-
Szenarien sind denkbar, in denen eine Vielzahl von Lasten – wie zum Beispiel Licht emittierenden Dioden (LEDs) – in einer Matrix angeordnet sind und eine Schaltung einer Vorrichtung bereitgestellt wird, um für jede der Lasten individuell eine Leistungsversorgung bereitzustellen. Dies wird typischerweise dadurch erreicht, dass pro Last eine Zelle der Vorrichtung bereitgestellt wird, wobei jede Zelle eine Stromquelle umfasst, um wahlweise die Leistungsversorgung für die assoziierte Last bereitzustellen. Typischerweise umfasst die Stromquelle einen Feldeffekttransistor (FET), welcher als ein Schalter wirkt, um wahlweise die Leistungsversorgung für die entsprechende Last bereitzustellen.
-
Manchmal ist es erstrebenswert, die Betriebszuverlässigkeit der Vorrichtung zu testen. Eine Art eines solchen Tests ist der Gate-Belastungstest der FETs. Hier kann es erstrebenswert sein, Leckströme zwischen einem Quellen-Kontakt und einem Drain-Kontakt von jedem der FETs vor und nach Anwendung einer Belastungsspannung zu messen.
-
Jedoch können solche Tests nicht oder nur eingeschränkt möglich sein, wenn eine vergleichsweise große Anzahl von Zellen einer Vorrichtung getestet werden muss. Es kann schwierig und fehleranfällig sein, jede Zelle zum Beispiel mittels einer Nadelkarte oder vergleichbaren Mitteln individuell zu kontaktieren. Darüber hinaus kann pro Zelle begrenzter Raum verfügbar sein; ferner kann eine Entfernung zwischen benachbarten Zellen vergleichsweise klein sein. All dies macht es zeitintensiv und teuer, einen Front-Endgate-Kontakt-Belastungstest durchzuführen. Deshalb ist das Testen vor dem endgültigen Zusammenbau (Front-Endtest), zum Beispiel durch Verbinden mit den Lasten, technisch anspruchsvoll; wenn ein Substrat oder Wafer, auf welchem die Vorrichtung angeordnet ist, nicht in Abmessungen geschnitten wurden, welche es ermöglichen, das Testen durchzuführen, wird dies noch komplizierter. Durchführen des Gate-Kontakt-Belastungstests nach finalem Zusammenbau (Back-End-Testen) ist kostenintensiv, da fehlerhafte Stromquellen nicht in einen frühen Produktionsschritt herausgefiltert werden können.
-
Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Techniken des Ausführens eines Gate-Belastungstests für eine Vorrichtung, die eine Vielzahl von Zellen umfasst, wobei jede Zelle einen FET umfasst, der getestet werden soll. Insbesondere besteht ein Bedarf für Techniken, welche einen schnellen, zuverlässigen und/oder genauen Gate-Belastungstest ermöglichen.
-
Diese Problemstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Vorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine gemeinsame Netzleitung, eine gemeinsame Testleitung und eine Vielzahl von Zellen. Jede der Vielzahl von Zellen umfasst einen Feldeffekttransistor und einen Schalter. Der Feldeffekttransistor umfasst einen Gate-Kontakt, einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt. Der erste Kontakt ist einer von einem Quellen-Kontakt und einem Drain-Kontakt des Feldeffekttransistors. Der erste Kontakt ist mit der gemeinsamen Netzleitung gekoppelt. Der zweite Kontakt ist der andere von dem Quellen-Kontakt und dem Drain-Kontakt. Der Schalter ist eingerichtet, um den zweiten Kontakt des entsprechenden Feldeffekttransistors wahlweise mit der gemeinsamen Testleitung in einer geschlossenen Position zu koppeln. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist eingerichtet, um die Schalter der Vielzahl von Zellen zu steuern, sodass diese in der geschlossenen Position sind. Die Vorrichtung umfasst weiterhin mindestens einen Anschluss. Der mindestens eine Anschluss ist eingerichtet, um eine Belastungsspannung an die gemeinsame Netzleitung und die gemeinsame Testleitung anzuwenden, wenn mindestens einer der Schalter in der geschlossenen Position ist.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Anwenden einer Belastungsspannung auf einen Quellen-Kontakt und einen Drain-Kontakt einer Vielzahl von Feldeffekttransistoren beim Durchführen einer Gate-Belastung bereitgestellt. Jede der Vielzahl von Feldeffekttransistoren ist mit einer einer Vielzahl von Zellen einer Vorrichtung assoziiert. Das Verfahren umfasst für jede der Vielzahl von Zellen das Steuern eines Schalters der entsprechenden Zelle, sodass dieser in der geschlossenen Position ist. Der Schalter koppelt eines von dem Quellen-Kontakt und dem Drain-Kontakt des Feldeffekttransistors der entsprechenden Zelle mit einer gemeinsamen Testleitung der Vorrichtung in der geschlossenen Position. Der andere von dem Quellen-Kontakt und dem Drain-Kontakt ist mit einer gemeinsamen Netzleitung der Vorrichtung gekoppelt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Anwenden einer Belastungsspannung auf die gemeinsame Netzleitung und die gemeinsame Testleitung mittels mindestens einem Anschluss, wenn zumindest einer der Schalter in der geschlossenen Position ist.
