CN1089439C

CN1089439C - 漏电流校正电路

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Publication number: CN1089439C
Application number: CN 97182134
Authority: CN
Inventors: 盐塚弘幸
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2002-08-21
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: CN1254417A

Abstract

一种漏电流校正电路，用于降低流入处于高阻抗状态的电路的输出端的漏电流。该结构包含：一校正部分，其包含电流检测电路，用于检测漏电流和输出一等于该漏电流的电流；和一电流供给电路，用于接收来自所述电流检测电路的输出电流作为输入和使一电流流动，用以补偿流入到处于高阻抗状态的电路的输出端的所述漏电流。

Description

漏电流校正电路

本发明涉及一种用于测试半导体器件的半导体测试装置，更确切地说涉及一种用于降低在用作被测试器件的负载的可编程负载电路或类似电路中的漏电流的漏电流校正电路。

在半导体测试装置的测试头上专用于被测试器件(下文称为‘DUT’)的输入/输出引脚的电子电路被称为引脚电子电路。该引脚电子电路包含：一驱动器，用于向DUT的引脚施加预定的信号；比较器，用于确定由DUT输出的信号的电平(高或低)以及可编程负载电路，当由DUT输出信号时用作负载。

用于可编程负载电路的负载状态可以由一控制整个半导体测试装置的处理器来改变，以及某一负载可按DUT规定的的技术条件来形成。

图1是可编程负载电路的例举性结构的电路图。

在图1中，引脚电子电路包含：一驱动器3，比较器4，以及可编程负载电路1，为进行测试将DUT2连接到该引脚电子电路。

可编程负载电路1包含：由4个二极管D3-D6组成的二极管桥式电路；用作DUT2的负载的第一电流源14和第二电流源15；可编程电压源20，其用于向二极管桥式电路提供阈值电压Vth，该电压用作选择第一电流源14还是第二电流源15(两者用作DUT2的负载)的判别标准；晶体管Q5-Q8，用作将第一电流源14和第二电流源15连接到二极管桥式电路或连接到地电位的开关；第一可调电压源18(负电压源)，用于当可编程负载电路1断开(OFF)时使节点A放电；第二可调电压源19(正电压源)，用于当可编程负载电路1断开(OFF)时向节点B充电；二极管D1，用作将节点A与第一可调电压源18连通的开关；二极管D2，用作将节点B与第二可调电压源19连通的开关；ON/OFF信号源11，用于输出一用于控制可编程负载电路1接通/断开(ON/OFF)的信号；第三电流源16，用于当可编程负载电路1断开时，将在节点B处的电压引入到第二可调电压源19的输出电压端Vp；第四电流源17，用于当可编程负载电路1断开时，将在节点A处的电压引入到第一可调电压源18的输出电压端Vm；晶体管Q1-Q4，用作转换第三电流源16和第四电流源17的电流通路的开关；以及第一电平移动电路12和第二电平移动电路13，用于根据ON/OFF信号源1的输出信号驱动晶体管Q1-Q8。

可编程负载电路1的接通(ON)是指处于这样一种状态，即其中第一电流源14或第二电流源15连接到DUT2作为负载，而可编程负载电路1的断开(OFF)是指处于这样一种状态，即其中第一电流源14和第二电流源15分别连接到地电位并且没有负载连接到DUT2。

此外，可编程电压源20的输出电压Vth，第一电流源14的输出电流I₁以及第二电流源15的输出电流I₂每个都是可变的，并可通过编程处理设置为预定的数值。

按照这种结构，当由DUT2输出信号时，驱动器3的输出维持高阻抗状态，可编程负载电路1被置于接通(ON)状态。利用ON/OF信号源11的输出信号控制可编程负载电路1的ON/OF，使得当由ON/OF信号源11的输出信号为高电平时，可编程负载电路1接通(ON)。

