CN111766492A - 测试系统和通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测试系统和通信方法，实现了硬件结构和软件结构比以往简单的测试系统。测试系统(1)的多个单元(11a～11b)与集成控制器(12)以菊花链方式连接。多个单元(11a～11b)中的每个单元(例如11b)接收由集成控制器(12)发送的命令(Ca+Cb+Cc+Cd)和时序信号(T1、T2、……)，并且将由本单元(例如11b)生成的数据信号(例如Db)发送给集成控制器(12)。

Description

测试系统和通信方法

技术领域

本发明涉及用于进行器件的特性试验的测试系统。

背景技术

用于进行器件的特性试验的测试系统是公知的。例如，在专利文献1中公开了用于进行功率半导体器件的特性试验的测试系统。在专利文献1记载的测试系统中，使用与集成控制器连接的多个单元(低压单元、高压单元、大电流源单元)进行功率半导体器件的静态特性试验。

现有技术文献

【专利文献1】日本公开特许公报[日本特开2017-67555号]

发明内容

发明要解决的问题

但是，在专利文献1记载的测试系统中，在以下方面留有改善的余地。

即，专利文献1记载的测试系统例如是通过使用LAN(Local Area Network：局域网)电缆将集成控制器与多个单元通过以太网(注册商标)连接来实现的。但是，以太网不保证通信的同步性。因此，在这种情况下，各单元执行操作(电压施加操作、电流提供操作、电压测量操作、电流测量操作等)的时序错开，其结果是，可能会产生所得到的测量值的精度下降的问题。因此，在专利文献1记载的测试系统中，采用如下结构：使用利用光缆与各单元连接的触发矩阵，控制各单元执行操作的时序。

但是，在这样测试系统中，由于存在两种类型的布线(LAN电缆和光缆)，因此对于系统整体和各单元而言，硬件结构都变得复杂。另外，在这样的系统中，由于控制主体是两个主体(集成控制器和触发矩阵)，因此对于控制主体和控制客体(各单元)而言，软件结构都变得复杂。硬件结构和软件结构的复杂化会导致成本增加这样的问题或容易产生不良情况这样的问题等，因此专利文献1记载的测试系统在这一点上留有改善的余地。

本发明的一个实施例是鉴于上述问题而完成的，其目的在于实现硬件结构和软件结构比以往简单的测试系统。

解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明的一个实施例的测试系统包括：多个单元，它们被用于器件的特性试验；以及集成控制器，其对所述多个单元进行控制，所述多个单元使用电缆与所述集成控制器以菊花链方式(daisy chain)连接，所述多个单元的中每个单元具有通信部，该通信部经由所述电缆接收由所述集成控制器发送的命令和时序信号，并且经由所述电缆将由本单元生成的数据信号发送给所述集成控制器。

为了解决上述课题，本发明的一个实施例的通信方法是用于测试系统的通信方法，该测试系统包括：多个单元，它们被用于器件的特性试验；以及集成控制器，其对所述多个单元进行控制，所述多个单元使用电缆与所述集成控制器以菊花链方式连接，所述通信方法包括如下步骤：所述多个单元的中每个单元经由所述电缆接收由所述集成控制器发送的命令和时序信号；以及所述多个单元的中每个单元经由所述电缆将由本单元生成的数据信号发送给所述集成控制器。

发明效果

根据本发明的一个实施例，能够实现硬件结构和软件结构比以往简单的测试系统。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施方式的测试系统的结构的框图。

图2是示出图1所示的测试系统中的命令的传送方法的流程的序列图。

图3是示出图1所示的测试系统中的数据的传送方法的流程的序列图。

图4是示出图1所示的测试系统所具备的单元的结构的框图。

图5是示出在图4所示的单元中执行的初始化操作的流程的流程图。

图6是由图1所示的测试系统实施的特性试验的第一具体示例中使用的测量电路的电路图。

图7是示出由图1所示的测试系统实施的特性试验的第一具体示例的流程的时序图。

图8是由图1所示的测试系统实施的特性试验的第二具体示例中使用的测量电路的电路图。

图9是示出由图1所示的测试系统实施的特性试验的第二具体示例的流程的时序图。

具体实施方式

(测试系统的结构)

参照图1，对根据本发明的一个实施方式的测试系统1的结构进行说明。图1是示出测试系统1的结构的框图。

如图1所示，测试系统1包括：由用于半导体器件的特性试验的多个单元11a～11d构成的单元组11；以及对单元11a～11d进行控制的集成控制器12。另外，作为特性试验的对象的半导体器件，可以设想到二极管、晶体管、晶闸管等单独半导体器件和集成有单独半导体器件的IC(Integrated Circuit：集成电路)这两者。在本实施方式中，特别设想到与大电流/大电压对应的功率半导体。另外，在附图中将集成控制器简称为“HQ”。