-
Die voranstehend erläuterten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend erläutert werden, können nicht nur in den ausdrücklich genannten Kombinationen angewendet werden, sondern auch in anderen Kombinationen oder alleine, ohne dass der Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung verlassen werden würde. Die oben stehend erläuterten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend erläutert werden, können miteinander kombiniert werden.
-
Die voranstehend erläuterten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend erläutert werden, werden besser verständlich im Zusammenhang mit den Figuren, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale benennen.
-
1 ist ein Schaltungsdiagramm einer Vorrichtung gemäß einer Referenzimplementierung.
-
2 ist ein Schaltungsdiagramm einer Vorrichtung gemäß einer Referenzimplementierung, bei welcher ein Gate-Belastungstest möglich ist.
-
3 ist ein Schaltungsdiagramm einer Vorrichtung, welche eine Vielzahl von Zellen gemäß verschiedener Ausführungsformen umfasst.
-
4 ist ein Schaltungsdiagramm einer Vorrichtung, welche eine Vielzahl von Zellen gemäß verschiedener Ausführungsformen umfasst.
-
5 illustriert im Detail einen Schalter, welcher gemäß verschiedener Ausführungsformen in den Schaltungsdiagrammen der 3 und 4 für jede der Zellen angewendet werden kann.
-
6A ist eine schematische Illustration einer Steuereinheit, welches eingerichtet ist, um die Schalter der 5 für verschiedene Zellen der Vorrichtung gemäß verschiedener Ausführungsformen zu steuern.
-
6B ist eine schematische Illustration einer Steuereinheit, die eingerichtet ist, um die Schalter der 5 für verschiedene Zellen der Vorrichtung gemäß verschiedener Ausführungsformen zu steuern.
-
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß verschiedener Ausführungsformen.
-
8 ist ein Flussdiagramm, welches Aspekte des Verfahrens der 7, die das Ausführen eines Gate-Belastungstests betreffen, in größerem Detail illustriert.
-
9 ist ein Flussdiagramm, welches Aspekte des Verfahrens der 7, die normalen Betrieb der Vorrichtung betreffen, in größerem Detail illustriert.
-
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es sollte verstanden werden, dass die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsformen nicht limitierend ist. Der Schutzbereich der Erfindung soll nicht durch die Ausführungsformen, die nachfolgend beschrieben werden, oder durch die Zeichnungen, die nur illustrativ sind, begrenzt werden.
-
Die Zeichnungen sollen als schematische Repräsentationen betrachtet werden und Elemente, die in den Zeichnungen illustriert sind, sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Stattdessen sind die verschiedenen Elemente derart dargestellt, sodass ihre Funktion und allgemeiner Zweck einem Fachmann verständlich wird. Jede Verbindung oder Kopplung zwischen funktionalen Einheiten, Vorrichtungen, Komponenten oder anderen physikalischen oder funktionalen Einheiten, die in den Zeichnungen gezeigt ist oder hierin beschrieben ist, kann auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine Kopplung zwischen Komponenten kann auch über eine drahtlose Verbindung aufgebaut werden. Funktionale Blöcke können als Hardware, Firmware, Software oder eine Kombination daraus implementiert werden.
-
Nachfolgend werden Techniken illustriert, welche es ermöglichen, eine Gate-Belastung für jeden einer Vielzahl von FETs durchzuführen. Dies kann dafür verwendet werden, einen Gate-Belastungstest durchzuführen, welcher typischerweise erstens das Messen eines Leckstroms, zweitens das Durchführen der Gate-Belastung und drittens das Messen des Leckstroms umfasst. Es ist dann möglich, die Leckströme zu vergleichen, die vor und nach dem Durchführen der Gate-Belastung gemessen wurden, um eine Qualität des entsprechenden FETs zu bewerten. Vorrichtungen mit geringer Qualität können Defekte in der Gate-Oxidschicht aufweisen. Die Dauer des Durchführens der Gate-Belastung kann von verschiedenen Betriebsbedingungen abhängen.
