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Zwischen-Anschluss-Kapazitäten eines Halbleiterbauelements mit drei Anschlüssen, wie z. B. eines Transistors, eines FET, eines Leistungs-MOS-FET und eines IGBT, sind für den Fall des FET beispielsweise als Cgs, Cds und Cgd dargestellt und auf einem Datenblatt des Bauelements beschrieben und können als eine Delta-Verbindungsschaltung (Deltaschaltung) mit drei Anschlüssen (siehe 9, die später beschrieben wird) dargestellt sein.
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Andererseits können im Allgemeinen elektrostatische Kapazitäten eines Halbleiterbauelements und dergleichen durch die Verwendung eines LCR-Messegeräts, das auch als Impedanzmessgerät bekannt ist, gemessen werden. Das LCR-Messgerät misst im Allgemeinen ein Wechselsignal zwischen zwei Anschlüssen, wobei, wenn das Halbleiterbauelement mit drei Anschlüssen, das drei Kapazitäten beinhaltet, die als Delta-Konfiguration geschaltet sind, gemessen wird, wie dargestellt ist in den 5 bis 29(a) und 5 bis 29(b) des „Agilent Impedance Measurement Handbook, A guide to measurement technology and techniques (Agilent-Impedanzmessungshandbuch, Ein Leitfaden für Messtechnologie und -techniken), vierte Ausgabe", Agilent Technologies, Inc., 10. September 2013, bekannt ist, dass High-Side- und Low-Side-Messanschluss des LCR-Messgeräts mit zwei Anschlüssen von den drei Anschlüssen des Halbleiterbauelements verbunden sind und ein Wechselsignal-Schutz des LCR-Messgeräts mit dem verbleibenden Anschluss zur Messung verbunden ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Wechselsignal-Schutz-Verbindung kurz beschrieben ist im Abschnitt 2.4.7 auf den Seiten 2 bis 14 des „Agilent Impedance Measurement Handbook, A guide to measurement technology and techniques, vierte Ausgabe".
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9 stellt eine Messschaltung dar, wenn eine Messschaltung, die ein LCR-Messgerät einer Verbindung mit vier Anschlüssen verwendet, dargestellt in den 5 bis 29(b) von „Agilent Impedance Measurement Handbook, A guide to measurement technology and techniques, vierte Ausgabe", auf einen Fall angewendet wird, bei dem ein LCR-Messgerät einer Verbindung mit zwei Anschlüssen zum Messen eines MOS-FET verwendet wird.
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In 9 ist in einer Messschaltung 900 als zu testendes Bauelement (DUT; DUT = device under test) ein MOS-FET 106 mit drei Anschlüssen Drain (D), Gate (G) und Source (S) dargestellt. Ein High-Side-Anschluss (heißer Anschluss) H eines LCR-Messgeräts 102 einer Verbindung mit drei Anschlüssen ist mit dem Anschluss D eines DUT über ein Kabel 902 verbunden, ein Low-Side-Anschluss (kalter Anschluss) L des LCR-Messgeräts 102 ist mit dem Anschluss G über ein Kabel 904 verbunden und ein Schutzanschluss GD des LCR-Messgeräts 102 ist mit dem Anschluss S über ein Kabel 906 verbunden. Eine Spannung zwischen beiden Enden einer Kapazität Cgd wird durch ein Voltmeter 110 als eine Spannung Vm gemessen und ein Strom, der durch die Kapazität Cgd fließt, wird durch ein Amperemeter 114 als ein Strom Im gemessen. Ein Strom Ie, der durch eine Kapazität Cds fließt, fließt aufgrund der Verwendung des Anschlusses GD nicht durch das Amperemeter 114 und der Strom und die Spannung in Bezug auf die Kapazität Cgd können so präzise gemessen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass, wie in 9 dargestellt ist, das LCR-Messgerät 102 eine Signalquelle 108 und einen Erdungspunkt 112 beinhaltet. Ferner sind die virtuellen Kapazitäten Cgs, Cds und Cgd in einer Delta-Konfiguration verbunden und liegen unter den Anschlüssen des DUT 106 vor.
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Für einen Vorrichtungshersteller, der eine Schaltung entwirft, in die ein Bauelement mit drei Anschlüssen eingebaut ist, ist es wichtig, die Zwischen-Anschluss-Kapazitäten dieses Bauelements an einem tatsächlichen Bauelement zu messen und die gemessenen Kapazitäten mit Parametern auf einem Datenblatt zu vergleichen, wodurch eine Leistungsfähigkeit des Bauelements ausgewertet wird.
