CN111413555A - 评价方法、推定方法、评价装置及综合评价装置 - Google Patents

评价方法、推定方法、评价装置及综合评价装置 Download PDF

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CN111413555A CN201911248860.6A CN201911248860A CN111413555A CN 111413555 A CN111413555 A CN 111413555A CN 201911248860 A CN201911248860 A CN 201911248860A CN 111413555 A CN111413555 A CN 111413555A
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semiconductor
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藤田美和子
玉手道雄
浅野达见子
铃木佑平
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Abstract

本发明提供一种评价方法、推定方法、评价装置及综合评价装置，能够简单地评价半导体器件的电磁噪声，并推定搭载了半导体器件的装置的电磁噪声。评价方法包括使半导体器件中的第一器件和第二器件中的一方进行开关动作的步骤，半导体器件包括串联连接的第一器件和第二器件、以及与第一器件和第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第三器件和第四器件；测定在开关动作过程中在第三器件和第四器件之间产生的电压变化的步骤；以及基于电压变化，输出半导体器件的电磁噪声的评价指标的步骤。

Description

评价方法、推定方法、评价装置及综合评价装置
技术领域
本发明涉及一种评价方法、推定方法、评价装置及综合评价装置。
背景技术
以往，对于以逆变器和PWM整流器等电力转换装置为代表的电气电子设备所产生的电磁噪声(传导/辐射)，由EMC(Electro-Magnetic Compatibility：电磁兼容性)标准规定了极限值。标准中规定极限值的电磁噪声有反馈到电源的传导噪声和传播到周围的空间的辐射噪声，要求以不超过标准的极限值的方式充分地降低这些电磁噪声的强度。提出了通过模拟或简单测定来评价在这样的电力转换装置动作时产生的电磁噪声的方法(例如，参照专利文献1～3)。此外，作为评价半导体器件的辐射噪声的方法，提出了使用模拟的方法、像专利文献4那样测定电压变化的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-309420号
专利文献2：日本特开2014-135095号
专利文献3：日本特开2005-233833号
专利文献4：日本专利第6191797号
发明内容
技术问题
这样的模拟使用分析模型。然而，该分析模型如果不是在详细确定了电力转换装置的电路基板和/或壳体结构之后，就无法制作。此外，基于简单测定而进行的电磁噪声评价也是如果不是在完成电力转换装置之后则无法进行评价。因此，也会有在完成电力转换装置之后电磁噪声的评价结果为“不符合标准”的情况。此外，通过测定电压变化来评价器件的噪声的方法也会有受器件周边的微小的寄生电路等的影响，而因评价装置与电力转换装置的构成的不同从而产生误差，在电力转换装置完成之后电磁噪声的评价结果为“不符合标准”的情况。在这样的情况下，需要再次进行EMC滤波器设计、元件选择、基板布线图和结构研究等。
技术方案
为了解决上述课题，在本发明的第一方式中，提供一种评价方法，评价方法可以具备使半导体器件中的第一器件和第二器件中的一方进行开关动作的步骤，所述半导体器件包括串联连接的第一器件和第二器件、以及与第一器件和第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第三器件和第四器件。评价方法可以具备测定在开关动作过程中在第三器件和第四器件之间产生的电压变化的步骤。评价方法可以具备基于电压变化，输出半导体器件的电磁噪声的评价指标的步骤。
半导体器件还可以包括与第一器件和第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第五器件和第六器件，测定的步骤还可以测定在开关动作过程中在第五器件和第六器件之间产生的电压变化。
在本发明的第二方式中，提供一种评价方法。评价方法可以具备使半导体器件中的第一器件和第二器件中的一方进行开关动作的步骤，所述半导体器件包括串联连接的第一器件和第二器件、以及与第一器件和第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第三器件和第四器件。评价方法可以具备测定在开关动作过程中在第三器件和第四器件中的至少一方产生的电压变化。评价方法可以具备基于电压变化，输出半导体器件的电磁噪声的评价指标。
半导体器件还可以包括与第一器件和第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第五器件和第六器件，测定的步骤还可以测定在开关动作过程中在第五器件和第六器件中的至少一方产生的电压变化。
评价方法还可以包括：将针对半导体器件输出的评价指标与针对不同于半导体器件的基准器件输出的评价指标进行比较的步骤；以及根据比较结果，评价半导体器件相对于基准器件的电磁噪声的强度的步骤。
输出评价指标的步骤可以针对每个频率分量计算出半导体器件的电压变化来作为评价指标。
开关动作可以包括半导体器件的导通动作、关断动作、反向恢复动作和正向恢复动作中的至少两个动作。
开关动作可以至少包括半导体器件的反向恢复动作。
测定的步骤可以以隔着绝缘材料而安装有半导体器件的导电性部件的电位为基准电位来测定导电性部件与半导体器件之间的电压变化。
在本发明的第三方式中，提供一种推定方法。推定方法可以推定具备半导体器件的装置的电磁噪声。推定方法可以具备获取通过上述记载的评价方法而与多个条件下的开关动作对应地输出的半导体器件的多个评价指标的步骤。推定方法可以具备将多个评价指标进行组合而推定装置的电磁噪声的步骤。
评价指标的组合可以为半导体器件的多个评价指标的最大值或和。
评价指标的组合可以为半导体器件的多个评价指标的平均值。
评价指标的组合可以为将针对多个条件的各个权重分别与半导体器件的多个评价指标中的对应的评价指标相乘之后计算出的平均值。
在本发明的第四方式中，提供一种评价装置。评价装置可以具备向半导体器件提供预先设定的开关信号的信号供给部，所述半导体器件包括串联连接的第一器件和第二器件、以及与第一器件和第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第三器件和第四器件。评价装置可以具备检测在第一器件和第二器件中的一方进行开关动作过程中在第三器件和第四器件之间产生的电压变化的检测部。评价装置可以具备基于检测部的检测结果，输出半导体器件的电磁噪声的评价指标的评价指标输出部。
半导体器件还可以包括与第一器件和第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第五器件和第六器件，检测部还可以检测在第五器件和第六器件之间产生的电压变化。
在本发明的第五方式中，提供一种评价装置。评价装置可以具备向半导体器件提供预先设定的开关信号的信号供给部，所述半导体器件包括串联连接的第一器件和第二器件、以及与第一器件和第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第三器件和第四器件。评价装置可以具备检测在第一器件和第二器件中的一方进行开关动作过程中在第三器件和第四器件中的至少一方产生的电压变化的检测部。评价装置可以具备基于检测部的检测结果，输出半导体器件的电磁噪声的评价指标的评价指标输出部。
半导体器件还可以包括与第一器件和第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第五器件和第六器件，检测部还可以检测在第五器件和第六器件中的至少一方产生的电压变化。
评价装置还可以包括：存储部，存储评价指标输出部所输出的评价指标；比较部，将评价指标输出部所输出的评价指标与存储在存储部的针对不同于半导体器件的基准器件的评价指标进行比较；以及评价部，根据比较的结果，评价半导体器件的电磁噪声的评价指标的相对强度变化。
在本发明的第六方式中，提供一种评价装置。评价装置可以具备向评价对象的半导体器件提供预先设定的开关信号的信号供给部。评价装置可以具备检测与半导体器件并联连接的其他半导体器件的电压变化的检测部。评价装置可以具备基于检测部的检测结果，输出半导体器件的电磁噪声的评价指标的评价指标输出部。评价装置可以具备存储评价指标输出部所输出的评价指标的存储部。评价装置可以具备将评价指标输出部所输出的评价指标与存储在存储部的针对不同于半导体器件的基准器件的评价指标进行比较的比较部。评价装置可以具备根据比较的结果，评价半导体器件的电磁噪声的评价指标的相对强度变化的评价部。