-
In 1 ist eine Referenzimplementierung gezeigt, in welcher eine Vielzahl von Zellen 110-1–110-3 einer Vorrichtung dazu verwendet wird, um Netzversorgung für LEDs 140, die mit den Zellen 110-1–110-3 mittels einer Schnittstelle 170 verbunden sind, bereitzustellen. Jede der Zellen 110-1–110-3 umfasst eine Stromquelle, die durch ein FET 120 ausgebildet wird. Wie aus 1 ersichtlich ist, verbindet das FET 120 die Schnittstelle 170 mit einer Netzversorgungsleitung 191, an welche eine Spannung VCC mittels eines Anschlusses 171-1 angewendet werden kann. Der FET 120 hat drei Kontakte 121-1–121-3. Der erste und zweite Kontakt 121-1 und 121-2 sind der Quellen-Kontakt und der Drain-Kontakt. Der dritte Kontakt 121-3 ist der Gate-Kontakt 121-3. Eine Treibervorstufe 180 wird dazu verwendet, um die Gate-Spannung, die auf den Gate-Kontakt 121-3 angewendet wird, zu steuern. In Abhängigkeit von der Gate-Spannung sind der erste und zweite Kontakt 121-1, 121-2 miteinander verbunden oder getrennt, sodass die Netzversorgung für die LED 170 wahlweise mittels der Schnittstelle bereitgestellt wird.
-
Die Vorrichtung 100 kann verschiedene Ausbildungen annehmen. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 100 eingerichtet sein, um Leistungsversorgung für eine Matrix von LEDs, die zum Beispiel 1024 Pixel zählt, bereitzustellen. Insbesondere kann die Matrix von LEDs oberhalb der Vorrichtung 100 in einer Chip-auf-Chip-Anordnung (Engl.: chip-on-chip) angebracht sein. Dann wirkt die Vorrichtung 100 als Steuerschaltkreis der LEDs für Beleuchtungszwecke.
-
Typischerweise kann begrenzter Bauraum für jede der Zellen 110-1–110-3 verfügbar sein. Zum Beispiel kann in der oben genannten Chip-auf-Chip-Anordnung jede LED typischerweise direkt auf der Vorrichtung 100 angebracht sein, sodass jede Zelle 110-1–110-3 auf Abmessungen von 125 μm × 125 μm begrenzt sein kann. Darüber hinaus kann ein geringer Abstand zwischen benachbarten Zellen 110-1–110-3 erforderlich sein. Zum Beispiel kann in der oben genannten Chip-auf-Chip-Anordnung eine Erhöhung der Auflösung in der in der Ebene orientierten Abmessung bevorzugt sein, um eine Auflösung der LED-Matrix zu erhöhen und Verwendung von mechanischen Komponenten für Leuchtweiteneinstellung zu vermeiden.
-
Die Vorrichtung 100, wie sie oben stehend erläutert wurde, hat charakteristische Eigenschaften, insbesondere: eine große Anzahl von Zellen, die auf einem einzelnen Chip auf der Vorrichtung 100 platziert sind; begrenzte Abmessungen jeder Zelle 110-1–110-3; und begrenzten Abstand zwischen benachbarten Zellen 110-1–110-3. Dies macht das Durchführen einer Gate-Belastung schwierig.
-
In 2 ist eine Referenzimplementierung des Durchführens des Gate-Belastungstests dargestellt. Jeder Gate-Kontakt 121-1 der FETs 120 der verschiedenen Zellen 110-1–110-3 ist mit einem gemeinsamen Testanschluss 171-2 mittels eines zusätzlichen Schalters 220 verbunden; hier wird der zusätzliche Schalter 220 als ein FET implementiert, der durch eine Steuereinheit 210 gesteuert wird. Eine Body-Diode 221 des Schalters 220 wird bereitgestellt. Jedoch leidet eine solche Lösung unter verschiedenen Nachteilen. Das individuelle Verbinden einer großen Anzahl von Gate-Kontakten 121-3 mit der Steuereinheit 210 erfordert große Anstrengungen in Bezug auf Top-Routing; insbesondere werden die verschiedenen Gate-Kontakte 121-3 jeder Zelle 110-1–110-3 nicht nach außen geleitet und deshalb kann das Kontaktieren der Gate-Kontakte 121-3 zum Anwenden der Belastungsspannung aufgrund begrenzter Zugänglichkeit aufgrund der Schaltkreisgeometrie schwierig sein. Auswählen der verschiedenen Zellen 121-1–121-3 nacheinander erfordert eine große Testzeit für eine große Anzahl von Zellen 110-1–110-3.