单元11a、11b是在对半导体器件施加特定的电压时，用于测量提供给该半导体器件的电流的电压单元。另外，由于单元11a是对半导体器件施加比单元11b低的电压(例如100V)的单元，因此以下也将其记载为“低压单元”，在附图中简称为“LVU”。由于单元11b是对半导体器件施加比单元11a高的电压(例如2000V)的单元，因此以下也将其记载为“高压单元”，在附图中简称为“HVU”。另外，从低压单元11a向半导体器件提供的电流例如为1A左右。另外，从高压单元11b向半导体器件提供的电流例如为0.1A左右。

单元11c是在向半导体器件提供特定的电流时用于测量施加到该半导体器件的电压的电流单元。另外，由于单元11c是向半导体器件提供比单元11a和单元11b大的电流(例如150A)的单元，因此以下也将其记载为“大电流主单元”，在附图中简称为“HCM”。另外，由大电流主单元11c施加给半导体器件的电压例如为20V左右。

单元11d是通过对与半导体器件的各端子连接的单元进行切换来构成与实施的特性试验相对应的测量电路的测量电路单元。关于由单元11d构成的测量电路的具体示例，代替参照的附图在后文叙述。另外，以下也将单元11d记载为“测量电路单元”，在附图中简称为“SMB”。另外，测量电路单元11d也可以具有在对半导体器件施加特定的电压时测量提供给该半导体器件的电流的功能。在这种情况下，由测量电路单元11d施加给半导体器件的电压例如是20V，由测量电路单元11d向半导体器件提供的电流例如是150A。

单元11a～11d使用电缆13a～13d与集成控制器12以菊花链方式连接。更具体地说，(1)低压单元11a使用电缆13a与集成控制器12连接，(2)高压单元11b使用电缆13b与低压单元11a连接，(3)大电流主单元11c使用电缆13c与高压单元11b连接，(4)测量电路单元11d使用电缆13d与大电流主单元11c连接。电缆13a～13d可以是金属电缆，也可以是光缆。在使用金属电缆作为电缆13a～13d的情况下，作为适合于测试系统1的通信方式，例如可以举出LVDS(Low Voltage Differential Signaling：低电压差分信号)等。另外，电缆13a～13d可以是由1根以上的上行专用电缆和1根以上的下行专用电缆构成的，也可以是由1根以上的上行下行兼用电缆构成的。

集成控制器12经由这些电缆13a～13d向单元11a～11d发送命令Ca～Cd以及时序信号T1、T2、……。这里，各命令Cx(x＝a、b、c、d)是指定单元11x应执行的操作的信号。另外，时序信号T1、T2、……是单元11a～11d为了确定应该执行的由命令Ca～Cd指定的操作的时序而参照的信号。另外，关于测试系统1中的命令Ca～Cd的传送方法，代替参照的附图在后文叙述。

另一方面，各单元11x(x＝a、b、c、d)将由该单元本身(以下记载为“本单元”)生成的数据信号Dx经由这些电缆13a～13d发送给集成控制器12。数据信号Dx可以包括表示在单元11x中进行的测量的结果的采样数据以及表示单元11x的状态的状态数据。另外，关于测试系统1中的数据信号Da～Dd的传送方法，代替参照的附图在后文叙述。

另外，在测试系统1中，根据距集成控制器12的距离，在单元11a～11b之间确定上层/下层的关系。以下，将与各单元11x连接的两个单元中的靠近集成控制器12(上游侧)的单元称为单元11x的“上层单元”，将远离集成控制器12(下游侧)的单元称为单元11x的“下层单元”。例如，高压单元11b的上层单元是低压单元11a，高压单元11b的下层单元是大电流主单元11c。另外，低压单元11a的上层单元是集成控制器12，并且不存在测量电路单元11d的下层单元。

另外，测试系统1可以包括与单元11a～11d中的任意一个以菊花链方式连接的至少一个从单元。在图1中，举例示出了使用电缆15a～15b与大电流主单元11c菊花链连接的两个从单元14a～14b。从单元14a～14b与大电流主单元11c之间的关系和单元11a～11d与集成控制器12之间的关系相同，因此这里省略其说明。

如上所述，在根据本实施方式的测试系统1中，多个单元11a～11d采用了使用电缆13a～13d与集成控制器12以菊花链方式连接的结构。另外，在根据本实施方式的测试系统1中，各单元11x(x＝a、b、c、d)采用如下结构：经由电缆13a～13d接收由集成控制器12发送的命令Ca～Cd和时序信号T1、T2、……，并且将本单元生成的数据Dx经由电缆13a～13d发送给集成控制器12。

因此，从集成控制器12向单元11a～11d传送命令Ca～Cd、从集成控制器12向单元11a～11d传送时序信号T1、T2、……、以及从单元11a～11d向集成控制器12传送数据信号Da～Dd可以通过使用构成菊花链的电缆13a～13d来实现。因此，能够使硬件结构比以往简单。另外，可以通过单个控制主体(集成控制器12)来实现单元11a～11d的控制，而无需使用触发矩阵。因此，能够使软件结构比以往简单。

