CN104950236A - 试验装置以及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种试验装置以及试验方法，其公开了一种能够向半导体元件提供充足的负载，并且能够在半导体元件损坏了的情况下适当地抑制半导体元件的损坏的进展的技术。试验装置(2)具有电源(10)、电感器(20)、二极管(30)、试验对象元件(40)、截断用元件(50)。截断用元件(50)被设置于电源(10)与试验对象元件(40)之间，并能够截断朝向试验对象元件(40)的电流的流入。截断用元件(50)在被施加于试验对象元件(40)上的电压因试验对象元件(40)的关闭而上升至浪涌电压之后且稳定了的时刻之前，开始截断朝向试验对象元件(40)的电流的流入，并在该时刻之后结束截断。

Description

试验装置以及试验方法

技术领域

本说明书中所公开的技术涉及一种对半导体元件进行试验的试验装置以及对半导体元件进行试验的试验方法。

背景技术

在专利文献1中公开了一种具备电源、线圈、用于截断朝向半导体元件的电流的流入的截断单元。截断单元在检测出半导体元件的损坏时，开始截断朝向半导体元件的电流的流入。当截断结束时电流将不会流入半导体元件。由此，能够实现抑制半导体元件的损坏恶化进而试验装置损伤的情况。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－108802号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1的试验装置中，截断单元在检测出半导体元件的损坏之后开始截断流向半导体元件的电流。因此，在从开始截断起到截断结束为止的期间内，存在电流流入已被损坏的半导体元件中从而使半导体元件的损坏进展的可能性。

在本说明书中公开了一种能够向半导体元件提供充足的负载并且能够在半导体元件损坏了的情况下适当地抑制半导体元件的损坏的进展的技术。

本说明书中所公开的试验装置为，对半导体元件进行试验的试验装置。试验装置具有电源、电感器、二极管、和电流截断机构。电源产生向半导体元件供给的电源电压。电感器被设置于电源与半导体元件之间。二极管与电感器并联连接，且阳极被连接于电感器的负极侧，阴极被连接于电感器的正极侧。电流截断机构被设置于电源与半导体元件之间，并能够截断朝向半导体元件的电流的流入。电流截断机构在被施加于半导体元件上的电压因半导体元件的关闭而上升至浪涌电压之后且稳定了的时刻之前，开始截断朝向半导体元件的电流的流入，并在该时刻之后结束截断。

根据发明者潜心研究的结果而发现，在对半导体元件进行试验时，如果能够使电流在被施加于半导体元件上的电压因半导体元件的关闭而上升至浪涌电压之后且稳定了的时刻之前的期间内流经半导体元件，则能够向半导体元件提供充足的负载。此外还发现，在多数情况下，半导体元件被损坏是在被施加于半导体元件上的电压的值上升至浪涌电压的期间或上升完成之后。在上述的试验装置中，电流截断机构在被施加于半导体元件上的电压因半导体元件的关闭而上升至浪涌电压之后且稳定了的时刻之前，开始截断朝向半导体元件电流的流入，并在该时刻之后结束截断。因此，根据上述的试验装置能够向半导体元件提供充足的负载。即使在半导体元件被损坏的情况下，但与在检测出半导体元件的损坏之后开始截断向半导体元件的电流的流入的结构相比，也能够适当地抑制半导体元件的损坏的进展。因此，根据上述的试验装置，能够适当地向半导体元件提供负载，并且能够在半导体元件损坏了的情况下适当地抑制半导体元件的损坏的进展。

此外，电流截断机构也可以在半导体元件开始关闭的时刻之后开始截断。

本说明书中所公开的试验方法为对半导体元件进行试验的方法。试验中所使用的试验装置具有与上述装置相同的结构。在该试验方法中，使电流截断机构在被施加于半导体元件上的电压因半导体元件的关闭而上升至浪涌电压之后且稳定了的时刻之前，开始截断向半导体元件的电流的流入，并在该时刻之后结束截断。