-
Solche Nachteile werden durch das Szenario der 3 behoben. Wie aus einem Vergleich der 1 und 2 gegenüber der 3 ersichtlich ist, sind zusätzliche Schaltelemente in der Vorrichtung 100 implementiert, um die Gate-Belastung durchzuführen. Insbesondere wird eine gemeinsame Testleitung 393 bereitgestellt, die mit jeder der Vielzahl der Zellen 110-1–110-3 verbunden ist. Die gemeinsame Testleitung 393 ist mittels eines Anschlusses 171-3 zugänglich. Dadurch wird es möglich, den Gate-Belastungstest für die Zellen 110-1–110-3 unter Verwendung der zwei Anschlüsse 171-1, 171-3 durchzuführen, d. h. des Anschlusses 171-1, der mit der gemeinsamen Netzleitung 191 verbunden ist, und des Anschlusses 171-3, der mit der gemeinsamen Testleitung 393 verbunden ist. Dies wird nachfolgend in größerem Detail beschrieben.
-
Wie aus 3 ersichtlich ist, umfasst jede der Vielzahl von Zellen 110-1–110-3 einen Schalter 301. Der Schalter 301 koppelt den zweiten Kontakt 121-2 des FET 120 wahlweise mit der gemeinsamen Testleitung 393. Um den Schalter 301 zu steuern, wird eine Steuereinheit 310 bereitgestellt. Die Steuereinheit 310 ist eingerichtet, um den Schalter 301 zu steuern, sodass dieser in der geschlossenen Position ist, wenn der Gate-Belastungstest durchgeführt wird. Eine Belastungsspannung kann auf die gemeinsame Netzleitung 191 und die gemeinsame Testleitung 393 mittels der Anschlüsse 171-1, 171-3 angewendet werden.
-
Darüber hinaus umfasst jede der Vielzahl von Zellen 110-1–110-3 einen weiteren Schalter 302. Der weitere Schalter 302 koppelt den Gate-Kontakt 121-3 des FET 120 wahlweise mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung 192. Eine Referenzspannung kann an die gemeinsame Versorgungsleitung 192 mittels eines weiteren Anschlusses 171-4 angewendet werden. Die Steuereinheit ist eingerichtet, um den weiteren Schalter 302 zu steuern, sodass dieser in der geschlossenen Position ist, wenn der Gate-Belastungstest durchgeführt wird.
-
Die Belastungsspannung wird an die gemeinsame Netzleitung 191 und die gemeinsame Testleitung 393 mittels der Anschlüsse 171-1, 171-3 angewendet. Die Referenzspannung wird an die gemeinsame Versorgungsleitung 192 mittels des Anschlusses 171-4 angewendet. In einem solchen Szenario wird deshalb die Belastungsspannung an sowohl den ersten, als auch den zweiten Kontakt 121-1, 121-3 der FETs 120 angewendet, d. h. an den Quellen-Kontakt und den Drain-Kontakt – anstatt an den Gate-Kontakt 121-3 und einen der zwei Kontakte 121-1, 121-3 (siehe 2). Durch Anwenden der Belastungsspannung an sowohl den ersten als auch zweiten Kontakt 121-1, 121-2 zur gleichen Zeit kann sichergestellt werden, dass die Gate-Oxidschicht des FET 120 an beiden Seiten des Kanals auf eine gleiche Art und Weise belastet wird. Es ist möglich, dass eine externe Spannungsquelle bereitgestellt wird, um die Belastungsspannung an den Anschlüssen 171-1, 171-3 bereitzustellen und/oder die Referenzspannung an dem weiteren Anschluss 171-4 bereitzustellen.