当由ON/OF信号源11的输出信号为高电平时，第一电平移动电路12向晶体管Q1和Q6提供基极电流而第二电平移动电路13向晶体管Q3和Q8提供基极电流。同时晶体管Q2、Q4、Q5和Q7关断(OFF)，而晶体管Q1、Q3、Q6和Q8导通(ON)。

当晶体管Q1、Q3导通(ON)时，第三电流源16和第四电流源17分别通过晶体管Q1和Q3连接到地电位。

当由DUT2输出的信号为高电平时，在这样一种状态，电流I₂由DUT2经过二极管D6流到第二电流源15，这是由于DUT2的输出电压高于阈值电压Vth。

另一方面，当由DUT2输出的信号为低电平时，在这样一种状态，电流I₁由第一电流源14经过二极管D4流到DUT2，这是由于DUT2的输出电压低于阈值电压Vth。

因此，连接到DUT2的输出端上的负载根据其输出电压转换，以及负载的数值由第一电流源14的输出电流I₁和第二电流源15的输出电流I₂来确定。

可编程电压源20、第一电流源14和第二电流源15的输出值可以通过编程处理来改变，用作负载的电流值I₁、I₂可以根据DUT2的技术条件来改变。

另一方面，当DUT2转换到信号输入状态时，由驱动器3向DUT2输出信号，以及DUT2的输出被置于高阻抗状态。此外，由于无需接负载，可编程负载电路1置于OFF。

当由ON/OF信号源11的输出信号为低电平时可编程负载电路1关断。当由ON/OF信号源11的输出信号为低电平时，第一电平移动电路12向晶体管Q2和Q5提供基极电流，而第二电平移动电路13向晶体管Q4和Q7提供基极电流。在这个过程中，晶体管Q1、Q3、Q6和Q8分别关断(OFF)，而晶体管Q2、Q4、Q5和Q7分别导通(ON)。

当晶体管Q2、Q4导通(ON)时，第三电流源16和节点B通过晶体管Q2连通，向在节点B处的寄生电容充电到(Vp加上二极管D2的正向压降V_F。)

此外，第四电流源17和节点A通过晶体管Q4连通，使在节点A处的寄生电容放电到(Vm减去二极管D5的正向压降V_F。)。

另一方面，当晶体管Q5、Q7导通(ON)时，第一电流源14和地电位通过晶体管Q5连通，而第二电流源15和地电位通过晶体管Q7连通。因此，DUT2与第一电流源14和第二电流源15(作为DUT2的负载)的连接被断开。

在这种可编程的负载电路和具有引脚电子电路的驱动器中，希望漏电流较小以保证在输出禁止(disable)状态时更高的测试精度。

利用图1所示的可编程的负载电路1中，在禁止(disable)状态时即当可编程的负载电路1关断(OFF)时，漏电流I_leakage表示为I_leakage＝I_D4-I_D6。

图1所示的可编程的负载电路是这样一种电路，其通过反向偏置二极管或晶体管将输出置于高阻抗状态。当在这一电路中使用高速二极管、晶体管或类似元件时，由于反向偏置使漏电流增加，这是因为一般趋势是速度越快的元件呈现越低的反向耐压所致。

由于这一原因，当测量DUT2的电源电流(消耗电流)时，引脚电子电路的漏电流影响DUT2的各个引脚，引起半导体测试装置的测量精度下降。

本发明正是为解决在在先技术中的上述固有问题，其目的是提供一种漏电流校正电路，其能够降低流入到可编程的负载电路或驱动器中的漏电流，从而改进半导体测试装置的测量精度。

本发明涉及一种漏电流校正电路，用于降低流入到处于高阻抗状态的电路中的漏电流，其中该漏电流校正电路的构成具有一校正电路，用于检测漏电流和使一用于补偿漏电流的电流流入电路的输出端。