另外，在本实施方式中采用了如下结构：在命令Cx中，除了指定单元11x应执行的操作的信息之外，还包括指定应该开始该操作的时刻的信息。在这种情况下，集成控制器12周期性地(例如每1μ秒)向单元11a～11d发送通知时刻的时序信号。另外，单元11x在接收到与由命令Cx指定的时刻相对应的时序信号的时刻执行由命令Cx指定的操作。

但是，本发明并不限于此。例如，也可以采用如下结构：在命令Cx中，除了指定单元11x应执行的操作的信息之外，还包括指定成为该操作的开始触发的时序信号的信息。在这种情况下，集成控制器12在应该开始该操作的时刻将成为由命令Cx指定的操作的开始触发的时序信号发送给单元11x。另外，单元11x在接收到由命令Cx指定的时序信号的时刻执行由命令Cx指定的操作。

(命令传送方法)

参照图2对测试系统1中的命令的传送方法进行说明。图2是示出测试系统1中的命令的传送方法的流程的序列图。

这里，考虑将组合了命令Ca～Cd后得到的命令Ca+Cb+Cc+Cd从集成控制器12传送给单元11a～11d的情况。命令Ca是指定低压单元11a应执行的操作的信号，其包括低压单元11a的ID。另外，命令Cb是指定高压单元11b应执行的操作的信号，其包括高压单元11b的ID。另外，命令Cc是指定大电流主单元11c应执行的操作的信号，其包括大电流主单元11c的ID。另外，命令Cd是指定测量电路单元11d应执行的操作的信号，其包括测量电路单元11d的ID。

集成控制器12经由电缆13a将命令Ca+Cb+Cc+Cd发送给作为集成控制器12的下层单元的低压单元11a。

低压单元11a执行由接收到的命令Ca+Cb+Cc+Cd中的包括本单元的ID的由命令Ca指定的操作，并忽略除此以外的命令Cb、Cc、Cd。低压单元11a经由电缆13b将从作为上层单元的集成控制器12接收到的命令Ca+Cb+Cc+Cd传输到作为下层单元的高压单元11b。

高压单元11b执行由接收到的命令Ca+Cb+Cc+Cd中的包括本单元的ID的命令Cb指定的操作，并忽略除此以外的命令Ca、Cc、Cd。高压单元11b经由电缆13c将从作为上层单元的低压单元11a接收到的命令Ca+Cb+Cc+Cd传输到作为下层单元的大电流主单元11c。

大电流主单元11c执行由接收到的命令Ca+Cb+Cc+Cd中的包括本单元的ID的命令Cc指定的操作，并忽略除此以外的命令Ca、Cb、Cd。大电流主单元11c经由电缆13d将从作为上层单元的高压单元11b接收到的命令Ca+Cb+Cc+Cd传输到作为下层单元的测量电路单元11d。

测量电路单元11d执行由接收到的命令Ca+Cb+Cc+Cd中的包括本单元的ID的命令Cd指定的操作，并忽略除此以外的命令Ca、Cb、Cc。

另外，单元11a～11d参照从集成控制器12发送的时序信号来确定开始由命令Ca～Cd指定的操作的时序。在图2中，举例示出了单元11a～11d在接收到时序信号T的时刻开始由命令Ca～Cd指定的操作的情况。

(数据的传送方法)

参照图3对测试系统1中的数据的传送方法进行说明。图3是示出测试系统1中的数据的传送方法的流程的序列图。

这里，考虑将数据信号Da～Dd从单元11a～11d传送给集成控制器12的情况。数据信号Da是由低压单元11a生成的数据，例如包括表示由低压单元11a测量的电流的大小的采样数据以及表示低压单元11a的状态的状态数据。数据信号Db是由高压单元11b生成的数据，例如包括表示由高压单元11b测量的电流的大小的采样数据以及表示高压单元11b的状态的状态数据。数据信号Dc是由大电流主单元11c生成的数据，例如包括表示由大电流主单元11c测量的电压的大小的采样数据以及表示大电流主单元11c的状态的状态数据。数据信号Dd是由测量电路单元11d生成的数据，例如包括表示由测量电路单元11d测量的电流的大小的采样数据以及表示测量电路单元11d的状态的状态数据。

测量电路单元11d经由电缆13d将由本单元生成的数据信号Dd发送给作为上层单元的大电流主单元11c。

大电流主单元11c生成将由本单元生成的数据信号Dc与从作为下层单元的测量电路单元11d接收到的数据信号Dd组合后的数据信号D＝Dc+Dd。大电流主单元11c经由电缆13c将生成的数据信号D＝Dc+Dd发送给作为上层单元的高压单元11b。