-
In diesem Szenario ist es möglich, die Gate-Belastung parallel für die Vielzahl von Zellen 110-1–110-3 durchzuführen. Die Steuereinheit 310 kann eingerichtet sein, um die Schalter 301 der Vielzahl der Zellen 110-1–110-3 zu steuern, sodass diese zumindest teilweise parallel in der geschlossenen Position sind. Entsprechend kann die Steuereinheit 310 eingerichtet sein, um die weiteren Schalter 302 der Vielzahl von Zellen 110-1–110-3 zu steuern, sodass diese in der geschlossenen Position sind. In anderen Worten können die Schalter 301 und/oder die weiteren Schalter 302 der Vielzahl von Zellen 110-1–110-3 gesteuert werden, sodass diese gleichzeitig in der geschlossenen Position sind. Paralleles Ausführen der Gate-Belastung kann es ermöglichen, die Zeit zu reduzieren, die benötigt wird, um den Test durchzuführen (Testzeit). Darüber hinaus können die Anforderungen an Top-Routing zum Bereitstellen von zusätzlichen Schaltelementen zum Durchführen des Belastungstests reduziert werden. Darüber hinaus kann die Skalierbarkeit der Anzahl von Zellen 110-1–110-3 der Vorrichtung 100 gewährleistet werden. Im Allgemeinen ist es jedoch auch möglich, dass die Gate-Belastung seriell für die Vielzahl von Zellen 110-1–110-3 durchgeführt wird.
-
Die Schaltung der 3 zeigt schematisch einen Hochspannungs-seitigen Schalter (Engl.: high-side) in Form des FET 120 für die Last, die mittels der Schnittstelle 170 mit der Zelle 110-1–110-3 verbunden ist. Insbesondere ist der erste Kontakt 121-1 des FET 120 der Drain-Kontakt und der zweite Kontakt 121-2 des FET ist der Quellen-Kontakt. Der erste Kontakt 121-1 ist mit der gemeinsamen Netzleitung 191 verbunden. Der zweite Kontakt 121-2 ist mit der Schnittstelle 170 verbunden. In einem solchen Szenario wird die Referenzspannung mittels der gemeinsamen Versorgungsleitung 192, die sich bei Masse befindet, angewendet. Die Belastungsspannung, die auf die gemeinsame Testleitung 393 angewendet wird, ist typischerweise größer als 3 Volt, vorzugsweise größer als 5 Volt, vorzugsweise größer als 7 Volt. Der Schalter 301 wird vorzugsweise als ein n-Kanal isolierter FET implementiert.
-
4 zeigt eine Ausführungsform, in welcher die Vorrichtung 100 einen Niederspannungs-seitigen Schalter (Engl.: low-side) für eine Last, die mit der Schnittstelle 170 verbunden ist, umfasst. Die Vorrichtung 100 hat eine Vielzahl von Zellen 110-1–110-3, die jeweils ein FET 120 vom Typ NMOS umfassen.
-
Der erste Kontakt 121-1 des FET 120 ist der Quellen-Kontakt und der zweite Kontakt 121-2 des FET 120 ist der Drain-Kontakt. Die Belastungsspannung liegt vorzugsweise bei Masse, d. h. die gemeinsame Netzleitung 191 und die gemeinsame Testleitung 393 sind bei Masse. Die Referenzspannung, die mittels der gemeinsamen Versorgungsleitung 192 angewendet wird, wird vorzugsweise ausgewählt, sodass diese größer ist als 3 Volt, vorzugsweise größer als 5 Volt, besonders vorzugsweise größer als 7 Volt. In dieser Niederspannungsseitigen Konfiguration ist der Schalter 301 vorzugsweise ein p-Kanal isolierter Gate-FET.
-
Bezug nehmend auf 5 kann die Hochspannungs-seitige Konfiguration des Schalters 301 als ein n-Kanal isolierter Gate-FET 570 implementiert werden. Dann ist es typischerweise erforderlich, den Schalter 301 unter Verwendung einer Ladungspumpenspannung 580 als eine Treibervorstufe zu betreiben. Verwendung des n-Kanal isolierten Gate-FET als der Schalter 301 in der Hochspannungs-seitigen Konfiguration ermöglicht es, die benötigte Schaltkreisfläche der Zelle 110-1–110-3 herabzusetzen, während ein charakteristischer Quellen-Drain-Widerstand konstant gehalten werden kann, wenn der Schalter 301 von der geschlossenen Position in die geöffnete Position wechselt. In der Niederspannungs-seitigen Konfiguration wird der Schalter 301 vorzugsweise als ein FET 570 implementiert, der vom Typ p-Kanal isolierter Gate-FET ist. Hieraus kann eine erhöhte Schaltkreisfläche resultieren.