评价指标输出部可以基于电压变化的频率分量，计算出与半导体器件的电磁噪声对应的电场强度。
信号供给部可以提供使半导体器件执行导通动作、关断动作、反向恢复动作和正向恢复动作中的至少两个动作的开关信号。
在本发明的第七方式中，提供一种综合评价装置。综合评价装置可以具备获取通过上述记载的评价装置而与多个条件下的开关信号对应地输出的半导体器件的多个评价指标的获取部。综合评价装置可以具备将多个评价指标进行组合而推定具备半导体器件的装置的电磁噪声的综合评价部。
应予说明，上述发明内容未列举本发明的所有必要特征。另外，这些特征组的子组合也能够另外成为发明。
附图说明
图1示出评价半导体器件10的开关特性的评价电路100的构成例。
图2示出使用评价电路100来测定半导体器件10的开关特性而得到的结果的一例。
图3将本实施方式的评价装置200的构成例与评价对象的半导体器件10一同示出。
图4示出本实施方式的评价装置200的动作流程。
图5示出本实施方式的评价指标输出部230所输出的集电极-发射极间电压(Vce)的一例。
图6示出搭载了本实施方式的半导体器件10的马达驱动装置600的、测定辐射噪声的测定系统的构成例。
图7示出由图6所示的测定系统测定出的辐射噪声的一例。
图8示出搭载了本实施方式的半导体器件10的马达驱动装置600的、测定驱动马达的电信号的测定系统的构成例。
图9示出通过图8所示的测定系统对图7的辐射噪声测定时的器件的集电极-发射极间电压(Vce)进行测定、频率分析而得到的结果。
图10示出本实施方式的评价装置200的变形例。
图11示出本实施方式的评价指标输出部230将半导体器件10的导通特性作为评价指标而输出的例子。
图12将本实施方式的综合评价装置300的构成例与数据库410一同示出。
图13示出本实施方式的综合评价装置300的动作流程。
图14示出本实施方式的综合评价装置300将图11所示的多个评价指标进行组合而对辐射噪声进行综合评价所得到的结果的一例。
图15示出本实施方式的评价对象的半导体器件10所输出的电流波形的一例。
图16示出本实施方式的评价装置200以第一变形例的半导体器件10为评价对象的例子。
图17示出本实施方式的评价装置200以第二变形例的半导体器件10为评价对象的例子。
图18示出本实施方式的评价装置200以第三变形例的半导体器件10为评价对象的例子。
图19示出本实施方式的评价装置200的变形例的另一例。
符号说明
10：半导体器件
10a：第一直流电路
10b：第二直流电路
10c：第三直流电路
12a：第一器件
14a：第二器件
12b：第三器件
14b：第四器件
12c：第五器件
14c：第六器件
100：评价电路
110：电源
120：第一电容部
130：第二电容部
140：负载电抗器
150：信号供给部
200：评价装置
210：驱动条件设定部
220：检测部
230：评价指标输出部
240：存储部
250：比较部
260：评价部
300：综合评价装置
320：导电性部件
410：数据库
420：获取部
430：综合评价部
600：马达驱动装置
610：电源部
620：输入线缆
630：驱动电路
640：输出线缆
650：马达
660：天线
670：测定装置
1600：终端电阻
1900：阻抗元件
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式说明本发明，但以下的实施方式并不限定权利要求书所涉及的发明。另外，在实施方式中说明的特征的所有组合并不一定是发明的解决方案所必须的。
图1示出评价半导体器件10的开关特性的评价电路100的构成例。示出评价对象的半导体器件10包括串联连接的第一器件12和第二器件14的例子。图1示出第一器件12为二极管，第二器件14为IGBT与反向并联连接的二极管的组合的例子。通过使用图1所示的评价电路100来执行第二器件14的导通动作和关断动作等，从而能够评价半导体器件10的开关损耗和浪涌电压等。评价电路100具备电源110、第一电容部120、第二电容部130、负载电抗器140和信号供给部150。
电源110是输出直流电压VDC的直流电源。电源110与半导体器件10的两端连接。电源110例如与第一器件12的一端(阴极端子)和第二器件14的另一端(发射极端子)连接，向第一器件12和第二器件14供给直流电压。在此情况下，第一器件12的另一端(阳极端子)与第二器件14的一端(集电极端子)连接。
第一电容部120与半导体器件10并联连接，使从电源110输出的直流电压VDC平滑化。第一电容部120例如是容量CDC的电容器。作为一例，第一电容部120为电解电容器。第二电容部130与半导体器件10并联连接，抑制浪涌电压。第二电容部130例如是容量CS的电容器。第一电容部120和第二电容部130优选为容量不同的电容器，例如，容量CDC是比容量CS大的容量。
负载电抗器140与第一器件12的两端连接。作为一例，负载电抗器140具有电感L。
信号供给部150向半导体器件10供给预先设定的开关信号。信号供给部150例如具有脉冲产生装置和放大电路等，并向第二器件14的栅极端子供给脉冲式的开关信号VS。通过将该开关信号VS提供给第二器件14的栅极端子，从而切换集电极端子和发射极端子间的电连接状态(导通状态)和电切断状态(关断状态)。
以上的评价电路100能够将开关信号提供给第二器件14而使半导体器件10进行开关动作。因此，例如通过利用外部的测定装置等测定在开关动作中的集电极端子流通的集电极电流ic，从而能够获取第二器件14的开关特性。
此外，在开关动作中，通过利用外部的测定装置等测定在第一器件12流通的正向电流if，从而能够评价第一器件12的开关特性。应予说明，将第二器件14的集电极和发射极的端子间电压设为Vce2，并将第一器件12的两端电压设为Vr。接下来，对使用了评价电路100的开关特性的测定进行说明。
图2示出使用评价电路100测定半导体器件10的开关特性而得到的结果的一例。在图2中，将横轴设为时间，将纵轴设为电压值或电流值。图2示出评价电路100通过开关信号VS来切换第二器件14的导通状态和关断状态，而使第二器件14进行导通动作和关断动作的例子。
开关信号VS在时刻t1变为高电压，使第二器件14为导通状态。由于第二器件14的集电极端子和发射极端子之间变为导通，所以电流从电源110介由负载电抗器140而流向第二器件14。流向第二器件14的电流作为集电极电流ic而被观测，并从时刻t1起以大致恒定的变化率di/dt上升。这里，变化率di/dt用下式来表示。
(式1)
di/dt＝VDC/L
此外，开关信号VS在时刻t2变为低电压，使第二器件14为关断状态。这里，评价电路100可以以将第二器件14在流通了预先设定的集电极电流ic的时间点切换为关断状态的方式设定从时刻t1到时刻t2为止的时间。由此，评价电路100能够执行在预先设定的集电极电流ic的条件下的、第二器件14的关断动作。即，能够测定在预先设定的集电极电流ic的条件下使第二器件14进行关断动作的情况下的瞬态响应。
应予说明，集电极和发射极的端子间电压Vce2在第二器件14为关断状态的时刻t1之前的时间内为与直流电压VDC大致相同的电压。并且，在从时刻t1到时刻t2为止的时间，因为第二器件14为导通状态，所以端子间电压Vce2成为大致0V。此外，第一器件12在时刻t2之前的时间不流通电流，因此正向电流if成为大致0A。此外，第一器件12的两端电压Vr，在时刻t1之前为大致0V，在从时刻t1到时刻t2为止的时间，成为与直流电压VDC大致相同的电压。
在时刻t2，如果第二器件14变为关断状态，则负载电抗器140以使流通的电流继续流通的方式进行工作，因此电流从该负载电抗器140回流到第一器件12的通路。因此，第一器件12的正向电流if在时刻t2上升，且电流值随着时间逐渐减小。应予说明，将第一器件12的正向电流if在时刻t2的上升作为正向恢复动作。并且，通过在第一器件12流通有正向电流if的期间，使第二器件14为导通状态，从而能够执行该第一器件12的反向恢复动作和第二器件14的导通动作。
这里，评价电路100可以以使第二器件14在流通了预先设定的正向电流if的时间点切换为导通状态的方式设定从时刻t2到时刻t3为止的时间。由此，评价电路100能够执行在预先设定的正向电流if的条件下的、第一器件12的反向恢复动作和第二器件14的导通动作。即，能够测定在预先设定的正向电流if的条件下使第二器件14进行导通动作的情况下的第二器件14和第一器件12的瞬态响应。
这样，开关信号VS在时刻t3再次变为高电压，使第二器件14为导通状态。第二器件14的端子间电压Vce2在第二器件14为关断状态的从时刻t2到时刻t3为止的时间内为与直流电压VDC大致相同的电压，并从时刻t3起再次变为大致0V。此外，第一器件12的两端电压Vr在从时刻t2到时刻t3为止的时间内为大致0V，并从时刻t3起再次变为与直流电压VDC大致相同的电压。