根据上述的试验方法，能够向半导体元件提供充足的负载，并且能够在半导体元件损坏了的情况下适当地抑制半导体元件的损坏的恶化。

此外，电流截断机构也可以在半导体元件开始关闭的时刻之后开始截断。

附图说明

图1为表示第一实施例中的试验装置的电路图。

图2为表示在第一实施例中试验对象元件未被损坏的情况下的Vg1、Ic1、Vce1、Vg2各自的值的推移的坐标图。

图3为表示在第一实施例中试验对象元件被损坏的情况下的Vg1、Ic1、Vce1、Vg2各自的值的推移的坐标图。

图4为表示在比较例中试验对象元件被损坏的情况下的Vg1、Ic1、Vce1、Vg2各自的值的推移的坐标图。

图5为表示第二实施例中的试验装置的电路图。

具体实施方式

(第一实施例)

(试验装置2的结构；图1)

如图1所示，本实施例的试验装置2为，用于对作为试验对象的半导体元件(以下称为试验对象元件)40实施感应负载试验的装置。该试验装置2具有电源10、电感器20、二极管30、试验对象元件40、截断用元件50以及栅极电压控制电路60。

试验对象元件40为IGBT。在改变例中，试验对象元件40也可以为MOSFET等任意的动力元件。试验对象元件40每进行一次试验就被更换。在使用了本实施例的试验装置2的试验中，试验对象元件40以在后述的预定的时刻开始关闭的方式而被栅极电压控制电路60所控制。

电源10产生向试验对象元件40供给的电源电压。电源电压为例如600V。

电感器20被连接于电源10与截断用元件50之间。电感器20作为感应负载试验的负载而被使用。

二极管30与电感器20并联连接。二极管30的阳极被连接于电源10的负极侧。二极管30的阴极被连接于电源10的正极侧。在二极管30中，在试验对象元件40的关闭时流有由电感器20感应而产生的电流。

截断用元件50被连接于电感器20与试验对象元件40之间。截断用元件50为IGBT。在改变例中，截断用元件50也可以为其它任意的开关元件。在截断用元件50处于断开状态的期间，流入试验对象元件的电流被截断。在使用了本实施例的试验装置2的试验中，截断用元件50以在后述的预定的时刻开始关闭的方式而被栅极电压控制电路60所控制。

栅极电压控制电路60对试验对象元件40的栅极电压与截断用元件50的栅极电压进行控制。

(使用了试验装置2的试验)

图2以及图3为表示在实施使用了本实施例的试验装置2的试验的情况下的、被施加于试验对象元件40上的栅极电压Vg1、被施加于试验对象元件40上的集电极-发射极之间电压Vce1、流经试验对象元件40的电流Ic1以及被施加于截断用元件50的栅极电压Vg2的值的坐标图。图2表示在试验中试验对象元件40未被损坏的情况(即，试验对象元件40正常的情况)下的各值。图3表示在试验中试验对象元件40被损坏的情况(即，在对象元件40中存在异常的情况)下的各值。

(试验对象元件40未被损坏的情况；图2)

参照图2对在试验中试验对象元件40未被损坏的情况下的示例进行说明。在时刻t0，试验对象元件40与截断用元件50均被导通。即，分别向试验对象元件40的栅极电极以及截断用元件50的栅极电极施加预定的值的栅极电压Vg1、Vg2。此时，被施加于试验对象元件40上的电压Vce1表示较低的值。此外，在试验对象元件40中流通有预定的值的电流Ic1。

在图2的示例中，在此后的时刻t1栅极电压控制电路60开始试验对象元件40的关闭。即，栅极电压控制电路60从时刻t1起逐渐减小试验对象元件40的栅极电压Vg1的值，并在从关闭开始起经过了预定时间后设为0。