-
Bezug nehmend auf die 3 und 4 ist ein Klemmen-Schaltkreis 305 zwischen dem Gate 121-3 und mindestens einem von dem ersten und zweiten Kontakt 121-1, 121-2 bereitgestellt. Der Klemmen-Schaltkreis 304 umfasst eine Zener-Diode und eine Diode, die in Reihe geschaltet ist. Der Klemmen-Schaltkreis 304 ist optional; insbesondere kann es nicht erforderlich sein, den Klemmen-Schaltkreis 304 in Fällen bereitzustellen, in welchen Spannungen direkt an die gemeinsame Testleitung 393 und die gemeinsame Netzleitung 191 und den Gate-Kontakt 121-3 angewendet werden können. Jedoch kann der Klemmen-Schaltkreis 304 optional bereitgestellt werden, um die Potentialdifferenz zwischen dem Gate-Kontakt 121-3 und dem entsprechenden mindestens einem von dem ersten und zweiten Kontakt 121-1, 121-2 bei einem bestimmten Wert zu fixieren. Ein externer Widerstand kann in Reihenschaltung bei der gemeinsamen Versorgungsleitung 191 bereitgestellt werden, um einen Stromfluss zu steuern, der durch den Klemmen-Schaltkreis 304 fließt. Der Klemmen-Schaltkreis ermöglicht es, die Belastungsspannung bei einem definierten Wert zu fixieren; Signaldrifts werden vermieden. Dies ermöglicht es, die Gate-Belastung zuverlässiger zu machen.
-
Wie oben stehend erläutert, ist es mittels Anwenden der gleichen Belastungsspannung auf sowohl den Quellen-Kontakt, als auch den Drain-Kontakt des FET 120 mittels der gemeinsamen Netzleitung 191 und der gemeinsamen Testleitung 393 und zum Beispiel zwingen des Gate-Kontakts 121-3 zu Null Volt in der Hochspannungs-seitigen Konfiguration möglich, die Gate-Belastung durchzuführen. Eine wohldefinierte Spannung wird dadurch zwischen den ersten und zweiten Kontakten 121-1, 121-3 auf einer Seite und dem Gate-Kontakt 121-3 auf der anderen Seite angewendet. Dies korrespondiert mit Betreiben der Vorrichtung 100 in einem Gate-Belastungsmodus.
-
Es ist auch möglich, die Vorrichtung 100 in einem Normalbetriebsmodus zu betreiben. In einem solchen Szenario kann der weitere Schalter 302 als Teil einer Treibervorstufe des FET 120 wiederverwendet werden. Der weitere Schalter 302 kann auch dazu verwendet werden, um die Last, die mit der entsprechenden Zelle 110-1–110-3 mittels der Schnittstelle 170 verbunden ist, wahlweise in dem Normalbetriebsmodus mit Leistung zu versorgen. Der Klemmen-Schaltkreis 204 kann als eine aktive Klemme wiederverwendet werden, um den Gate-Kontakt 121-3 gegen elektrische Entladung zu schützen. Zum Beispiel kann der Schalter 301 gesteuert werden, sodass dieser in der geöffneten Position ist, d. h. der zweite Kontakt 121-2 des FET 120 kann von der gemeinsamen Testleitung 393 getrennt werden. Der weitere Schalter 302 wird gesteuert, sodass dieser in der geschlossenen Position ist, und eine Gate-Spannung wird an die gemeinsame Versorgungsleitung 192 angewendet.
-
Ein Kontrollschalter 402 wird bereitgestellt; der Kontrollschalter 402 wird während dem Gate-Belastungsbetriebsmodus gesteuert, sodass dieser in der geöffneten Position ist. Während dem Normalbetriebsmodus ist der Steuerschalter 402 in der geöffneten Position, wenn der weitere Schalter 302 in der geschlossenen Position ist, und der Steuerschalter 402 ist in der geschlossenen Position, wenn der weitere Schalter 302 in der geöffneten Position ist. Die Gate-Spannung wird an die gemeinsame Versorgungsleitung 192 angewendet. Dadurch sind der erste Kontakt 121-1 und der zweite Kontakt 121-2 des FET 120 elektrisch verbunden. Eine Leistungsspannung wird an die gemeinsame Netzleitung 191 angewendet, welche die Last, die mit der entsprechenden Zelle 110-1–110-3 mittels der Schnittstelle 170 verbunden ist, mit Leistung zu versorgen. Zum Beispiel kann die Leistungsspannung mittels einer externen Spannungsquelle bereitgestellt werden.