按照这种方式，利用由校正电路流出的电流补偿流入该电路的输出端的漏电流，因此能够降低漏电流。

图1是表示可编程负载电路的例举性结构的电路示意图；

图2是表示根据本发明的一种漏电流校正电路结构的电路示意图；

图3是表示根据本发明的漏电流校正电路的第一实施例的结构的电路示意图；

图4是表示根据本发明的漏电流校正电路的第二实施例的结构的电路示意图；

图5是表示包含在该漏电流校正电路中的电流镜像电路的另一例举性结构的电路示意图。

下面参照附图介绍本发明。

图2是表示根据本发明的一种漏电流校正电路结构的电路示意图。图2表示的电路结构其中将根据本发明的一种漏电流校正电路附加到图1中所示驱动器3上。

在图2中，驱动器3包含：晶体管Q11和Q12，用于将预定的信号提供到DUT2；二极管D11和D12，与晶体管Q11和Q12串联；第一开关34，用于转换提供到晶体管Q11的基极上的电压；第二开关35，用于转换提供到晶体管Q12的基极上的电压；第一可调电压源36，用于当驱动器3关断(OFF)时将负电压Vm提供到晶体管Q11的基极上，以便使晶体管Q11关断(OFF)；第二可调电压源37，用于当驱动器3关断(OFF)时将正电压Vp提供到晶体管Q12的基极，以便使晶体管Q12关断(OFF)；第一电平移动电路32，用于当驱动器3导通(ON)时将驱动电压提供到晶体管Q11的基极；第二电平移动电路33，用于当驱动器3导通(ON)时将驱动电压提供到晶体管Q12的基极；以及第三开关31，用于转换提供到第一电平移动电路32和第二电平移动电路33的电压。

驱动器3连接到第三可调电压源23，该电压源23用于向第一电平移动电路32和第二电平移动电路33提供高电平电压；第四电压源24，用于提供低电平电压；H/L信号源22，用于输出一用于转换驱动器3中的第三开关31的信号；以及ON/OFF信号源21，用于输出一控制驱动器3导通/关断(ON/OFF)的信号。驱动器3是由这些电路控制的。

按照这种结构，当驱动器3关断(OFF)时，即驱动器3处于禁止状态时晶体管Q11和Q12关断(OFF)，使得驱动器3处于高阻抗状态。这时希望流入到输出端的漏电流变小。然而，实际上漏电流I_leakage流过二极管D11、D12和晶体管Q11与Q12，它的数值表示如下：

I_leakage＝＝I_D11-I_D12

根据本发明的漏电流校正电路包含：第一校正电路51，用于校正流过二极管D11的漏电流；以及第二校正电路52，用于校正流过二极管D12的漏电流。

第一校正电路51检测流过二极管D11的电流I_D11，并使其电流I_out1具有的数值等于I_D11及具有相反极性流入驱动器3的输出端。

第二校正电路52检测流过二极管D12的电流I_D12，并使电流I_out2具有的数值等于I_D12及具有相反极性流入驱动器3的输出端。

在这种情况下，流入驱动器3的输出端的漏电流I_leakage为：

I_leakage＝I_D11-I_out1-I_D12+I_out2＝0

因此，半导体测量装置的测量精度提高，这是由于由DUT2观看的漏电流可以降低。

下面参照各实施例更具体地介绍本发明。

(第一实施例)

图3是表示根据本发明的漏电流校正电路的第一实施例的结构的电路示意图。在这个实施例中，将介绍用于附加到图2中的驱动器3上的漏电流校正电路的一个电路的具体实例。

在图3中，根据该实施例的漏电流校正电路包含：第一校正电路51，用于校正流入到驱动器3中的二极管D11的漏电流；和第二校正电路52，用于校正流入到驱动器3中的二极管D12的漏电流。

第一校正电路51包含第一电流镜像电路54，其是由晶体管Q13和Q14组成的并接收流过二极管D11的漏电流I_D11以输出一等于I_D11的电流；第二电流镜像电路53，其是由晶体管Q15和Q16组成的并接收由第一电流镜像电路54输出的电流，用于使相对漏电流I_D11具有相反极性的电流I_out1流入到驱动器3的输出端。

