的输出，控制充电泵电路213的升压率。在本实施例中，当端子A电压小于基准电压Vref场合，即，比较器211的输出为低电平时，充电泵电路213使其升压率升高。即，当端子A电压小于基准电压时，端子C电压与电源电压Vin相比成为高电压。另外，稍后说明充电泵电路213的升压率及其控制方法。

按照上述构成，当例如LED等负载连接于端子A和端子C之间场合，能够将端子A电压提升到基准电压Vref，使得半导体装置处于能向负载提供充分的电流的状态。另外，充电泵电路213也可以当端子A电压达到基准电压Vref时，即，比较器211的输出为高电平时，使得其升压率降低。

在此，说明充电泵电路213的升压率。在充电泵电路213中，可以随意设定升压率，如1.5倍、2倍等。例如，当施加于升压率控制端CTL的信号为低电平时，充电泵电路210将升压率设定为2倍，提升施加于输入端IN的电源电压Vin；当施加于升压率控制端CTL的信号为高电平时，充电泵电路210将升压率设定为1.5倍，提升施加于输入端IN的电源电压Vin。另外，也可以使用电感器、电容器等实现充电泵电路213。

本实施例的半导体测定装置220对半导体装置210A的测定流程与第一实施例相同。

即，按照本发明实施例，充电泵电路213的升压率设定用的比较器可以兼作半导体装置210A的电气特性测定用的设备。因此，本实施例的半导体装置210A能抑制电路规模增大以及成本高。

如上所述，按照本发明的半导体装置及半导体测定装置，可以不使用开尔文探测器，而测定半导体装置的电气特性。另外，按照本发明，不必要在半导体测定装置中设置电压测定装置，因此，能实现更简单且成本低的半导体测定装置。

按照本发明，在半导体装置中，充电泵电路的升压率设定用的基准电压Vref和比较器可以兼作半导体装置的电气特性测定用的设备，因此，能抑制电路规模增大和成本上升。

上面根据各实施例说明了本发明，但本发明并不局限于上述实施例。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种半导体测定装置，用于测定半导体装置，上述半导体装置设有用于连接负载的第一外部端子，和用于向上述负载提供电流的电流驱动用晶体管，和用于比较上述第一外部端子电压和基准电压的比较器，和与上述比较器的输出端连接的第二外部端子，其特征在于，包括：

可变电压源，向上述第一外部端子供给电压；

电流测定电路，测定流过上述第一外部端子和上述可变电压源之间的电流；

当上述第二外部端子的电压电平变化时，读取上述电流测定电路的电流值。

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