-
6A zeigt eine Ausführungsform eines Schaltkreises, welcher Zellen 100-1, 100-2, 100-3 und eine Steuereinheit 310 umfasst. Jede der Zellen 100-1, 100-2, 100-3 ist wie in 3 eingerichtet und umfasst deshalb Schalter 301, 302. Die Steuereinheit 310 umfasst einen Mutliplexer, der die Schalter 301 und die weiteren Schalter 302 der Vielzahl von Zellen 110-1–110-3 unabhängig steuern kann.
-
Es ist möglich, einen Leckstrom zwischen dem ersten Kontakt 121-1 und dem zweiten Kontakt 121-2 der FETs 120 der verschiedenen Zellen 110-1–110-3 beim Durchführen eines Lecktests zu bestimmen. Zum Beispiel kann der Leckstrom vor und nach der Gate-Belastung bestimmt werden. Dafür kann ein Strommessgerät bereitgestellt werden, welches mit der gemeinsamen Netzleitung 191 und der gemeinsamen Testleitung 393 mittels entsprechender Anschlüsse 171-1, 171-3 verbunden ist. Insbesondere kann, weil die Steuereinheit 310 die Schalter 301 und die weiteren Schalter 302 der verschiedenen Zellen 110-1–110-3 individuell steuern kann, der Leckstrom individuell für jeden der FETs 120 gemessen werden. Dafür kann der Stromfluss zwischen der gemeinsamen Netzleitung 191 und der gemeinsamen Testleitung 393 gemessen werden, wenn ein einzelner der Schalter 301 einer gegebenen Zelle 110-1–110-3 geschlossen ist; dies kann für alle Zellen 110-1–110-3 wiederholt werden. Der Leckstrom kann gemessen werden, bevor und/oder nachdem die Gate-Belastung durchgeführt wird.
-
Wie aus 6A ersichtlich ist, kann die Steuereinheit 393 jeden der Schalter 301, 302 der verschiedenen Zellen 110-1, 110-2 individuell steuern. Dies kann mittels dediziertem Top-Routing zwischen der Steuereinheit 310 und den Schaltern 301, 302 jeder der Zellen 110-1–110-3 implementiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann dies über logisches Gruppieren der verschiedenen Zellen 110-1–110-3 in Spalten und/oder Reihen und individuelles Adressieren oder Adressieren von Teilmengen der Zellen 110-1–110-3 durch Selektieren einer entsprechenden Spalte und/oder einer Reihe implementiert werden. Hier können benachbarte Zellen 110-1–110-3 derselben Spalte und/oder Reihe mittels einer Spalten- und/oder Reihensteuerleitung verbunden sein. Eine Matrixkonfiguration kann angewendet werden. Dies kann das Top-Routing reduzieren.
-
In 6B ist ein weiteres Szenario gezeigt, in welchem die Steuereinheit 310 die verschiedenen Schalter 301 individuell steuern kann. Jedoch werden die weiteren Schalter 302 kumulativ gesteuert. Zum Beispiel kann es in Bezug auf die weiteren Schalter 302 möglich sein, nur eine einzelne Top-Routing-Verbindung zwischen der Vielzahl von Zellen 110-1–110-3 und der Steuereinheit 310 bereitzustellen. Dies kann mittels einer gemeinsamen Steuerleitung 680 der Vorrichtung 100 implementiert werden. Die weiteren Schalter 302 der verschiedenen Zellen 110-1–110-3 können mit der gemeinsamen Steuerleitung 680 verbunden sein. Die gemeinsame Steuerleitung 680 ist auch mit der Steuereinheit 310 verbunden und wird für Steuerung der weiteren Schalter 302, sodass diese in der geöffneten oder geschlossenen Position sind, eingesetzt.
-
In 6B ist ein Szenario gezeigt, in welchem die Vorrichtung 100 eine gemeinsame Steuerleitung 680 umfasst, mit welcher die weiteren Schalter 302 gekoppelt sind. Es ist auch möglich, dass die Schalter 301 mit der gemeinsamen Steuerleitung 680 gekoppelt sind, zum Beispiel zusätzlich oder alternativ zu den weiteren Schaltern 302. Dann kann die Gate-Belastung parallel für die verschiedenen Zellen 110-1–110-3 angewendet werden.
-
In 7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausführen eines Gate-Belastungstests gezeigt. Das Verfahren beginnt in Schritt S1. In Schritt S2 wird überprüft, ob der Gate-Belastungsbetriebsmodus aktiviert werden soll oder ob normaler Betrieb der Vorrichtung 100 eingesetzt werden soll.