高压单元11b生成将由本单元生成的数据信号Db与从作为下层单元的大电流主单元11c接收到的数据信号D＝Dc+Dd组合后的数据信号D＝Db+Dc+Dd。高压单元11b经由电缆13b将生成的数据信号D＝Db+Dc+Dd发送给作为上层单元的低压单元11a。

低压单元11a生成将由本单元生成的数据信号Da与从作为下层单元的高压单元11b接收到的数据信号D＝Db+Dc+Dd组合后的数据信号D＝Da+Db+Dc+Dd。低压单元11a经由电缆13a将生成的数据信号D＝Da+Db+Dc+Dd发送给作为上层单元的集成控制器12。

另外，单元11a～11d参照从集成控制器12发送的时序信号来确定开始测量(采样)操作的时序。在图3中，示出了单元11a～11d在接收到时序信号T的时刻开始测量操作的情况。

(单元结构)

参照图4对测试系统1具有的各单元11x(x＝a、b、c、d)的结构进行说明。图4是示出单元11x的结构的框图。另外，在以下的说明中，将单元x的上层单元记载为单元11y，将单元x的下层单元记载为单元11z。

如图4所示，单元11x包括通信部111、控制部112以及操作部113。

通信部111是用于接收/传输命令以及组合/发送数据的模块，例如如图4所示，其可以由上层通信接口1111、下层通信接口1112、FPGA1113以及存储器1114构成。

通信部111例如按照如下方式接收和传输命令。首先，上层通信接口1111从上层单元11y接收命令Ca+Cb+Cc+Cd。上层通信接口1111将接收到的命令Ca+Cb+Cc+Cd提供给FPGA1113。接着，FPGA1113从上层通信接口1111获取的命令Ca+Cb+Cc+Cd中提取包括本单元11x的ID的命令Cx。FPGA1113将提取的命令Cx提供给控制部112，并且将从上层通信接口1111获取的命令Ca+Cb+Cc+Cd提供给下层通信接口1112。接着，下层通信接口1112将从FPGA1113获取的命令Ca+Cb+Cc+Cd发送给下层单元11z。

此外，通信部111例如按照以下方式接收和传输时序信号。首先，上层通信接口1111从上层单元11y接收时序信号T。上层通信接口1111将接收到的时序信号T提供给FPGA1113。接着，FPGA1113将从上层通信接口1111获取的时序信号T提供给控制部112和下层通信接口1112。接着，下层通信接口1112将从FPGA1113获取的时序信号T发送给下层单元11z。

另外，通信部111例如按照以下方式对数据进行组合和发送。即，下层通信接口1112从下层单元11z接收数据信号D。下层通信接口1112将接收到的数据信号D提供给FPGA1113。FPGA1113将从下层通信接口1112获取的数据信号D存储在存储器1114中。另外，FPGA1113将从控制部112获取的数据信号Dx(由本单元11x生成的数据)存储在存储器1114中。接着，FPGA1113通过将在存储器1114中存储的数据信号D与数据信号Dx组合来生成数据信号D+Dx。FPGA1113将生成的数据信号D+Dx提供给上层通信接口1111。接着，上层通信接口1111将从FPGA1113获取的数据信号D+Dx发送给上层单元11y。

控制部112是用于控制操作部113以执行由从通信部111获取的命令Cx指定的操作的模块，例如，其可以由DA转换器1121、AD转换器1122以及FPGA1123构成。

操作部113是用于执行由从通信部111获取的命令Cx指定的操作的模块，例如如图4所示，其可以由功率放大器1131、电压传感器1132、电流传感器1133以及电路切换开关1134构成。另外，控制部122参照从通信部111获取的时序信号T来确定操作部113开始由命令Cx指定的操作的时序。

例如，在由命令Cx指定的操作是电压施加操作的情况下，控制部112和操作部113按照以下方式进行操作。即，FPGA1123生成表示由命令Cx指定的电压的数字信号。FPGA1123将生成的数字信号提供给DA转换器1121。接着，DA转换器1121将从FPGA1123获取的数字信号转换为模拟信号。DA转换器1121将生成的模拟信号提供给功率放大器1131。接着，功率放大器1131输出与从DA转换器1121获取的模拟信号对应的电压。由此，能够实现将由命令Cx指定的电压施加到半导体器件的电压施加操作。

或者，在由命令Cx指定的操作是电流提供操作的情况下，控制部112和操作部113按照以下方式进行操作。即，FPGA1123生成表示由命令Cx指定的电流的数字信号。FPGA1123将生成的数字信号提供给DA转换器1121。接着，DA转换器1121将从FPGA1123获取的数字信号转换为模拟信号。DA转换器1121将生成的模拟信号提供给功率放大器1131。接着，功率放大器1131输出与从DA转换器1121获取的模拟信号对应的电流。由此，可以实现向半导体器件提供由命令Cx指定的电流的电流提供操作。