应予说明，在相同的开关信号VS下，在至少部分相同的时间区域内能够观测到第一器件12的正向恢复动作和第二器件14的关断动作。同样地，在相同的开关信号VS下，在至少部分相同的时间区域内也能够观测到第一器件12的反向恢复动作和第二器件14的导通动作。
例如，考虑信号供给部150将使第二器件14进行导通动作的开关信号VS提供给第二器件14的栅极端子的情况。在此情况下，如果检测到第二器件14的集电极-发射极的端子间电压Vce2的瞬态响应，则能够观测到第二器件14的导通特性。此外，如果检测到在第一器件12流通的电流if，则能够观测到第一器件12的正向恢复特性。
同样地，考虑信号供给部150将使第二器件14进行关断动作的开关信号VS提供给第二器件14的栅极端子的情况。在此情况下，如果检测到第二器件14的集电极-发射极的端子间电压Vce2的瞬态响应，则能够观测第二器件14的关断特性。此外，如果检测到在第一器件12流通的电流if，则能够观测第一器件12的反向恢复特性。
这样，使用评价电路100测定半导体器件10的开关特性，并将例如被评价为满足预先设定的基准的合格品的半导体器件10推向市场等。然而，即使使用开关特性良好的半导体器件10来制造电力转换装置等，也会有该电力转换装置所产生的电磁噪声超过EMC标准中规定的基准值的情况。在此情况下，需要在完成了电力转换装置之后，再次进行EMC滤波器设计、包括半导体器件10的元件的重新选择、基板布线图和结构研究等，而导致产生大量的工时和成本。
因此，本实施方式的评价装置200评价半导体器件10的开关特性，并评价该半导体器件10的辐射噪声而输出评价指标。由此，能够在完成电力转换装置之前推定搭载了该半导体器件10的该电力转换装置等所产生的辐射噪声，并降低制造过程中的工时和成本。应予说明，被本实施方式的评价装置200作为评价对象的半导体器件10包括与图1所示的半导体器件10不同的器件。接下来，对这样的评价装置200进行说明。
图3将本实施方式的评价装置200的构成例与评价对象的半导体器件10一同示出。评价装置200是一部分与图1所示的评价电路100相同的构成。因此，通过使用评价装置200，能够评价在图1和图2中说明的半导体器件10的开关特性。评价装置200具备电源110、第一电容部120、第二电容部130、负载电抗器140、信号供给部150、驱动条件设定部210、检测部220、评价指标输出部230、存储部240、比较部250和评价部260。
图3所示的电源110、第一电容部120、第二电容部130、负载电抗器140和信号供给部150与图1中说明的电源110、第一电容部120、第二电容部130、负载电抗器140和信号供给部150的动作大致相同，因此，标注相同的符号。由此，这里省略他们的说明。
应予说明，在图3中，评价对象的半导体器件10具备第一串联电路10a、第二串联电路10b和第三串联电路10c。第一串联电路10a包括串联连接的第一器件12a和第二器件14a。第二串联电路10b包括串联连接的第三器件12b和第四器件14b。第三串联电路10c包括串联连接的第五器件12c和第六器件14c。即，半导体器件10包括串联连接的第一器件12a和第二器件14a以及与第一器件12a和第二器件14a的串联电路并联连接且彼此串联连接的第三器件12b和第四器件14b。此外，半导体器件10还包括与第一器件12a和第二器件14a的串联电路并联连接且彼此串联连接的第五器件12c和第六器件14c。这里，作为一例，从第一器件12a到第六器件14c为MOSFET或IGBT等半导体开关。图3示出第一器件12a到第六器件14c为IGBT，且分别反向并联连接有二极管的例子。即，负载电抗器140连接在第一器件12a的一端和另一端之间，第一器件12a的一端为集电极端子，另一端为发射极端子。应予说明，虽然省略部分图示，但第一器件12a到第六器件14c的栅极端子分别连接于信号供给部150。串联连接的各器件可以是将离散元件组合而构成的，也可以由2in1的模块构成。此外，桥接电路可以是将离散元件组合而构成的，也可以是将2in1的模块组合而构成的，还可以应用6in1的模块和/或IPM(Intelligent Power Module：智能功率模块)等。成为评价对象的器件可以构成为尽可能与构成电力用转换装置时接近。
驱动条件设定部210连接于信号供给部150，设定信号供给部150用于驱动半导体器件10的各器件的条件。驱动条件设定部210例如设定使信号供给部150向半导体器件10的各器件的栅极端子分别供给的信号的时刻和/或大小分别不同的多个驱动条件。
检测部220检测半导体器件10的电压变化。检测部220例如检测根据开关动作而变化的半导体器件10的电压变动。检测部220例如检测使半导体器件10中的第一器件12a和第二器件14a的一方进行开关动作的开关动作过程中在第三器件12b和第四器件14b之间所产生的电压变化。或者，检测部220也可以检测该开关动作过程中的第三器件12b的一端与另一端之间的集电极-发射极的端子间电压Vce3以及第四器件14b的一端与另一端之间的集电极-发射极的端子间电压Vce4中的至少一方的端子间的电压变化。此外，检测部220也可以检测该开关动作过程中在第五器件12c和第六器件14c之间所产生的电压变化。或者，检测部220也可以检测该开关动作过程中的第五器件12c的一端与另一端之间的集电极-发射极的端子间电压Vce5以及第六器件14c的一端与另一端之间的集电极-发射极的端子间电压Vce6中的至少一方的端子间所产生的电压变化。此外，检测部220也可以检测该开关动作过程中在第一器件12a和第二器件14a之间所产生的电压变化。或者，检测部220也可以检测该开关动作过程中的第一器件12a的一端与另一端之间的集电极-发射极的端子间电压Vce1以及第二器件14a的一端与另一端之间的集电极-发射极的端子间电压Vce2中的至少一方的端子间所产生的电压变化。检测部220具有电压探头，并将该电压探头电连接于第一器件12a到第六器件14c的一端和另一端。
应予说明，检测部220在使第一串联电路10a进行开关动作的过程中，检测与第一串联电路10a并联连接的第二串联电路10b和第三串联电路10c中的至少一方的电压变化。此时，检测部220可以仅检测第二串联电路10b和第三串联电路10c中的一方的电压变化，也可以检测两方的电压变化。除此之外，检测部220也可以检测进行开关动作的第一串联电路10a的电压变化。应予说明，在上述说明中，以使第一串联电路10a进行开关动作的情况为一例进行示出，但并不限于此。检测部220例如也可以在使第二串联电路10b进行开关动作的过程中，检测第一串联电路10a和第三串联电路10c中的至少一方的电压变化，也可以在使第三串联电路10c进行开关动作的过程中，检测第一串联电路10a和第二串联电路10b中的至少一方的电压变化。
评价指标输出部230基于检测部220的检测结果输出半导体器件10的辐射噪声的评价指标。评价指标输出部230将检测部220检测出的电压变化的频率分量作为辐射噪声的评价指标而输出。作为一例，评价指标输出部230具有频谱分析仪等执行频域测定的测定器，并将频域测定结果作为评价指标而输出。此外，评价指标输出部230具有示波器等时域测定器，并对时域测定结果进行傅里叶变换而变换为频域数据，作为评价指标而输出。评价指标输出部230将评价指标提供给存储部240和比较部250。
存储部240存储评价指标输出部230所输出的评价指标。存储部240例如与该评价装置200所评价的评价对象的半导体器件10关联地存储评价指标。作为一例，存储部240可以存储该评价装置200进行评价而输出的过去的评价指标，并作为评价指标的数据库而发挥功能。应予说明，存储部240可以设置于该评价装置200的内部或外部。此外，存储部240也可以被设为介由网络等与评价装置200的主体连接的数据库。
比较部250将评价指标输出部230本次输出的评价指标与存储于存储部240的针对与半导体器件10不同的基准器件的过去的评价指标进行比较。这里，在半导体器件10为对基准器件进行了改良的器件的情况下，比较部250将改良前的基准器件的评价指标与改良后的半导体器件10的评价指标进行比较。
评价部260根据比较部250的比较结果来评价半导体器件10的辐射噪声的相对强度变化。评价部260输出评价结果。评价部260可以将评价结果输出到显示装置等，还可以将评价结果输出到外部的数据库等。此外，评价部260也可以将评价结果以数据表等预先设定的形式输出。
以上的本实施方式的评价装置200执行图1和图2中说明的半导体器件10的开关动作而对图3所示的评价对象的半导体器件10的辐射噪声进行评价。接下来，对评价装置200进行的半导体器件10的评价动作进行说明。
图4示出本实施方式的评价装置200的动作流程。评价装置200执行图4所示的从S410到S460的动作而对评价对象的半导体器件10的辐射噪声进行评价。
首先，使与检测部220的电压探头电连接的半导体器件10执行开关动作(S410)。例如，信号供给部150按照由驱动条件设定部210设定的条件使半导体器件10进行开关动作。信号供给部150例如将图2所示的开关信号VS提供给第二器件14a的栅极端子，并将关断信号提供给第一器件12a的栅极端子，从而执行第一器件12的正向恢复动作和反向恢复动作以及第二器件14的导通动作和关断动作这样的开关动作。应予说明，如上所述，信号供给部150也连接于第三器件12b到第六器件14c的栅极端子，并按照由驱动条件设定部210设定的条件将下表的从情况1到情况9的任一信号提供给各个栅极端子。