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Übrigens nehmen für die Messung der Zwischen-Anschluss-Kapazitäten des Bauelements mit drei Anschlüssen, da sich Leistungsbauelemente und dergleichen, wie beispielsweise ein Leistungs-MOS-FET, IGBT und dergleichen, in den letzten Jahren entwickelt haben, Vorspannungen, die an die jeweiligen Anschlüsse angelegt werden sollen, in Bezug auf die Zwischen-Anschluss-Kapazitäten zu. So tritt eine derartige Unannehmlichkeit auf, dass diese Vorspannungen nicht durch Vorspannungen des LCR-Messgeräts der verwandten Technik abgedeckt werden können, und so steigt die Anzahl von Fällen, in denen die Messung nicht ohne weiteres ausgeführt werden kann.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Messvorrichtung und ein Messverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, Zwischen-Anschluss-Kapazitäten eines Bauelements mit drei Anschlüssen mit hoher Genauigkeit zu messen, während die Reproduzierbarkeit hoch ist und Einflüsse von Restinduktivitäten aufgehoben werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, einen Leitwegauswähler gemäß Anspruch 6 oder eine Messvorrichtung gemäß Anspruch 10.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Messen einer Zwischen-Anschluss-Kapazität eines zu testenden Bauelements mit drei Anschlüssen bereitgestellt, das folgende Merkmale aufweist: einen Leitwegauswähler mit einem ersten Anschluss, der mit einem High-Side-Anschluss eines LCR-Messgeräts verbunden ist, einem zweiten Anschluss, der mit einem Low-Side-Anschluss des LCR-Messgeräts verbunden ist, einem dritten Anschluss, der mit einem Schutzanschluss des LCR-Messgeräts verbunden ist, einem vierten Anschluss zum Verbinden mit einem ersten Anschluss des zu testenden Bauelements, einem fünften Anschluss zum Verbinden mit einem zweiten Anschluss des zu testenden Bauelements und einem sechsten Anschluss zum Verbinden mit einem dritten Anschluss des zu testenden Bauelements, wobei der vierte Anschluss bis sechste Anschluss konfiguriert sind, um eine Verbindung zu einem beliebigen des ersten Anschlusses bis dritten Anschlusses herzustellen; ein erstes Kabel, das mit dem vierten Anschluss des Leitwegauswählers verbunden ist; ein zweites Kabel, das mit dem fünften Anschluss verbunden ist; und ein drittes Kabel, das mit dem sechsten Anschluss verbunden ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ausführen einer Messung für drei Verbindungen des Leitwegauswählers, um Fehlerimpedanzen für Leitwege zu den jeweiligen Anschlüssen des zu testenden Bauelements zu erfassen; Ausführen einer Messung für die drei Verbindungen des Leitwegauswählers, um Impedanzen jeweiliger Zwischen-Anschluss-Kapazitäten, einschließlich Fehlern von Restinduktivitäten für das zu testende Bauelement, zu erfassen; und Erfassen der jeweiligen Zwischen-Anschluss-Kapazitäten des zu testenden Bauelements, für die Einflüsse der Restinduktivitäten aufgehoben werden, aus Messergebnissen, die bei der Ausführung der Messung, um die Fehlerimpedanzen zu erfassen, sowie bei der Ausführung der Messung, um die Impedanzen der jeweiligen Zwischen-Anschluss-Kapazitäten zu erfassen, erhalten werden.
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In diesem Fall beinhaltet das Verfahren den folgenden Aspekt. Insbesondere beinhaltet das Ausführen der Messung, um die Fehlerimpedanzen zu erfassen, folgende Schritte: Kurzschließen von Anschlüssen des ersten Kabels, des zweiten Kabels und des dritten Kabels, die nicht mit dem Leitwegauswähler verbunden sind, miteinander; und Verbinden des ersten Anschlusses und des zweiten Anschlusses des Leitwegauswählers mit dem fünften Anschluss bzw. dem sechsten Anschluss, um dadurch eine erste Spannung und einen ersten Strom durch Verwenden des LCR-Messgeräts zu messen, Verbinden des ersten Anschlusses und des zweiten Anschlusses des Leitwegauswählers mit dem vierten Anschluss bzw. dem sechsten Anschluss, um dadurch eine zweite Spannung und einen zweiten Strom durch Verwenden des LCR-Messgeräts zu messen, und Verbinden des ersten Anschlusses und des zweiten Anschlusses des Leitwegauswählers mit dem vierten Anschluss bzw. dem fünften Anschluss, um dadurch eine dritte Spannung und einen dritten Strom durch Verwenden des LCR-Messgeräts zu messen; wobei das Ausführen der Messung, um