或者，在由命令Cx指定的操作是电压测量操作的情况下，控制部112和操作部113按照如下方式进行操作。即，电压传感器1132生成与功率放大器1131的输出电压对应的模拟信号。电压传感器1132将生成的模拟信号提供给AD转换器1122。接着，AD转换器1122通过对从电压传感器1132获取的模拟信号进行采样，生成表示功率放大器1131的输出电压的数据信号Dx(采样数据)。AD转换器1122将生成的数据信号Dx提供给FPGA1123。接着，FPGA1123将从AD转换器1122获取的数据信号Dx提供给通信部111。由此，可以实现对功率放大器1131的输出电压进行测量(采样)的电压测量操作。

或者，在由命令Cx指定的操作是电流测量操作的情况下，控制部112和操作部113按照以下方式进行操作。即，电流传感器1133生成与功率放大器1131的输出电流对应的模拟信号。电流传感器1133将生成的模拟信号提供给AD转换器1122。接着，AD转换器1122通过对从电流传感器1133获取的模拟信号进行采样，生成表示功率放大器1131的输出电流的数据信号Dx(采样数据)。AD转换器1122将生成的数据信号Dx提供给FPGA1123。接着，FPGA1123将从AD转换器1122获取的数据信号Dx提供给通信部111。由此，可以实现对功率放大器1131的输出电流进行测量(采样)的电压测量操作。

或者，在由命令Cx指定的操作是电路切换操作的情况下，控制部112和操作部113按照以下方式进行操作。即，FPGA1123控制电路切换开关1134，以使电路切换开关1134的连接模式成为由命令Cx指定的连接模式。另外，在低压单元11a、高压单元11b以及大电流主单元11c中，电路切换开关1134例如被用于切换施加或测量的电压的范围及提供或测量的电流的范围。另外，在测量电路单元11d中，电路切换开关1134例如被用于切换与半导体器件的各端子连接的单元。

(模块的初始化操作)

在测试系统1中，采用了开放式结构。即，可以将现有的单元从测试系统1中去除，也可以将新的单元添加到测试系统1中。

参照图5，对当从测试系统1中去除了现有的单元时以及当将新的单元添加到测试系统1中时在各单元11x中执行的初始化操作S100的流程进行说明。图5是示出初始化操作S100的流程的流程图。

首先，单元11x判定是否与上层单元11y连接(步骤S101)。在没有与上层单元11y连接的情况下，将本单元的ID设定为0(步骤S102)。

在与上层单元11y连接的情况下，单元11x等待接收来自上层单元11y的ID通知(步骤S103)。当单元11x从上层单元11y接收到ID通知时，将本单元的ID设定为被通知的ID(步骤S104)。

接着，单元11x判定是否与下层单元11z连接(步骤S105)。在与下层单元11z未连接的情况下，单元11x结束初始化操作S100。

在与下层单元11z连接的情况下，单元11x向下层单元11z通知在下层单元11z中对本单元的ID加1之后的ID(S106)，并且结束初始化操作S100。

通过在从测试系统1中去除了现有的单元时以及将新单元添加到测试系统1中时在各单元11x中执行以上的初始化操作S100，能够对各单元11x分配唯一ID。

(特性试验的第一具体示例)

参照图6和图7对由测试系统1实施的特性试验的第一具体示例进行说明。根据本具体示例的特性试验是对晶体管型的功率半导体器件(例如绝缘栅型双极型晶体管)的集电极漏电流Ices和栅极漏电流Iges进行测量的特性试验。

图6是根据本具体示例的特性试验中使用的测量电路P1的电路图。在测量电路P1中，如图6所示，低压单元11a与半导体器件的栅极端子连接，高压单元11b与半导体器件的集电极端子连接。

图7是示出根据本具体示例的特性试验的流程的时序图。根据本具体示例的特性试验的流程如下所述。

首先，集成控制器12在时刻t0发送命令Ca、Cb、Cd。低压单元11a在接收到命令Ca时，按照命令Ca开始准备操作。另外，高压单元11b在接收到命令Cb时，按照命令Cb开始准备操作。另外，测量电路单元11d在接收到命令Cd时，按照命令Cd开始准备操作。

测量电路单元11d在完成准备操作时，按照命令Cd开始用于实现图6所示的测量电路P1的电路切换操作。这里的电路切换操作是如下操作：通过内置在测量电路单元11d中的电路切换开关，将低压单元11a的输出端子与半导体器件的栅极端子相连接，并且将高压单元11b的输出端子与半导体器件的集电极端子相连接。

低压单元11a在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Ca指定的时刻t1对应的时序信号时，根据命令Ca开始栅极电压施加操作。这里，时刻t1被设定为t1-t0比准备操作和电路切换操作所需的时间长。栅极电压施加操作是低压单元11a对半导体器件的栅极端子施加一定的电压的操作。由此，半导体器件的栅极电压Vge在经过一时序间后上升到上述一定的电压。