表1
第三器件 第四器件 第五器件 第六器件
情况1 关断信号 关断信号 关断信号 关断信号
情况2 Vs 关断信号 Vs 关断信号
情况3 Vs 关断信号 关断信号 Vs
情况4 关断信号 Vs Vs 关断信号
情况5 关断信号 Vs 关断信号 Vs
情况6 关断信号 关断信号 Vs 关断信号
情况7 关断信号 关断信号 关断信号 Vs
情况8 Vs 关断信号 关断信号 关断信号
情况9 关断信号 Vs 关断信号 关断信号
然后，在半导体器件10的开关动作过程中，检测部220检测该半导体器件10的第二串联电路10b的电压变化(S420)。此时，检测部220可以检测第三器件12b和第四器件14b之间所产生的电压变化，也可以检测第三器件12b和第四器件14b中的至少一方所产生的电压变化。此外，检测部220可以检测半导体器件10的第三串联电路10c的电压变化。此时，检测部220可以检测第五器件12c和第六器件14c之间所产生的电压变化，也可以检测第五器件12c和第六器件14c中的至少一方所产生的电压变化。此外，检测部220可以检测半导体器件10的第一串联电路10a的电压变化。此时，检测部220可以检测第一器件12a和第二器件14a之间所产生的电压变化，也可以检测第一器件12a和第二器件14a中的至少一方所产生的电压变化。
应予说明，在半导体的开关动作中，有IGBT的导通、IGBT的关断、以及二极管的正向恢复、二极管的反向恢复，其中反向恢复的动作速度快，因此特别是在10MHz以上的频带中对辐射噪声的影响大。反向恢复是在发出了半导体器件的导通指令时，即向开关元件的栅极端子施加了VS时产生的。因此，优选以包括产生该反向恢复时的电压的形式来获取数据。
此外，可以同时测定多个器件的电压。进一步地，也可以检测使用了这些多个测定值的运算结果。例如，由于在10MHz附近以下的频带中在IGBT的关断时有产生高辐射噪声的倾向，因此，在评价该频带中的辐射噪声的情况下，可以以包括IGBT的关断时的方式获取数据。
此外，在上述说明中，以使第二器件14a进行开关动作的情况为一例进行示出，但也可以使第一器件12a、第三器件12b、第四器件14b、第五器件12c和第六器件14c等其他器件进行开关动作。
接下来，计算电压变化的频率分量(S430)。例如，评价指标输出部230对检测部220检测出的半导体器件10的电压变化，即电压波形进行频率变换而计算出频率分量。此外，评价指标输出部230可以具有频谱分析仪等频域测量装置，观测电压变化的频率分量。
接下来，基于电压变化，输出辐射噪声的评价指标(S440)。例如，评价指标输出部230将计算出的电压变化的频率特性作为辐射噪声的评价指标而输出。这里，作为一例，评价指标为从30MHz到1GHz这样的预先设定的频带中的频率特性的计算结果。评价指标输出部230将评价指标输出到存储部240而进行存储。此外，评价指标输出部230将该评价指标提供给比较部250。此外，评价指标输出部230可以将该评价指标作为半导体器件10的数据表的一部分而进行输出。
接下来，将针对半导体器件10输出的评价指标与过去针对与半导体器件10不同的基准器件输出的评价指标进行比较(S450)。例如，比较部250从存储部240读取过去的评价指标，并将评价指标输出部230所输出的评价指标与过去的评价指标进行比较。作为一例，比较部250计算出预先设定的频带中的评价指标的差谱。
接下来，根据比较结果，评价半导体器件10的辐射噪声的相对强度变化(S460)。评价部260例如可以将差谱作为相对强度变化。此外，评价部260可以将差谱中的与预先设定的频率对应的值作为相对强度变化。此外，评价部260可以将在差谱中与预先设定的多个频率对应的值的平均值作为相对强度变化。
评价部260将相对强度变化作为评价结果而进行输出。评价部260可以针对半导体器件10的开关动作的每个种类，输出评价结果。作为一例，在基准器件为过去搭载于装置等的器件的情况下，相对强度变化成为根据将半导体器件10搭载于该装置等而变化的相对辐射电场强度的指标。此外，在基准器件为与半导体器件10大致相同的器件的情况下，相对强度变化成为器件的制造偏差或随时间的变化、器件实际安装的结构的差异等指标。
本实施方式的评价装置200通过以上的动作流程，能够对半导体器件10的辐射噪声进行评价并输出。应予说明，对于以上的评价装置200，以将与过去的评价指标的差值即相对强度变化作为评价结果而进行输出为例进行了说明，但并不限定于此。评价装置200也可以输出由评价指标输出部230计算出的表示绝对频谱的评价指标。此外，在评价装置200为输出评价指标的装置的情况下，也可以不具备比较部250和评价部260。
图5示出本实施方式的评价指标输出部230所输出的集电极-发射极间电压(Vce)的一例。在本图中，纵轴以[dBμV]为单位来表示集电极-发射极间电压，横轴以[MHz]为单位来表示从1MHz到1GHz为止的范围内的频率。在本图中，波形510示出在将开关信号VS提供给第二器件14a的栅极端子，将关断信号提供给第一器件12a的栅极端子，并将表1的情况1的信号分别提供给从第三器件12b到第六器件14c的栅极端子的情况下的第三器件12b的集电极-发射极间电压。此外，波形520示出相同条件下的第一器件12a的集电极-发射极间电压。此外，波形530示出相同条件下的第二器件14a的集电极-发射极间电压。并且，波形540示出将半导体器件10搭载于逆变器而使其在各种条件下动作的情况下的在集电极-发射极间测定的电压的最大值。如后所述，从半导体器件10的开关波形变换的频率分量与辐射噪声有相关性。因此，越能够获得与波形540接近的特性，则越能够推定与实际的辐射噪声接近的辐射噪声。这里，波形510为第三器件12b的集电极-发射极间电压，在该桥臂中不存在进行开关的元件。然而，在20MHz附近，成为比包括进行开关的元件的桥臂的第一器件12a的波形520、第二器件14a的波形530高的值，能够获得更接近于表示逆变器搭载时的测定值的波形540的特性。这是由于器件周边产生的非预期的杂散电容等微小电路所带来的影响。根据本实施方式的评价装置200，通过对不包括进行开关的元件的桥臂中的电压变化进行评价，能够更准确地评价器件的辐射噪声并进行输出。在噪声对策中，掌握例如图5的20MHz附近产生的那样的高峰是非常重要的，通过使用该指标，能够实施更有效的噪声对策。
图6示出搭载了本实施方式的半导体器件10的马达驱动装置600的、测定辐射噪声的测定系统的构成例。马达驱动装置600是搭载了半导体器件10的装置的一例。马达驱动装置600具备电源部610、输入线缆620、驱动电路630、输出线缆640和马达650。
电源部610是交流电源。电源部610可以具有电源阻抗稳定电路(LISN)。输入线缆620将电源部610所输出的交流电压传输到驱动电路630。驱动电路630生成驱动马达650的电信号。驱动电路630例如通过整流电路对电源部610的交流电压进行整流，并将整流后的信号提供给逆变器电路而生成该电信号。输出线缆640将驱动电路630所输出的电信号传输到马达650。马达650根据该电信号进行旋转。
在这样的马达驱动装置600的驱动电路630搭载有本实施方式的半导体器件10。例如，图6的器件S1为第一器件12a，器件S4为第二器件14a。此外，也可以是器件S2为第一器件12a，器件S5为第二器件14a。此外，也可以是器件S3为第一器件12a，器件S6为第二器件14a。半导体器件10可以作为驱动电路630的逆变器电路的一部分而搭载。这样的半导体器件10由于根据电信号而进行开关动作，所以根据该动作而产生辐射噪声。
天线660和测定装置670测定这样的辐射噪声。天线660接收在空间传播的辐射噪声。天线660配置在与马达驱动装置600分开了预先设定的距离的位置。测定装置670接收天线660所接收到的接收信号，并将该接收信号变换为频域而进行输出。测定装置670可以测定比马达650的旋转频率高的频率范围。测定装置670可以是频谱分析仪等。
图7示出由图6所示的测定系统测定出的辐射噪声的一例。图7示出在以不同的两个条件来驱动半导体器件10的情况下观测到的辐射噪声。例如，如果将半导体器件10从驱动条件A变更为驱动条件B，则可知从30MHz到100MHz的频率范围的辐射电场强度降低2dB至6dB左右。
图8示出搭载了本实施方式的半导体器件10的马达驱动装置600的、测定驱动马达的电信号的测定系统的构成例。在图8所示的测定系统中，对与图6所示的测定系统的动作大致相同的部件标注相同的符号，并省略说明。马达驱动装置600是与图6所示的搭载了半导体器件10的装置大致相同的装置。
在图8中，测定装置670测定驱动电路630所输出的驱动马达650的电信号。测定装置670测定由马达驱动装置600驱动马达650的过程中的、半导体器件10的开关电压波形。