当在时刻t1开始试验对象元件40的关闭时，接下来被施加于试验对象元件40上的电压Vce1将开始上升。电压Vce1上升至与电源电压(600V)相比而较高的值。在下文中，将与该电源电压(600V)相比而较高的电压称为浪涌电压。电压Vce1在上升至浪涌电压之后，于时刻t3之后稳定为接近于电源电压的固定值。此外，当时刻t1开始试验对象元件40的关闭时，在试验对象元件40中流通的电流Ic1将逐渐减小，并在从关闭开始起经过了预定时间后的时刻t3处几乎变为0。在时刻t3处Vg1为0，Vce1稳定在接近于电源电压的固定值上，Ic1几乎为0。之后，在时刻t4处Ic1完全变为0，试验对象元件40完全转变为断开状态。

在本实施例中，栅极电压控制电路60在从时刻t1起经过了固定时间Δt之后的时刻t2处开始实施截断用元件50的关闭(即，截断向试验对象元件40的电流的流入)。即，栅极电压控制电路60从时刻t2起逐渐减小截断用元件50的栅极电压Vg2，并在从关闭开始起经过了预定时间之后的时刻t5处设为0。时间Δt以使时刻t2成为时刻t1之后且时刻t3之前的方式而被设定。当栅极电压Vg2成为0时，之后截断用元件50将完全转变为断开状态。即，结束截断朝向试验对象元件40的电流的流入。

在此，在使用试验装置2而实施感应负载试验的情况下，如果在通过开始试验对象元件40的关闭从而电压Vce1上升至浪涌电压之后以接近于电源电压的固定值而稳定的时刻t3之前，能够使电流在试验对象元件40中流通，则将会向试验对象元件40提供充足的负载。在图2的示例中，由于截断用元件50完全断开的时刻t5为时刻t3之后，因此在时刻t3之前能够使电流在试验对象元件40中流通，从而能够向试验对象元件40提供充足的负载。因此，若使用本实施例的试验装置2而进行试验，则能够适当地进行试验。

(试验对象元件40损坏的情况；图3)

参照图3，对在试验中试验对象元件40被损坏的情况的示例进行说明。在时刻t0处，试验对象元件40与截断用元件50均被导通。即，在时刻t0处，在试验对象元件40的栅极电极以及截断用元件50的栅极电极上分别施加有预定值的栅极电压Vg1、Vg2。被施加于试验对象元件40上的电压Vce1表示较低的值。此外，在试验对象元件40中流有预定值的电流Ic1。

在图3的示例中，也在此后的时刻t1处，栅极电压控制电路60开始试验对象元件40的关闭。

当在时刻t1处开始试验对象元件40的关闭时，被施加于试验对象元件40上的电压Vce1将上升至浪涌电压。电压Vce1在上升至浪涌电压之后，在时刻t3之后稳定在接近于电源电压的固定值上。此外，当在时刻t1开始试验对象元件40的关闭时，在试验对象元件40中流通的电流Ic1将逐渐减小。

但是，在图3的示例中，在电流Ic1完全成为0之前的时刻t14处，试验对象元件40被损坏。当试验对象元件40被损坏时，电流Ic1的值将再次开始上升。此外，Vce1的值变为0。

在图3的示例中，也与图2的示例同样，栅极电压控制电路60在从时刻t1起经过了固定时间Δt之后的时刻t2处，开始截断用元件50的关闭。时刻t2为开始试验对象元件40的关闭的时刻t1之后、且Vce1以接近于电源电压的固定值而稳定的时刻t3之前的时刻。当开始截断用元件50的关闭时，截断用元件50的栅极电压Vg2的值将逐渐减小，并在从关闭开始起经过了预定时间之后的时刻t5处变为0。即，在时刻t5处结束截断向试验对象元件40的电流的流入。

当在时刻t5处结束向试验对象元件40的电流的流入的截断时，由于在时刻t14处试验对象元件40被损坏而开始上升的电流Ic1的值将变为0。

(比较例；图4)