第二校正电路52包含第三电流镜像电路55，其是由晶体管Q17和Q18组成的并接收流过二极管D12的漏电流I_D12以输出一等于I_D12的电流；第四电流镜像电路56，其是由晶体管Q19和Q20组成的并接收由第三电流镜像电路55输出的电流，用于使相对漏电流I_D12具有相反极性的电流I_out2流入到驱动器3的输出端。

下面，按照图3中所示的结构介绍漏电流校正电路的工作情况。

当驱动器3处于禁止状态时，由于负电压Vm施加在晶体管Q11的基极上，反向电压分别施加在二极管D11和晶体管Q11的基极-发射极。这时，反向电流(漏电流)I_D11流过二极管D11，同时反向电流I_Q11流过晶体管Q11的基极-发射极。

由于施加在晶体管Q11的基极-发射极的反向电压被限制到约0.7伏，其为在第一电流镜像电路54中的晶体管Q13的基极-发射极之间的正向电压。I_Q11的数值变得极小并可忽略。换句话说：

I_D11＝I_Q13+I_Q11

≈I_Q13

由于第一电流镜像电路54和第二电流镜像电路53分别运行以均衡输入电流和输出电流，作为到第一电流镜像电路54的输入电流的I_Q13，作为到第一电流镜像电路54的输出电流的和第二电流镜像电路53的输入电流的I_Q14，以及作为第二电流镜像电路53的输出电流的I_out1具有相等数值。

因此，流过二极管D11的电流I_D11和第一校正电路51的输出电流的I_out1具有相等数值和相反极性，如图3中所示。

与之相似，作为在第二校正电路52中的第三电流镜像电路55的输入电流的I_Q17，作为由第三电流镜像电路55的输出电流和到第四电流镜像电路56的输入电流的I_Q18，以及作为第四电流镜像电路56的输出电流的I_out2具有相等数值，因此，流过二极管D12的电流I_D12和第二校正电路52的输出电流的I_out2具有相等数值和相反极性，如图3中所示。

因此，由DUT2观看的驱动器3的漏电流I_leakage为：

I_leakage＝I_D11-I_out1-I_D12+I_out2＝0

(第二实施例)

图4是表示根据本发明的漏电流校正电路的第二实施例的结构的电路示意图。根据这个实施例的漏电流校正电路具有这样一种结构，其中将根据本发明的漏电流校正电路附加到图1中的可编程负载电路上。

在图4中，根据该实施例的漏电流校正电路包含：第一校正电路61，用于校正流入到可编程负载电路1中的二极管D4的漏电流；和第二校正电路62，用于校正流入到可编程负载电路1中的二极管D6的漏电流。

第一校正电路61包含一具有与在可编程负载电路1中的二极管D4相同特性的二极管D21；晶体管Q21，其发射极通过二极管D21连接到节点A并流入一等于通过二极管D4流动的电流I_D4的电流；第一电流镜像电路63，其接收通过晶体管Q21流动的电流I_Q21作为输入电流，以输出一等于输入电流I_Q21的电流；晶体管Q22，其接收第一电流镜像电路63的输出电流I_Q24作为输入电流，以产生一等于电流I_Q24的流入到可编程负载电路1中的输出端(节点C)的电流I_Q22。

第二校正电路62包含一具有与在可编程负载电路1中的二极管D6相同特性的二极管D22；晶体管Q25，其发射极通过二极管D22连接到节点B并流入一等于通过二极管D6流动的电流I_D6的电流；第二电流镜像电路64，其接收通过晶体管Q25流动的电流I_Q25作为输入电流，以输出一等于输入电流I_Q25的电流；以及晶体管Q26，其接收第二电流镜像电路64的输出电流I_Q28，以产生一等于电流I_Q28的流入到可编程负载电路1中的输出端(节点C)的电流I_Q26。

下面，按照图4中所示的结构介绍漏电流校正电路的工作情况。

当可编程负载电路1处于禁止状态时，由于负电压Vm-(二极管D1的正向电压V_F)施加在节点A上，反向电压施加在二极管D4上，使反向电流(漏电流)I_D4流过二极管D4。施加在二极管D4上的反向电压同样施加在二极管D21上，使得维持I_D4＝I_D21。