图9示出通过图8所示的测定系统对图7的辐射噪声测定时的器件的集电极-发射极间电压(Vce)进行测定，并进行频率分析而得到的结果。例如，如果将半导体器件10从驱动条件A变更为驱动条件B，则可知从30MHz到100MHz的频率范围的辐射电场强度有降低2dB至6dB左右的倾向。
这样，如果对图7和图9的测定结果进行比较，则能够确定在例如30MHz到500MHz的频率范围内，驱动条件A和驱动条件B的变更前后的相对变化值示出了同样的倾向。即，可知从半导体器件10的开关波形变换的频率分量与辐射噪声有相关性，能够基于该半导体器件10的开关波形掌握辐射噪声的相对值。此外，可知通过预先测定这样的相关性，能够基于半导体器件10的开关波形掌握辐射噪声的辐射电场强度。
此外，如前所述，通过图8所示的测定系统而在以各种驱动条件使其动作的情况下的集电极-发射极间测定的电压的最大值为图5的波形540。因此，根据本实施方式的评价装置200，通过分析表示与该波形540接近的特性的器件的电压变化，即不存在进行开关的元件的桥臂中的电压变化，能够评价每个开关特性的噪声产生量。
以上的本实施方式的评价装置200，对根据执行半导体器件10的导通动作、关断动作、反向恢复动作和正向恢复动作而得到的开关电压波形的频率特性来评价辐射噪声的情况进行了说明。应予说明，将与导通动作、关断动作、反向恢复动作和正向恢复动作对应而得到的开关电压波形的频率特性分别设为导通特性、关断特性、反向恢复特性和正向恢复特性。
这里，如图5所示，由评价装置200得到的开关电压波形的频率特性得到电压根据开关动作而不同的结果。特别地，在成为辐射噪声的限制对象的30MHz以上的频率，反向恢复特性与其他特性相比有时会成为更大的电压。因此，评价装置200优选至少执行包括半导体器件10的反向恢复动作的开关动作而输出评价指标。
此外，有时如果得知四个特性中的至少两个特性，则其他特性能够类推。因此，评价装置200优选执行包括半导体器件的导通动作、关断动作、反向恢复动作和正向恢复动作中的至少两个动作在内的开关动作而输出评价指标。应予说明，在此情况下，更优选的是，至少两个动作中的一个动作为反向恢复动作。
此外，有时四个特性中的导通特性会成为与其他特性相比仅次于反向恢复特性大的电压。因此，评价装置200更优选执行至少包括半导体器件10的反向恢复动作和导通动作在内的开关动作而输出评价指标。如上所述，信号供给部150可以供给使得执行半导体器件10的导通动作、关断动作、反向恢复动作和正向恢复动作中的一个或者至少两个动作的开关信号。由此，评价装置200能够缩短评价时间，此外，能够节省评价的工时等。
以上的本实施方式的评价装置200，对观测串联连接的第三器件12b和第四器件14b之间以及第五器件12c和第六器件14c之间的电压变化的例子进行了说明。除此之外或者取而代之地，评价装置200也可以观测第一器件12a和第三器件12b之间的电压变化、第一器件12a和第五器件12c之间的电压变化、以及第三器件12b和第五器件12c之间的电压变化。这些电压与桥接电路的输出电压相当，成为还考虑了器件周边的微小电路所带来的影响的波形。评价装置200也可以观测该高频波动分量而评价半导体器件10的辐射噪声。
进一步地，除了上述之外或者取而代之地，评价装置200也可以观测第一器件12a和第二器件14a中的至少一方、或者第三器件12b和第四器件14b中的至少一方、或者第五器件12c和第六器件14c中的至少一方的电压变化。即，检测部220电连接于第一器件12a的一端和第二器件14a的另一端，并检测第一器件12a和第二器件14a的两端电压的电压变化。
这样的第一器件12a到第六器件14c的两端电压成为在电源110供给的直流电压VDC上叠加与开关动作对应的高频波动分量ΔVDC而得的波形。评价装置200可以观测该高频波动分量ΔVDC而评价半导体器件10的辐射噪声。
应予说明，在使半导体器件10进行导通动作而观测了高频波动分量ΔVDC的情况下，观测到第一器件12a的反向恢复特性和第二器件14a的导通特性叠加后的电压变化。即，在此情况下，高频波动分量ΔVDC与第一器件12a的反向恢复特性和第二器件14a的导通特性中的电压更大的一方的特性具有相关性。
同样地，在使半导体器件10进行关断动作而观测了高频波动分量ΔVDC的情况下，观测到第一器件12a的正向恢复特性和第二器件14a的关断特性叠加后的电压变化。即，在此情况下，高频波动分量ΔVDC与第一器件12a的正向恢复特性和第二器件14a的关断特性中的电压更大的一方的特性具有相关性。
因此，评价装置200通过例如使半导体器件10进行导通动作和关断动作而各观测一次高频波动分量ΔVDC，从而能够观测四个开关特性中的电压更大的两个开关特性。此外，由于该高频波动分量ΔVDC的测定是不包括DC成分的频率特性的观测，所以通过基于AC耦合器的测量或者在检测部220与评价指标输出部230之间插入高通滤波器，从而能够容易地提取ΔVDC分量。因此，评价装置200能够增大S/N和动态范围而测定高频波动分量ΔVDC。
以上的本实施方式的评价装置200，对观测开关动作过程中的半导体器件10的电压变化的情况进行了说明。这里，有时在半导体器件10的杂散电容流通的电流会成为辐射噪声源。例如，在将冷却片安装于半导体器件10的情况下，在该冷却片的一部分导电性部件与半导体器件10之间形成杂散电容，在该杂散电容流通的电流产生辐射噪声。
在这样的情况下，评价装置200通过获取考虑了由杂散电容产生的噪声的观测结果，从而能够更准确地执行相对的辐射噪声的评价。接下来，对这样的评价装置200进行说明。
图10示出本实施方式的评价装置200的变形例。在本变形例的评价装置200中，对与图3所示的本实施方式的评价装置200的动作大致相同的部件标注相同的符号，并省略说明。本变形例的评价装置200还具备导电性部件320和第三电容部330。
导电性部件320是调节半导体器件10的温度的温度调节部的一部分。例如，导电性部件320是加热器、冷却装置和散热片中的至少一个的一部分。
此外，导电性部件320具有稳定地保持半导体器件10的环境温度的功能。因此，导电性部件320优选直接固定于半导体器件10。由此，能够将半导体器件10和导电性部件320之间的杂散电容和接触电阻保持在大致恒定的稳定值。
并且，评价装置200以固定在配置有半导体器件10的基板的导电性部件320的电位为基准电位，观测导电性部件320与半导体器件10之间的电压变化。例如，检测部220的电压探头的一个端子电连接于导电性部件320，另一个端子电连接于第一器件12a和第二器件14a之间、第三器件12b和第四器件14b之间以及第五器件12c和第六器件14c之间，检测第二器件14a、第四器件14b以及第六器件14c的集电极的端子电压变化，即第一器件12a、第三器件12b以及第五器件12c的发射极的端子电压变化。此外，也可以是检测部220的电压探头的一个端子电连接于导电性部件320，另一个端子电连接于第一器件12a、第三器件12b以及第五器件12c的集电极端子侧的一端，或者第二器件12a、第四器件14b以及第六器件14c的发射极侧，检测第一器件12a和第二器件14a的两端电压的电压变化、第三器件12b和第四器件14b的两端电压的电压变化或者第五器件12c和第六器件14c的两端电压的电压变化。即，检测部220检测第一器件12a和第二器件14a之间与导电性部件320之间、第三器件12b和第四器件14b之间与导电性部件320之间、第五器件12c和第六器件14c之间与导电性部件320之间、第一器件12a的集电极端子与导电性部件320之间、第三器件12b的集电极端子与导电性部件320之间、第五器件12c的集电极端子与导电性部件320之间、第二器件14a的发射极端子与导电性部件320之间、第四器件14b的发射极端子与导电性部件320之间以及第六器件14c的发射极端子与导电性部件320之间的至少任一方的电压变化。
如上所述，本变形例的评价装置200使半导体器件10和导电性部件320之间的杂散电容稳定化。此外，导电性部件320由于用于温度的稳定化，所以优选增大表面积，能够使得大于其他通路的杂散电容。此外，这样的杂散电容成为供作为辐射噪声的原因的共模电流流通的通路。因此，评价装置200能够使由杂散电容产生的噪声和共模电流稳定化而输出再现性更高的评价指标。
此外，本变形例的评价装置200可以具备与半导体器件分别并联连接的多个电容部，多个电容部中的至少一个电容部具有串联连接的多个电容元件。图10所示的评价装置200示出第三电容部330具有第一电容元件332和第二电容元件334的例子。这里，第一电容元件332和第二电容元件334之间可以连接于未图示的基准电位。
第三电容部330是用作使辐射噪声降低的EMC滤波器的已知电路。评价装置200通过设置这样的电路，能够接近实际搭载半导体器件10的电路构成，且输出精度更高的评价结果。评价装置200除了第三电容部330以外，也可以还设置同种和/或不同种类的EMC滤波器等。
以上的本实施方式的评价装置200，对使半导体器件10进行开关动作而能够评价半导体器件10的辐射噪声的情况进行了说明。然而，在将半导体器件10实际搭载于装置等的情况下，有时该半导体器件10的开关电流会时刻发生变化。辐射噪声由于根据这样的开关电流而变化，所以有时成为与评价装置200所输出的评价指标相比不同的效果。