-
Wenn in Schritt S2 entschieden wird, dass der Gate-Belastungsbetriebsmodus eingesetzt werden soll, wird Schritt S3 ausgeführt. In Schritt S3 wird der Gate-Belastungstest ausgeführt. Details des Gate-Belastungsbetriebsmodus sind nachfolgend in Bezug auf 8 dargelegt.
-
Wenn in Schritt S2 der 7 bestimmt wird, dass der Normalbetriebsmodus der Vorrichtung eingesetzt werden soll, setzt das Verfahren mit Schritt S4 fort. Details des Normalbetriebsmodus von Schritt S4 sind nachfolgend dargelegt in Bezug auf 9
-
Das Verfahren endet in Schritt S5.
-
Details des Gate-Belastungstests des Schritts S3 sind in 8 illustriert. Zunächst wird in Schritt T1 der Leckstrom gemessen. Hierfür wird ein erster Anschlusskontakt einer externen Strommessvorrichtung mit der gemeinsamen Testleitung 393 mittels des Anschlusses 171-3 verbunden. Ein zweiter Anschlusskontakt der externen Strommessvorrichtung wird mit der gemeinsamen Netzleitung 191 mittels des Anschlusses 171-1 verbunden. Für eine bestimmte Zelle wird der Schalter 301 gesteuert, sodass dieser in der geschlossenen Position ist. Dies verbindet die gemeinsame Netzleitung 191 und die gemeinsame Testleitung 393 über den FET 120. Der Gate-Kontakt 121-3 des entsprechenden FET 120 wird betrieben, sodass der FET 120 öffnet.
-
Die Funktion der Strommessvorrichtung ist es, den Leckstrom zwischen den ersten und zweiten Anschlusskontakten zu messen, der aufgrund der Reihenschaltung der entsprechenden Zelle 110-1 und der Strommessvorrichtung dem Strom durch den Source-Kontakt und den Drain-Kontakt des FET 120 entspricht.
-
In Schritt T2 werden sowohl der Schalter 301, als auch der weitere Schalter 302 geschlossen – falls dies noch nicht der Fall ist.
-
In Schritt T3 wird die Belastungsspannung auf sowohl die gemeinsame Netzleitung 191, als auch die gemeinsame Testleitung 393 angewendet. In Schritt T4 wird die Referenzspannung auf die gemeinsame Versorgungsleitung 192 angewendet. Dadurch wird eine wohldefinierte Spannung zwischen dem Source-Kontakt und dem Drain-Kontakt des FET 120 in Bezug auf den Gate-Kontakt 121-3 des FET 120 angewendet. Die Gate-Belastung wird für eine vorgegebene Zeitdauer ausgeführt. Dann wird in Schritt T5 der Schalter 301 und der weitere Schalter 302 geöffnet.
-
In Schritt T6 wird der Leckstrom wieder gemessen.
-
In 9 sind Details des Schritts S4 der 7 dargestellt. Zunächst wird der Schalter 301 in Schritt U1 geöffnet. Dann wird der weitere Schalter 302 in Schritt U2 geschlossen.
-
In Schritt U3 wird die Gate-Spannung an die gemeinsame Versorgungsleitung 192 angewendet, wodurch der Quellen-Kontakt und der Drain-Kontakt des FET 120 elektrisch verbunden werden. Die Leistungsspannung wird an der gemeinsamen Netzleitung 191 in Schritt U4 angewendet, wodurch die Last, die mit der entsprechenden Zelle 110-1–110-3 mittels der Schnittstelle 170 über das FET 120 verbunden ist, mit Leistungsspannung versorgt.
-
Dadurch wird es möglich, eine Leistungsspannung auf die gemeinsame Netzleitung 191 anzuwenden und, mittels einer Treibervorstufe von ein oder mehreren der Vielzahl von Zellen 110-1–110-3, den FET 120 zu schließen, wodurch die Last, die mittels der Schnittstelle 170 verbunden ist, mit Leistungsspannung versorgt wird.
-
Obwohl die Erfindung in Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen erläutert wurde, sind Äquivalente und Modifikationen für den Fachmann nach Lesen und Verstehen der Beschreibung ersichtlich. Die vorliegende Erfindung beinhaltet alle solche Äquivalente und Modifikationen und wird nur durch den Schutzbereich der angefügten Patentansprüche begrenzt.