接着，高压单元11b在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Cb指定的时刻t2对应的时序信号时，根据命令Cb开始集电极电压施加操作。这里，时刻t2被设定为t2-t1比栅极电压Vge的上升所需的时间长。集电极电压施加操作是高压单元11b对半导体器件的集电极端子施加一定的电压的操作。由此，半导体器件的集电极电压Vce在经过一定的时间后上升到上述一定的电压。

接着，低压单元11a在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Ca指定的时刻t3对应的时序信号时，按照命令Ca开始栅极漏电流测量操作。这里，时刻t3被设定为t3-t2比集电极电压Vce的上升所需的时间长。栅极漏电流测量操作是对栅极漏电流Iges(即从低压单元11a向半导体器件的栅极端子提供的电流)进行测量的操作。另外，高压单元11b在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Cb指定的时刻t3对应的时序信号时，根据命令Cb开始集电极漏电流测量操作。集电极漏电流测量操作是对集电极漏电流Ices(即从高压单元11b向半导体器件的集电极端子提供的电流)进行测量的操作。

接着，低压单元11a、高压单元11b以及测量电路单元11d在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Ca、命令Cb以及命令Cd指定的时刻t4对应的时序信号时，根据命令Ca、命令Cb、以及命令Cd执行放电操作。由此，半导体器件的栅极电压Vge和集电极电压Vce在经过一定的时间后下降。

测量电路单元11d在完成放电操作后，按照命令Cd开始电路切换操作。这里的电路切换操作是如下操作：通过内置在测量电路单元11d中的电路切换开关，断开低压单元11a的输出端子与半导体器件的栅极端子之间的连接，并且断开高压单元11b的输出端子与半导体器件的集电极端子之间的连接。

接着，测量电路单元11d在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Cd指定的时刻t5对应的时序信号时，按照命令Cd开始数据处理操作。这里，时刻t5被设定为t5-t4比放电操作和电路切换操作所需的时间长。这里的数据处理操作是将由测量电路单元11d生成的数据信号Dd发送给高压单元11b的操作。另外，高压单元11b在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Cb指定的时刻t5对应的时序信号时，根据命令Cb开始数据处理操作。这里的数据处理操作是将由高压单元11b生成的数据信号Db与从测量电路单元11d接收到的数据信号Dd进行整合后发送给低压单元11a的操作。另外，低压单元11a在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Ca指定的时刻t5对应的时序信号时，按照命令Ca开始数据处理操作。这里的数据处理操作是将由低压单元11a生成的数据信号Da与从高压单元11b接收到的数据信号Db和数据信号Dd进行整合后发送给集成控制器12的操作。

在以上那样的特性试验中，如果栅极漏电流测量操作和集电极漏电流测量操作的开始时序过早，则栅极漏电流Iges和集电极漏电流Ices将被高估。这是因为栅极漏电流Iges在栅极电压Vge上升的期间内以指数函数减小，并且集电极漏电流Ices在集电极电压Vce上升的期间内以指数函数减小。

但是，在本具体示例的特性试验中，栅极漏电流测量操作和集电极漏电流测量操作的开始时序由从集成控制器12发送的时序信号来定义。因此，能够正确地测量栅极漏电流Iges和集电极漏电流Ices。

(特性试验的第二具体示例)

参照图8和图9，对由测试系统1实施的特性试验的第二具体示例进行说明。本具体示例的特性试验是测量晶体管型的功率半导体器件(例如绝缘栅型双极晶体管)的栅极阈值电压Vth的特性试验。

图8是根据本具体示例的特性试验中使用的测量电路P2的电路图。在测量电路P2中，内置于测量电路单元11d中的功率放大器与半导体器件的栅极端子连接，低压单元11a与半导体器件的集电极端子连接。

图9是示出根据本具体示例的特性试验的流程的时序图。根据本具体示例的特性试验的流程如下所述。

首先，集成控制器12在时刻t0发送命令Ca、Cd。低压单元11a在接收到命令Ca时，按照命令Ca开始准备操作。另外，测量电路单元11d在接收到命令Cd时，按照命令Cd开始准备操作。

测量电路单元11d在完成准备操作后，开始电路切换操作。这里的电路切换操作是如下操作：通过内置在测量电路单元11d中的电路切换开关，将内置在测量电路单元11d中的功率放大器与半导体器件的栅极端子连接，并且将低压单元11a的输出端子与半导体器件的集电极端子连接。

低压单元11a在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Ca指定的时刻t1对应的时序信号时，按照命令Ca开始集电极电压施加操作和集电极电流测量操作。这里，时刻t1被设定为t1-t0比准备操作和电路切换操作所需的时间长。集电极电压施加操作是低压单元11a对半导体器件的集电极端子施加一定的电压的操作。由此，半导体器件的集电极电压Vce在经过一定的时间后上升到上述一定的电压。集电极电流测量操作是对集电极电流Ice(即从低压单元11a向半导体器件的集电极端子提供的电流)进行测量的操作。另外，测量电路单元11d在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Cd指定的时刻t1对应的时序信号时，按照命令Cd开始栅极摆幅操作。栅极摆幅操作是测量电路单元11d的功率放大器对半导体器件的栅极端子施加与经过时间成比例增加的电压的操作。由此，半导体器件的栅极电压Vge与经过时间成比例地增加。