图11示出本实施方式的评价指标输出部230将半导体器件10的导通特性作为评价指标而输出的例子。这里，评价指标是在根据多个开关信号VS而使在半导体器件10流通的开关电流变化的情况下的导通特性。图11示出开关电流为0A的情况下的比较对象的导通特性、以及与预先设定的电流值为A、B和C的情况下的三种开关电流对应的三个导通特性。
如果比较四个波形，则可知电压根据开关电流值而非线性地变化。例如，在不同频率下，会产生成为最大值的电流条件不同的情况。作为一例，在10MHz下，开关电流为C的电流条件成为最大值，另一方面，在20MHz下，开关电流为A的电流条件成为最大值。因此，在半导体器件10的开关电流变化的情况下，通过根据该驱动电流的变化来组合多个评价对象，从而能够根据该开关电流来推定所产生的辐射噪声。接下来，对这样的综合评价装置300进行说明。
图12将本实施方式的综合评价装置300的构成例与数据库410一同示出。数据库410存储评价装置200所输出的评价指标。数据库410优选存储在半导体器件10的多个不同的开关动作中，在分别不同的多个开关信号的条件下输出的评价指标。应予说明，数据库410可以是评价装置200的存储部240。
综合评价装置300利用这样的评价指标对具备半导体器件10的装置所放出的辐射噪声进行综合评价。这里，将图6所示那样的搭载了半导体器件10的装置称为搭载装置。综合评价装置300具备获取部420和综合评价部430。
获取部420获取由评价装置200以与不同的多个条件下的开关信号对应的方式输出的半导体器件10的多个评价指标。获取部420例如介由网络等从数据库410获取评价指标。此外，获取部420可以与数据库410直接连接，并获取评价指标。此外，获取部420还可以获取驱动半导体器件10的驱动信号的信息。
综合评价部430根据驱动半导体器件10的驱动信号，来组合多个评价指标而对搭载装置的辐射噪声进行综合评价。综合评价部430例如针对每个预先设定的频率，将多个评价指标的与该频率对应的电压相加而计算出辐射噪声的评价结果。此外，综合评价部430也可以针对每个预先设定的频率，计算出多个评价指标的与该频率对应的电压的平均值或最大值，从而计算出辐射噪声的评价结果。综合评价部430输出所计算出的评价结果。
图13示出本实施方式的综合评价装置300的动作流程。综合评价装置300执行图13所示的从S510到S530的动作，对在搭载装置中半导体器件10所放出的辐射噪声进行综合评价。
首先，获取驱动半导体器件10的驱动信号(S510)。获取部420从数据库410等获取搭载装置驱动半导体器件10的驱动信号的信息。取而代之地，获取部420也可以与搭载装置连接，并从搭载装置获取驱动信号的信息。取而代之地，获取部420也可以由搭载装置的设计者或使用者等综合评价装置300的用户来输入驱动信号的信息。
接下来，获取由评价装置200以与不同的多个条件下的开关动作对应的方式输出的半导体器件10的多个评价指标(S520)。获取部420与半导体器件10的驱动信号对应地获取多个评价指标的组合。获取部420例如根据驱动信号的极性和大小等来获取对应的评价指标。此外，获取部420可以根据驱动信号随时间的变化来获取对应的评价指标。此外，获取部420可以将与驱动信号随时间的变化对应的权重与评价指标相乘而计算出多个评价指标。
接下来，综合评价部430根据驱动半导体器件10的驱动信号，将获取部420所获取的多个评价指标组合而对搭载装置的辐射噪声进行综合评价(S530)。综合评价部430所使用的评价指标的组合是例如半导体器件10的多个评价指标的最大值或和。此外，综合评价部430所使用的评价指标的组合可以是半导体器件10的多个评价指标的平均值。综合评价部430所使用的评价指标的组合可以是多个评价指标的最大值或和、以及平均值。
例如，国际无线电干扰特别委员会(CISPR)等制定的电子设备的传导噪声和辐射噪声的标准以准峰值和平均值等进行了定义。因此，为了与这样的标准值对应，综合评价部430可以使用多个评价指标的最大值和平均值对辐射噪声进行综合评价并进行输出。在此情况下，例如能够根据所输出的该最大值和平均值的差值的大小关系等在一定程度上预测准峰值。
此外，综合评价部430所使用的评价指标的组合也可以是将与半导体器件10输出的电流对应的多个权重分别与半导体器件10的多个评价指标中的对应的评价指标相乘之后计算出的平均值。
如上所述，综合评价装置300根据驱动半导体器件10的驱动信号，将预先精度良好地评价而得的评价指标进行组合而计算出辐射噪声的推定值，因此能够对辐射噪声进行综合评价。本实施方式的综合评价装置300获取观测由各种条件下的开关动作所引起的半导体器件10的电压变化而评价出的多个评价指标中的、与半导体器件10被组装到装置时的输出电流和/或开关电流对应的评价指标并将其进行组合。由此，能够使用对与半导体器件10的电压变化对应的辐射噪声分别进行评价而得的评价指标，因此，综合评价装置300能够推定更准确的辐射噪声。
图14示出本实施方式的综合评价装置300将图11所示的多个评价指标进行组合而对辐射噪声进行综合评价所得到的结果的一例。图14是综合评价部430将多个评价指标的最大值与平均值进行组合而采用并进行输出的结果的一例。即，在图14中，表示为“最大值”的波形示出图11所示的四个导通特性的每个频率的最大值。此外，表示为“平均值”的波形示出图11所示的四个导通特性的每个频率的平均值。
基于辐射噪声的这样的推定结果，能够进一步预测准峰值的倾向。例如，可知在30MHz到60MHz为止的频率范围内，以平均值和最大值示出的两个波形的每个频率的电压的差值为6dB以下。由此，由于在该频率范围内的辐射噪声的峰值和平均值为大致相同程度的强度等级，因此能够预测到该频率范围内的准峰值为与峰值相同程度的高强度等级。
此外，可知在100MHz到140MHz为止的频率范围内，以平均值和最大值示出的两个波形的每个频率的电压的差值成为6dB至10dB左右。由此，由于在该频率范围内的辐射噪声的峰值与平均值的差大，因此能够预测到该频率范围内的准峰值为与平均值相同程度的低强度等级。
如上所述，由于综合评价装置300能够将多个评价指标进行组合而对辐射噪声进行综合评价，因此能够基于综合评价结果来预测限制对象设备的辐射噪声等级。此外，综合评价装置300也能够对与更复杂的驱动信号对应的辐射噪声进行综合评价。
图15示出在将装置设为例如三相逆变器装置的情况下，对一相的半周期内的输出电流波形进行了标准化的例子。图15中示出横轴为进行了标准化的时间轴，纵轴为驱动信号标准化后的振幅值。由于输出电流为正弦波信号的一部分，所以图15的作为时间轴的横轴以将相位为180°的时刻设为100％的进行了标准化的相位进行示出。
如图15所示，作为一例，在输出电流的极性为正的情况下，获取部420获取根据半导体器件10的导通动作而输出的评价指标。此外，获取部420可以在与正弦波的振幅的峰值对应的条件下获取评价装置200所输出的评价指标。此外，获取部420可以在与正弦波的振幅值的峰值最接近的条件下获取评价装置200所输出的评价指标。获取部420例如将与输出电流对应的权重与获取到的评价指标相乘而获取多个评价指标。
作为一例，获取部420根据振幅值将输出电流划分为多个区域。图15示出将输出电流的振幅等分为以峰值为1的情况下的0～0.25、0.25～0.5、0.5～0.75以及0.75～1这四个区域的例子。并且，获取部420计算出各区域中的驱动信号的时间轴的占有率。例如，就振幅强度为0～0.25的区域而言，输出电流占有时间轴的最初的上升区域和最后的下降区域。即，就振幅强度为0～0.25的区域而言，输出电流相对于100％的整个相位区域占有16％的相位区域，因此，将占有率设为16％。
同样地，获取部420将振幅强度为0.25～0.5的区域的占有率设为17％，将振幅强度为0.5～0.75的区域的占有率设为21％，将振幅强度为0.75～1的区域的占有率设为46％。这样的占有率的分布能够直接替换为三相逆变器动作中的开关电流的产生频率，因此，获取部420能够计算出与占有率对应的多个评价指标。
即，获取部420通过将0.16与根据输出电流的振幅值的峰值而获取的成为基准的评价指标的每个频率的电压相乘，从而计算出振幅强度为0～0.25的区域的第一评价指标。此外，获取部420通过将0.17与该成为基准的评价指标相乘，从而计算出振幅强度为0.25～0.5的区域的第二评价指标。同样地，获取部420将0.21和0.46分别与成为该基准的评价指标相乘，从而计算出振幅强度为0.5～0.75的区域的第三评价指标和振幅强度为0.75～1的区域的第四评价指标。综合评价部430将从第一评价指标到第四评价指标的四个评价指标的每个频率的平均值作为辐射噪声的综合评价值而计算出。综合评价部430输出所计算出的综合评价值。
如上所述，本实施方式的综合评价装置300根据输出电流来使用考虑了开关电流的产生频率的多个评价指标，因此能够与各种输出电流对应地更准确地综合评价辐射噪声。应予说明，在本实施方式中，对将输出电流的振幅等分为四个区域的例子进行了说明，但并不限于此。驱动信号的振幅的划分数量可以设定为各种划分数量。此外，与评价指标相乘的权重等也能够根据驱动信号来调整。