假设晶体管Q21具有足够大的h_FE，及晶体管Q21的基极电流可忽略，则维持I_D21＝I_Q21。

第一电流镜像电路63输出基本上等于I_Q21的I_Q24，以及晶体管Q22产生一基本上等于I_Q24的流入到节点C的I_Q22。换句话说，维持I_D4＝I_Q22(然而，如图4中所示，I_D4和I_Q22的极性相反)。

与之相似，由于负电压Vp+(二极管D2的正向电压V_F)施加在节点B上，反向电压施加在二极管D6上，使反向电流(漏电流)I_D6流过二极管D6。这时，施加在二极管D6上的反向电压同样施加在二极管D22上，使得维持I_D6＝I_D22。

假设晶体管Q25具有足够大的h_FE，及晶体管Q25的基极电流可忽略，则维持I_D22＝I_Q25。

第一电流镜像电路63输出基本上等于I_Q25的I_Q28，以及晶体管Q26产生一基本上等于I_Q28的流入到节点C的I_Q26。换句话说，维持I_D6＝I_Q26(然而，如图4中所示，I_D6和I_Q26的极性相反)。

因此，由DUT2观看的可编程负载电路1的漏电流I_leakage为：

I_leakage＝I_D4-I_Q22-I_D6+I_Q26＝0

在图3和4中所示的各个电流镜像电路为最简单的结构。该各个电流镜像电路并不局限于这些结构，以及利用公知的电流镜像电路能够降低基极的影响，如在图5中所示的。能够提供进一步降低误差的漏电流校正电路。此外，在图3中所示的二极管D11和D12以及在图4中所示的二极管D1-D6、D21和D22可以用这样一种电路来替代，该电路具有一其基极和集电彼此连接的晶体管。

根据本发明的漏电流校正电路可用于一种通过反向偏置二极管和晶体管将输出置于高阻抗状态的电路中，特别适用于在半导体测试装置的引脚电子电路中的驱动器和可编程负载电路。

Claims

1一种漏电流校正电路，用于降低流入处于高阻抗状态的电路的输出端的漏电流，包含：

一校正电路，用于检测漏电流和使一电流流动，用以补偿流入到该电路的输出端的所述漏电流。

2根据权利要求1所述的漏电流校正电路，其中：

所述校正电路包含：

电流检测电路，用于检测漏电流和输出一等于该漏电流的电流；以及

电流供给电路，用于接收来自所述电流检测电路输出电流作为输入和使一电流流动，用以补偿流入到所述电路的输出端的所述漏电流。

3根据权利要求2所述的漏电流校正电路，其中所述电流检测电路是一电流镜像电路。

4根据权利要求2所述的漏电流校正电路，其中所述电流提供电路是一电流镜像电路。

5根据权利要求1所述的漏电流校正电路，其中：

所述校正电路包含：

第一电路，用于检测漏电流和输出一等于该漏电流的电流；

第二电路，用于接收来自所述第一电路的输出电流作为输入，以便输出一其具有与该输出电流相反极性的电流；以及

第三电路，用于接收来自所述第二电路的输出电流作为输入，和使一电流流动，用以补偿流入到所述电路的输出端的所述漏电流。

6根据权利要求5所述的漏电流校正电路，其中：

所述第一电路包含：

一个二极管，通过其流过一等于漏电流的电流；以及

一个晶体管，其发射极与所述二极管串联，由集电极输出一等于漏电流的电流。

7根据权利要求5所述的漏电流校正电路，其中所述第二电路是一电流镜像电路。

8根据权利要求5所述的漏电流校正电路，其中所述第三电路包含：

一个晶体管，其基极和集电极连接在一起，所述晶体管接收来自所述第二电路的输出电流，以便由发射极输出一电流用以补偿所述漏电流。