在此，为了对本实施例的试验装置的作用效果进行充分说明，参照图4并使用现有的试验装置来对实施与本实施例相同的试验的情况下的比较例进行说明。现有的试验装置与如图1所示的试验装置2相同，也具备电源10、电感器20、二极管30、试验对象元件40、截断用元件50以及栅极电压控制电路60。但是，在现有的试验装置中，截断用元件50是以在检测出试验对象元件40已被损坏之后开始关闭的方式而被控制的，这一点与本实施例不同。

如图4所示，在时刻t20处，试验对象元件40与截断用元件50均被导通。在图4的示例中，栅极电压控制电路60也在之后的时刻t21处开始试验对象元件40的关闭。

当在时刻t21开始试验对象元件40的关闭时，被施加于试验对象元件40上的电压Vce1将上升至浪涌电压。电压Vce1在上升至浪涌电压之后，在时刻t22之后稳定在接近于电源电压的固定值上。此外，当在时刻t22处开始试验对象元件40的关闭时，在试验对象元件40中流通的电流Ic1将逐渐减小。

但是，在图4的示例中，在电流Ic1完全变为0之前的时刻t23处，试验对象元件40被损坏。当试验对象元件40被损坏时，电流Ic1的值将再次开始上升。此外，Vce1的值变为0。

在比较例中，栅极电压控制电路60在于时刻t23处检测出试验对象元件40被损坏之后的时刻t24处开始截断用元件50的关闭(即，截断向试验对象元件40的电流的流入)。此后，在时刻t25处结束截断用元件50的关闭，并结束向试验对象元件40的电流的流入的截断。

当在时刻t25处结束向试验对象元件40的电流的流入的截断时，在t14处由于试验对象元件40被损坏而开始上升的电流Ic1的值将变为0。

在上述的比较例中，在于时刻t23处检测出试验对象元件40被损坏之后的时刻t24处，开始截断用元件50的关闭。因此，如图4中的示例所示，在时刻t23处试验对象元件40被损坏的情况下，在未达到从时刻t23起经过某种程度的时间之后的时刻t25的情况下，不会结束截断用元件50的关闭。即，在比较例中，从试验对象元件40被损坏的时刻t23起到电流被截断的时刻t25为止的时间较长。此外，电流Ic1在从时刻t23起到时刻t25为止的期间内上升。即，在图4的比较例中，在被损坏后的试验对象元件40中持续长时间流有较大的电流。因此，在使用现有的试验装置而实施试验且试验对象元件40被损坏的情况下，试验对象元件40的损坏将会进展，并且试验装置2上也会被施加巨大的负载。

相对于此，如图3所示，在本实施例中，在与电压Vce1以接近于电源电压的固定值而稳定的时刻t3相比而较早的时刻t2处，开始截断用元件50的关闭。因此，如图3的示例所示，即使在试验对象元件40于时刻t3紧后的时刻t14处被损坏的情况下，也会在时刻t14的经过之后的比较早的时刻t5处结束截断用元件50的关闭。因此，如图3所示，在损坏后的试验对象元件中仅以从时刻t14起至时刻t5为止的相对较短的时间而流有相对较小的电流。因此，即使在试验对象元件40被损坏的情况下，试验对象元件40的损坏的进展也会较小。被施加在试验装置2上的负载也会较小。

因此，若使用本实施例的试验装置2来进行试验，则能够在向试验对象元件40提供充足的负载的同时适当地进行试验，并且即使在试验中试验对象元件40被损坏的情况下，也能够抑制试验对象元件40的损坏的进展。

对本实施例与权利要求的记载的对应关系进行说明。试验对象元件40为“半导体元件”的一个示例。截断用元件50为“电流截断机构”的一个示例。图2、图3的时刻t3为“时刻”的一个示例。

(第二实施例)

参照图5以与第一实施方式不同的点为中心对第二实施例的试验装置进行说明。本实施例中的试验装置2与第一实施例相同，也具备电源10、电感器20、二极管30、试验对象元件40、截断用元件50、以及栅极电压控制电路60。在本实施例的试验装置2中，截断用元件50被连接在电源10与电感器20之间，这一点与第一实施例不同。在使用本实施例的试验装置2而进行试验的情况下，试验对象元件40与截断用元件50的关闭时刻也与第一实施例相同(参照图2、图3)。因此，在本实施例的试验装置2中，也能够发挥与第一实施例相同的作用效果。