图16示出本实施方式的评价装置200以第一变形例的半导体器件10为评价对象的例子。在本图中，对具有与图3相同的功能和结构的部件标注相同的符号，并且以下除了区别点之外省略说明。在本图中，在评价装置200作为评价对象的半导体器件10连接有终端电阻1600。终端电阻1600具有第一终端电阻1600b和第二终端电阻1600c。第一终端电阻1600b的一端连接于第三器件12b和第四器件14b之间，另一端连接于基准电位。第二终端电阻1600c的一端连接于第五器件12c和第六器件14c之间，另一端连接于基准电位。本实施方式的评价装置200可以将如此利用已知的阻抗将第二串联电路10b的中点和第三串联电路10c的中点终止的半导体器件10作为评价对象。
图17示出本实施方式的评价装置200以第二变形例的半导体器件10为评价对象的例子。在本图中，对具有与图3相同的功能和结构的部件标注相同的符号，并且以下除了区别点之外省略说明。在本图中，评价装置200作为评价对象的半导体器件10介由电感器分别将第一器件12a和第二器件14a之间、第三器件12b和第四器件14b之间以及第五器件12c和第六器件14c之间连接成星形。
图18示出本实施方式的评价装置200以第三变形例的半导体器件10为评价对象的例子。在本图中，对具有与图3相同的功能和结构的部件标注相同的符号，并且以下除了区别点之外省略说明。在本图中，评价装置200作为评价对象的半导体器件10介由电感器分别将第一器件12a和第二器件14a之间、第三器件12b和第四器件14b之间以及第五器件12c和第六器件14c之间连接成三角形。在三相交流电路中，广泛使用将三相的各相连接成星形和三角形的构成。如图17、图18所示，评价装置200可以将星形连接和三角形连接的半导体器件10作为评价对象。此外，评价装置200也可以将能够用开关切换星形连接和三角形连接的半导体器件10作为评价对象。这样，评价装置200在与实际使用相同的那样的负载条件下对辐射噪声进行评价，因此，能够更忠实地再现实际使用时所产生的辐射噪声。
应予说明，在如图17、图18所示连接的情况下，驱动条件设定部210可以限制驱动半导体器件10的条件。例如，在向第二器件14a的栅极端子提供开关信号VS，并向第一器件12a的栅极端子提供关断信号的情况下，向第三器件12b和第五器件12c这两者的栅极端子提供关断信号的事例中，存在从电源110的+侧朝向第二器件14a的集电极端子的连接断开的状况。此外，例如，在使第二器件14a进行关断动作的情况下，向第三器件12b和第五器件12c这两者的栅极端子提供关断信号的事例中，存在流通电感器L的电流的回流通路断开的状态。因此，在评价如图17、图18所示地连接的半导体器件10的情况下，驱动条件设定部210可以将能够成为电流的通路如此断开的状况的驱动条件除外而使半导体器件10进行开关动作。或者，驱动条件设定部210可以限制在使第二器件14a进行开关动作的前一阶段的驱动半导体器件10的条件。例如，驱动条件设定部210可以在使第二器件14a导通前，将即使在使第二器件14a导通的情况下也继续流通的那样的电流预先在电感器L流通的条件设定在进行开关动作的前一阶段。例如，驱动条件设定部210可以在使第二器件14a导通的前一阶段，控制半导体器件10，使得在电感器L产生从M2朝向M1的电流和从M3朝向M1的电流中的至少一方，并以在该状态下使第二器件14a导通的方式设定驱动条件。具体地，通过从第一器件12a至第六器件14c全部处于关断状态的初始状态使第三器件12b和第五器件12c导通，从而使电流在第三器件12b或第五器件12c、电感器L和与第一器件12a反向并联连接的二极管的通路上流通。之后，可以通过使第二器件14a导通而使第一器件12a进行反向恢复动作。应予说明，对于除了第一器件12a以外的构成上桥臂的第三器件12b和第五器件12c，或者对于使构成下桥臂的第二器件14a、第四器件14b和第六器件14c进行反向恢复动作的条件，由于对称性而成为同样的条件，因此省略说明。
图19示出本实施方式的评价装置200的变形例的另一例。在本图中，对具有与图10相同的功能和结构的部件标注相同的符号，并且以下除了区别点之外省略说明。在本图中，评价装置200还具备阻抗元件1900。阻抗元件1900具有第一阻抗元件1900x和第二阻抗元件1900y。第一阻抗元件1900x的一端连接于第三电容部330的中点，另一端连接于基准电位。第二阻抗元件1900y的一端连接于导电性部件320，另一端连接于基准电位。由此，评价装置200可以代替电容元件，或者在电容元件的基础上，在30MHz以上的频率设置已知的阻抗元件。此外，可以在30MHz以上的频率介由已知的阻抗元件将导电性部件320与基准电位之间连接。
如上所述，本实施方式的评价装置200和综合评价装置300能够在将半导体器件10搭载于装置等之前的阶段，评价搭载于该装置的情况下的辐射噪声。此外，即使驱动半导体器件10的驱动信号复杂，综合评价装置300也能够通过将评价装置200所输出的评价指标进行组合来对辐射噪声进行综合评价。
此外，通过将评价装置200所输出的评价指标作为该半导体器件10的数据表而进行输出，从而能够提供使装置设计变得容易的有意义的信息。应予说明，在此情况下，评价装置200优选将评价指标与针对过去的器件的评价结果一同输出。由此，例如，能够容易地掌握是相对于过去使用的器件以何种程度降低或增大辐射噪声的指标，并能够顺畅地执行装置设计。
以上，对根据评价装置200所输出的评价指标来评价辐射噪声的例子进行了说明，但也可以使用相同的方法来评价传导噪声。应予说明，传导噪声与辐射噪声的被国际标准所限制的频带是不同的，传导噪声的限制对象上限频率通常被设定为比辐射噪声低的30MHz、108MHz等。因此，可以根据限制对象单独地设定辐射噪声与传导噪声的评价对象频率。
作为装置设计的例子，预先以满足国际标准的方式确定半导体器件的驱动条件或确定驱动电路常数。具体地，作为驱动条件为输入到半导体器件的栅极端子的栅极电压值与时间之间的关系等。此外，作为驱动电路常数为栅极电阻值、栅极布线的电感值、电容值、所使用的电源的规格等。进一步地，例如在半桥电路的下桥臂中的半导体器件的导通时所产生的辐射噪声占主导地位时，调整下桥臂中的半导体器件的驱动条件或驱动电路常数等。作为装置的结构，可列举在辐射噪声占主导地位的半导体器件与印刷基板之间设置屏蔽板、根据辐射噪声的强弱来确定装置内的配置、向装置壳体设置屏蔽板、连接到大地等。
在半导体器件的设计中，可以调整器件的内部电阻值等。此外，在搭载有半导体器件的模块设计中，可以进行绝缘基板、树脂绝缘基板等的层数、以及所形成的电路图案形状、厚度、电流通路等的调整，进一步地可以进行绝缘基板等使用的绝缘板的厚度、材料的调整，在形成于半导体器件的表面电极上接合的布线(导线、引线框架等)的形状、尺寸、材料的调整等，模块所使用的框体(壳体)的形状、材料的调整等。
应予说明，在本实施方式中，将评价装置200和综合评价装置300作为分别独立的装置进行了说明，但并不限于这样的构成。评价装置200和综合评价装置300例如也可以构成为一个装置。此外，评价装置200和/或综合评价装置300中的至少一部分可以由计算机等构成。
以上的本发明的各种实施方式可以参照流程图和框图来记载。流程图和框图中的框可以表示为(1)执行操作的过程的步骤、或(2)具有执行操作的功能的装置的“部”。特定的步骤和“部”可以通过专用电路、与存储在计算机可读存储介质上的计算机可读指令一同提供的可编程电路、和/或与存储在计算机可读存储介质上的计算机可读指令一同提供的处理器来实现。
应予说明，专用电路可以包括数字和/或模拟硬件电路，此外，可以包括集成电路(IC)和/或分立电路。可编程电路可以包括例如现场可编程门阵列(FPGA)和可编程逻辑阵列(PLA)等那样的进行逻辑或、逻辑异或、逻辑与非、逻辑或非和其他逻辑运算并包括触发器、寄存器以及存储器元件的可重构的硬件电路。
计算机可读存储介质可以包括能够存储由适当的器件执行的指令的任意的有形器件。由此，具有存储在该有形器件的指令的计算机可读存储介质具备包括为了实现用于执行由流程图或框图指定的操作的手段而能够执行的指令的产品。作为计算机可读存储介质的例子，可以包括电子存储介质、磁存储介质、光存储介质、电磁存储介质、半导体存储介质等。
作为计算机可读存储介质的更具体的例子，可以包括floppy(注册商标)软盘、软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、静态随机存取存储器(SRAM)、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)、蓝光(注册商标)光盘、记忆棒、集成电路卡等。
计算机可读指令可以包括汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微码、固件指令、状态设定数据等。此外，计算机可读指令可以包括以一个或多个编程语言的任意组合来编写的源代码或目标代码，所述编程语言包含Smalltalk、JAVA(注册商标)、C++等面向对象编程语言和“C”编程语言或类似的编程语言那样的现有的过程式编程语言。