接着，测量电路单元11d在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Cd指定的时刻t2对应的时序信号时，根据命令Cd开始栅极电压测量操作。这里，时刻t2被设定为t2-t1比集电极电压Vce的上升所需的时间长。栅极电压测量操作是对栅极电压Vge进行测量的操作。

接着，低压单元11a和测量电路单元11d在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Ca和命令Cd指定的时刻t3对应的时序信号时，根据命令Ca和命令Cd执行放电操作。由此，半导体器件的栅极电压Vge和集电极电压Vce下降。

测量电路单元11d在完成放电操作后，按照命令Cd开始电路切换操作。这里的电路切换操作是如下操作：通过内置在测量电路单元11d中的电路切换开关，断开内置在测量电路单元11d中的功率放大器与半导体器件的栅极端子的连接，并且断开低压单元11a的输出端子与半导体器件的集电极端子之间的连接。

接着，测量电路单元11d在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Cd指定的时刻t4对应的时序信号时，按照命令Cd开始数据处理操作。这里，时刻t4被设定为t4-t3比放电操作和电路切换操作所需的时间长。这里的数据处理操作是将由测量电路单元11d生成的数据信号Dd经由高压单元11b发送给低压单元11a的操作。另外，低压单元11a在接收到从集成控制器12每隔1μ秒周期性地发送的时序信号中的、与由命令Ca指定的时刻t4对应的时序信号时，按照命令Ca开始数据处理操作。这里的数据处理操作是将由低压单元11a生成的数据信号Da与经由高压单元11b从测量电路单元11d接收到的数据信号Dd进行整合后发送给集成控制器12的操作。

数据信号Dd包括表示栅极电压Vge的时间变化的采样数据。另外，数据信号Da中包括表示集电极电流Ice的时间变化的采样数据。集成控制器12参照这些采样数据，确定栅极阈值电压Vth，即集电极电流Ice达到阈值th时的栅极电压Vge。

在上述的特性试验中，当集电极电流测量操作和栅极电压测量操作的开始时序偏离预定的时序时，无法正确地确定集电极电流Ice达到指定值时的栅极电压Vge，即栅极阈值电压Vth。

但是，在本具体示例的特性试验中，集电极电流测量操作和栅极电压测量操作的开始时序由从集成控制器12发送的时序信号来定义。因此，能够正确地确定栅极阈值电压Vth。

另外，在本具体示例中，举例示出了仅使用低压单元11a实施集电极电压施加操作的实施例，但并不限于此。例如，还可以考虑：除了低压单元11a之外，还使用高压单元11b和大电流主单元11c实施集电极电压施加操作的实施例。即使在这种情况下，通过参照时序信号，低压单元11a、高压单元11b以及大电流主单元11c会同步地实施集电极电压施加操作，因此能够正确地确定栅极阈值电压Vth。

〔总结〕

根据本发明的实施例1的测试系统包括：由多个单元构成的单元组，所述多个单元被用于器件的特性试验；以及集成控制器，其对属于所述单元组的各单元进行控制，所述单元组使用电缆与所述集成控制器以菊花链方式连接，属于所述单元组的各单元具有通信部，该通信部经由所述电缆接收由所述集成控制器发送的控制信号和同步信号，并且经由所述电缆将本单元生成的数据发送给所述集成控制器。

根据上述结构，从集成控制器向各单元传送命令、从集成控制器向各单元传送时序信号、以及从各单元向集成控制器传送数据信号可以通过使用构成菊花链的电缆来实现。因此，能够使硬件结构比以往简单。另外，可以通过单个控制主体(集成控制器)来实现各单元的控制，而无需使用触发矩阵。因此，能够使软件结构比以往简单。

在根据本发明的实施例2的测试系统中，除了根据实施例1的测试系统的结构以外，还采用以下的结构。即采用如下结构：所述通信部将经由所述电缆从本单元的上层单元或所述集成控制器接收的命令经由所述电缆转送传输到本单元的下层单元，每个单元具有操作部和控制部，该操作部执行所述通信部接收的命令中的、由包括本单元的ID的命令所指定的操作，该控制部参照由所述通信部接收的时序信号，确定所述操作部开始所述操作的时序。

根据上述结构，在从集成控制器向各单元传送命令的过程中，各单元执行的通信处理只是将从上层单元接收的命令原样传输到下层单元。因此，能够提高命令的传送中的吞吐量。

另外，根据上述结构，在从集成控制器向各单元传送命令的过程中，各单元执行的发送处理只是向下层单元的发送处理。因此，在从集成控制器向各单元传送命令的过程中，可以实现没有扇出限制的测试系统。