以上，虽然对本说明书中所公开的技术的具体示例进行了详细的说明，但是这些只不过是示例，并非对权利要求的范围进行限定。在权利要求书所记载的技术中，包括对以上所例示的具体示例加以变形、变更的技术。例如，也可以采用下文的改变例。

(改变例1)如图2、图3所示，在上述的各实施例中，在与电压Vce1以接近于电源电压的固定值而稳定的时刻t3相比而较早的时刻t2处，开始截断用元件50的关闭，在经过时刻t3之后且相对较早的时刻t5处结束截断用元件50的关闭。截断用元件50的关闭开始的时刻能够根据截断用元件50所使用的开关元件的关闭特性而进行任意的变更。因此，例如，在截断用元件50为从关闭开始起至结束为止需要相对较长的时间的元件的情况下，也可以采取将截断用元件50的关闭的开始时刻(图2、图3的时刻t2)设为，与试验对象元件40的关闭开始时刻(图2、图3的时刻t1)相比而较早。在此情况下，截断用元件50的关闭只要在电压Vce1以接近于电源电压的固定值而稳定的时刻(图2、图3的时刻t3)之后的时刻结束即可。

(改变例2)此外，结束截断用元件50的关闭的时刻也可以与电压Vce1以接近于电源电压的固定值而稳定的时刻t3为几乎同时。

一般而言，电流截断机构只要在被施加于半导体元件上的电压因半导体元件的关闭而上升至浪涌电压之后且稳定了的时刻之前，开始截断朝向半导体元件电流的流入，并在该时刻之后结束截断即可。

此外，本说明书或附图中所说明的技术要素是通过单独或者各种的组合而发挥技术的实用性的要素，并不限定于申请时权利要求所记载的组合。此外，本说明书或附图中所例示的技术为同时达成多个目的的技术，而达成其中一个目的本身也具有技术上的有用性。

符号说明

2：试验装置；

10：电源；

20：电感器；

30：二极管；

40：试验对象元件；

50：截断用元件；

60：栅极电压控制电路60。

Claims (4)

1.一种试验装置，其对半导体元件进行试验，并具有：

电源，其产生向所述半导体元件施加的电源电压；

电感器，其被设置于所述电源与所述半导体元件之间；

二极管，其为与所述电感器并联连接的二极管，且阳极与所述电感器的负极侧连接，阴极与所述电感器的正极侧连接；

电流截断机构，其被设置于所述电源与所述半导体元件之间，并能够截断向所述半导体元件的电流的流入，

所述电流截断机构在被施加于所述半导体元件上的电压因所述半导体元件的关闭而上升至浪涌电压之后且稳定了的时刻之前，开始截断向所述半导体元件的电流的流入，并在所述时刻以后结束所述截断。

2.如权利要求1所述的试验装置，其中，

所述电流截断机构在所述半导体元件开始关闭的时刻之后，开始实施所述截断。

3.一种试验方法，其为对半导体元件进行试验的方法，其中，

试验中所使用的试验装置具有：

电源，其产生向所述半导体元件施加的电源电压；

电感器，其被设置于所述电源与所述半导体元件之间；

二极管，其为与所述电感器并联连接的二极管，且阳极与所述电感器的负极侧连接，阴极与所述电感器的正极侧连接；

电流截断机构，其被设置于所述电源与所述半导体元件之间，并能够截断向所述半导体元件的电流的流入，

使所述电流截断机构在被施加于所述半导体元件上的电压因所述半导体元件的关闭而上升至浪涌电压之后且稳定了的时刻之前，开始截断向所述半导体元件的电流的流入，并在所述时刻以后结束所述截断。

4.如权利要求3所述的试验方法，其中，

使所述电流截断机构在所述半导体元件开始关闭的时刻之后开始实施所述截断。