计算机可读指令可以在本地或通过局域网(LAN)、互联网等那样的广域网(WAN)而提供给通用计算机、专用计算机或其他的可编程数据处理装置的处理器或者可编程电路。由此，通用计算机、专用计算机或其他的可编程数据处理装置的处理器或者可编程电路能够为了实现用于执行由流程图或框图指定的操作的手段，而执行该计算机可读指令。应予说明，作为处理器的例子，包括计算机处理器、处理单元、微处理器、数字信号处理器、控制器、微控制器等。
以上，利用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。对本领域技术人员来说，能够对上述实施方式进行各种变更或改进是显而易见的。根据权利要求书的记载可知进行了那样的变更或改进的方式也可包括在本发明的技术范围内。
应注意，权利要求书、说明书及附图中示出的装置、系统、程序及方法中的动作、过程、步骤和阶段等各处理的执行顺序只要未特别明示“早于”、“预先”等，此外，不是在后处理使用之前的处理的结果，则可以以任意顺序来实现。关于权利要求书、说明书及附图中的动作流程，即使为方便起见使用“首先”、“接下来”等进行了说明，也并不意味着必须以这一顺序来实施。

Claims (22)

1.一种评价方法，其特征在于，具备如下步骤：
使半导体器件中的第一器件和第二器件中的一方进行开关动作的步骤，所述半导体器件包括串联连接的所述第一器件和所述第二器件、以及与所述第一器件和所述第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第三器件和第四器件；
测定在所述开关动作过程中在所述第三器件和所述第四器件之间产生的电压变化的步骤；以及
基于所述电压变化，输出所述半导体器件的电磁噪声的评价指标的步骤。
2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，
所述半导体器件还包括与所述第一器件和所述第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第五器件和第六器件，
所述测定的步骤还测定在所述开关动作过程中在所述第五器件和所述第六器件之间产生的电压变化。
3.一种评价方法，其特征在于，具备如下步骤：
使半导体器件中的第一器件和第二器件中的一方进行开关动作的步骤，所述半导体器件包括串联连接的所述第一器件和所述第二器件、以及与所述第一器件和所述第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第三器件和第四器件；
测定在所述开关动作过程中在所述第三器件和所述第四器件中的至少一方产生的电压变化的步骤；以及
基于所述电压变化，输出所述半导体器件的电磁噪声的评价指标的步骤。
4.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，
所述半导体器件还包括与所述第一器件和所述第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第五器件和第六器件，
所述测定的步骤还测定在所述开关动作过程中在所述第五器件和所述第六器件中的至少一方产生的电压变化。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的评价方法，其特征在于，还包括：
将针对所述半导体器件输出的所述评价指标与针对不同于所述半导体器件的基准器件输出的所述评价指标进行比较的步骤；以及
根据所述比较的结果，评价所述半导体器件相对于所述基准器件的所述电磁噪声的强度的步骤。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的评价方法，其特征在于，
输出所述评价指标的步骤针对每个频率分量计算出所述半导体器件的所述电压变化来作为所述评价指标。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的评价方法，其特征在于，
所述开关动作包括所述半导体器件的导通动作、关断动作、反向恢复动作和正向恢复动作中的至少两个动作。
8.根据权利要求7所述的评价方法，其特征在于，
所述开关动作至少包括所述半导体器件的反向恢复动作。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的评价方法，其特征在于，
所述测定的步骤以隔着绝缘材料而安装有所述半导体器件的导电性部件的电位为基准电位来测定所述导电性部件与所述半导体器件之间的电压变化。
10.一种推定方法，其特征在于，推定具备所述半导体器件的装置的电磁噪声，所述推定方法具备如下步骤：
获取通过权利要求1～9中任一项所述的评价方法而与多个条件下的所述开关动作对应地输出的所述半导体器件的多个评价指标的步骤；以及
将所述多个评价指标进行组合而推定所述装置的电磁噪声的步骤。
11.根据权利要求10所述的推定方法，其特征在于，
所述评价指标的组合为所述半导体器件的所述多个评价指标的最大值或和。
12.根据权利要求10所述的推定方法，其特征在于，
所述评价指标的组合为所述半导体器件的所述多个评价指标的平均值。
13.根据权利要求10所述的推定方法，其特征在于，
所述评价指标的组合为将针对所述多个条件的各个权重分别与所述半导体器件的所述多个评价指标中的对应的评价指标相乘之后计算出的平均值。
14.一种评价装置，其特征在于，具备：
信号供给部，向半导体器件提供预先设定的开关信号，所述半导体器件包括串联连接的第一器件和第二器件、以及与所述第一器件和所述第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第三器件和第四器件；
检测部，检测在所述第一器件和所述第二器件中的一方进行开关动作过程中在所述第三器件和所述第四器件之间产生的电压变化；以及
评价指标输出部，基于所述检测部的检测结果，输出所述半导体器件的电磁噪声的评价指标。
15.根据权利要求14所述的评价装置，其特征在于，
所述半导体器件还包括与所述第一器件和所述第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第五器件和第六器件，
所述检测部还检测在所述第五器件和所述第六器件之间产生的电压变化。
16.一种评价装置，其特征在于，具备：
信号供给部，向半导体器件提供预先设定的开关信号，所述半导体器件包括串联连接的第一器件和第二器件、以及与所述第一器件和所述第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第三器件和第四器件；
检测部，检测在所述第一器件和所述第二器件中的一方进行开关动作过程中在所述第三器件和所述第四器件中的至少一方产生的电压变化；以及
评价指标输出部，基于所述检测部的检测结果，输出所述半导体器件的电磁噪声的评价指标。
17.根据权利要求16所述的评价装置，其特征在于，
所述半导体器件还包括与所述第一器件和所述第二器件的串联电路并联连接且彼此串联连接的第五器件和第六器件，
所述检测部还检测在所述第五器件和所述第六器件中的至少一方产生的电压变化。
18.根据权利要求14～17中任一项所述的评价装置，其特征在于，还包括：
存储部，存储所述评价指标输出部所输出的所述评价指标；
比较部，将所述评价指标输出部所输出的所述评价指标与存储在所述存储部的针对不同于所述半导体器件的基准器件的所述评价指标进行比较；以及
评价部，根据所述比较的结果，评价所述半导体器件的所述电磁噪声的评价指标的相对强度变化。
19.一种评价装置，其特征在于，具备：
信号供给部，向评价对象的半导体器件提供预先设定的开关信号；
检测部，检测与所述半导体器件并联连接的其他半导体器件的电压变化；
评价指标输出部，基于所述检测部的检测结果，输出所述半导体器件的电磁噪声的评价指标；
存储部，存储所述评价指标输出部所输出的所述评价指标；
比较部，将所述评价指标输出部所输出的所述评价指标与存储在所述存储部的针对不同于所述半导体器件的基准器件的所述评价指标进行比较；以及
评价部，根据所述比较的结果，评价所述半导体器件的所述电磁噪声的评价指标的相对强度变化。
20.根据权利要求14～19中任一项所述的评价装置，其特征在于，
所述评价指标输出部基于所述电压变化的频率分量，计算出与所述半导体器件的电磁噪声对应的电场强度。
21.根据权利要求14～20中任一项所述的评价装置，其特征在于，
所述信号供给部提供使所述半导体器件执行导通动作、关断动作、反向恢复动作和正向恢复动作中的至少两个动作的开关信号。
22.一种综合评价装置，其特征在于，具备：
获取部，获取通过权利要求14～21中任一项所述的评价装置而与多个条件下的所述开关信号对应地输出的所述半导体器件的多个评价指标；以及
综合评价部，将所述多个评价指标进行组合而推定具备所述半导体器件的装置的电磁噪声。
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