在根据本发明的实施例3的测试系统中，除了根据实施例1或实施例2的测试系统的结构以外，还采用以下结构。即采用如下结构：所述通信部将在本单元中生成的数据信号与从本单元的下层单元接收的数据信号进行整合，并且经由所述电缆将整合后的信号发送给本单元的上层单元或所述集成控制器。

根据上述结构，在从各单元向集成控制器传送数据信号的过程中，各单元执行的发送处理只是对上层单元或集成控制器进行的发送处理。因此，在从各单元向集成控制器传送数据信号的过程中，能够实现没有扇出限制的测试系统。

在根据本发明的实施例4的测试系统中，除了实施例1～3中的任意一个实施例的测试系统的结构之外，还采用以下结构。即采用如下结构：在所述多个单元中包括以下单元：电压单元，其在向所述器件施加特定的电压时测量提供给所述器件的电流，并且生成表示该电流的大小的数据信号；电流单元，其在向所述器件提供特定的电流时测量施加到所述器件的电压，并且生成表示该电压的大小的数据信号；以及测量电路单元，其通过对与所述器件的各端子连接的单元进行切换来构成特定的测量电路。

根据上述结构，能够实现可以进行电流测量操作、电压测量操作以及电路切换操作的测试系统。

在根据本发明的实施例5的测试系统中，除了实施例1～4中的任意一个实施例的测试系统的结构之外，还采用以下的结构。即采用如下结构：所述器件是半导体器件。

根据上述结构，能够实现可以进行半导体器件的特性试验的测试系统。

本发明的实施例6的通信方法是用于测试系统的通信方法，该测试系统包括：多个单元，它们被用于器件的特性试验；以及集成控制器，其对所述多个单元进行控制，所述多个单元使用电缆与所述集成控制器以菊花链方式连接，所述通信方法包括如下步骤：所述多个单元的中每个单元经由所述电缆接收由所述集成控制器发送的命令和时序信号；以及所述多个单元的中每个单元经由所述电缆将由本单元生成的数据信号发送给所述集成控制器。

根据上述方法，从集成控制器向各单元传送命令、从集成控制器向各单元传送时序信号、以及从各单元向集成控制器传送数据信号可以通过使用构成菊花链的电缆来实现。因此，能够使硬件结构比以往简单。另外，可以通过单个控制主体(集成控制器)来实现各单元的控制，而无需使用触发矩阵。因此，能够使软件结构比以往简单。

[附记事项]

本发明不限于上述各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，关于将不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式，它们也包含在本发明的技术范围内。

标号说明

1：测试系统；

11：单元组；

11a：低压单元(LVU)；

11b：高压单元(HVU)；

11c：大电流主单元(HCM)；

11d：测量电路单元(SMB)；

12：集成控制器(HQ)；

13a～13d、15a～15b：电缆；

14a-14b：从单元。

Claims (6)

1.一种测试系统，其特征在于，包括：

多个单元，其被用于器件的特性试验；以及

集成控制器，其对所述多个单元进行控制，

其中，所述多个单元使用电缆与所述集成控制器以菊花链方式连接，

所述多个单元的中每个单元具有通信部，所述通信部经由所述电缆接收由所述集成控制器发送的命令和时序信号，并且经由所述电缆将由本单元生成的数据信号发送给所述集成控制器。

2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，

所述通信部将经由所述电缆从本单元的上层单元或所述集成控制器接收的命令经由所述电缆传输到本单元的下层单元，

每个单元具有操作部和控制部，所述操作部执行由所述通信部接收的命令中的、由包括本单元的ID的命令所指定的操作，所述控制部参照由所述通信部接收的时序信号，确定所述操作部开始所述操作的时序。

3.根据权利要求1或2所述的测试系统，其特征在于，

所述通信部将在本单元中生成的数据信号与从本单元的下层单元接收的数据信号进行整合，并且经由所述电缆将整合后的信号发送给本单元的上层单元或所述集成控制器。

4.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，

在所述多个单元中包括：

电压单元，其在向所述器件施加特定的电压时测量提供给所述器件的电流，并且生成表示所述电流的大小的数据信号；

电流单元，其在向所述器件提供特定的电流时测量施加到所述器件的电压，并且生成表示所述电压的大小的数据信号；以及

测量电路单元，其通过对与所述器件的各端子连接的单元进行切换来构成特定的测量电路。

5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，

所述器件是半导体器件。

6.一种测试系统中的通信方法，所述测试系统包括：多个单元，其被用于器件的特性试验；以及集成控制器，其对所述多个单元进行控制，其中，所述多个单元使用电缆与所述集成控制器以菊花链方式连接，其特征在于，

所述通信方法包括如下步骤：

所述多个单元的中每个单元经由所述电缆接收由所述集成控制器发送的命令和时序信号；以及

所述多个单元的中每个单元经由所述电缆将由本单元生成的数据信号发送给所述集成控制器。

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