die Impedanzen der jeweiligen Zwischen-Anschluss-Kapazitäten zu erfassen, folgende Schritte aufweist: Verbinden der Anschlüsse des ersten Kabels, des zweiten Kabels und des dritten Kabels, die nicht mit dem Leitwegauswähler verbunden sind, mit dem ersten Anschluss, dem zweiten Anschluss bzw. dem dritten Anschluss des zu testenden Bauelements; und derartiges Konfigurieren des Leitwegauswählers, dass der erste Anschluss des Leitwegauswählers mit dem fünften Anschluss verbunden ist, der zweite Anschluss des Leitwegauswählers mit dem sechsten Anschluss verbunden ist und der dritte Anschluss des Leitwegauswählers mit dem vierten Anschluss verbunden ist, um dadurch eine vierte Spannung und einen vierten Strom durch Verwenden des LCR-Messgeräts zu messen, derartiges Konfigurieren des Leitwegauswählers, dass der erste Anschluss des Leitwegauswählers mit dem vierten Anschluss verbunden ist, der zweite Anschluss des Leitwegauswählers mit dem sechsten Anschluss verbunden ist und der dritte Anschluss des Leitwegauswählers mit dem fünften Anschluss verbunden ist, um dadurch eine fünfte Spannung und einen fünften Strom durch Verwenden des LCR-Messgeräts zu messen, und derartiges Konfigurieren des Leitwegauswählers, dass der erste Anschluss des Leitwegauswählers mit dem vierten Anschluss verbunden ist, der zweite Anschluss des Leitwegauswählers mit dem fünften Anschluss verbunden ist und der dritte Anschluss des Leitwegauswählers mit dem sechsten Anschluss verbunden ist, um dadurch eine sechste Spannung und einen sechsten Strom durch Verwenden des LCR-Messgeräts zu messen; und das Erfassen der jeweiligen Zwischen-Anschluss-Kapazitäten des zu testenden Bauelements folgende Schritte aufweist: Erfassen einer ersten Impedanz aus der ersten Spannung und dem ersten Strom, Erfassen einer zweiten Impedanz aus der zweiten Spannung und dem zweiten Strom und Erfassen einer dritten Impedanz aus der dritten Spannung und dem dritten Strom; Erfassen einer Impedanz des ersten Kabels, einer Impedanz des zweiten Kabels und einer Impedanz des dritten Kabels aus der ersten Impedanz bis dritten Impedanz; Erfassen einer vierten Impedanz von dem ersten Anschluss des Leitwegauswählers über den fünften Anschluss zu einem Ende des zweiten Kabels, einer fünften Impedanz von dem zweiten Anschluss des Leitwegauswählers über den sechsten Anschluss zu einem Ende des dritten Kabels, einer sechsten Impedanz von dem dritten Anschluss des Leitwegauswählers über den vierten Anschluss zu einem Ende des ersten Kabels, einer siebten Impedanz von dem ersten Anschluss des Leitwegauswählers über den vierten Anschluss zu einem Ende des ersten Kabels, einer achten Impedanz von dem dritten Anschluss des Leitwegauswählers über den fünften Anschluss zu dem Ende des zweiten Kabels, einer neunten Impedanz von dem zweiten Anschluss des Leitwegauswählers über den fünften Anschluss zu dem Ende des zweiten Kabels und einer zehnten Impedanz von dem dritten Anschluss des Leitwegauswählers über den sechsten Anschluss zu dem Ende des dritten Kabels; Erfassen einer elften Impedanz aus der vierten Spannung und dem vierten Strom, Erfassen einer zwölften Impedanz aus der fünften Spannung und dem fünften Strom und Erfassen einer dreizehnten Impedanz aus der sechsten Spannung und dem sechsten Strom; und Zuweisen der vierten Impedanz bis dreizehnten Impedanz zu drei simultanen Gleichungen basierend auf den Kirchhoffschen Gesetzen in Bezug auf eine Schaltung zum Messen der vierten Spannung bis sechsten Spannung und des vierten Stroms bis sechsten Stroms, wodurch eine vierzehnte Impedanz, eine fünfzehnte Impedanz und eine sechzehnte Impedanz, die die jeweiligen Zwischen-Anschluss-Kapazitäten der drei Anschlüsse des zu testenden Bauelements darstellen, durch ein numerisches Analyseverfahren erfasst werden.
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Ferner beinhaltet das Verfahren: einen Aspekt, bei dem der Leitwegauswähler eine siebte Spannung, eine achte Spannung und eine neunte Spannung jeweils über Signale überlagert, die mit dem vierten Anschluss bis sechsten Anschluss verbunden sind; einen Aspekt, bei dem das Erfassen der vierzehnten Impedanz, der fünfzehnten Impedanz und der sechzehnten Impedanz ein Verwenden eines Simplex-Verfahrens für das numerische Analyseverfahren beinhaltet; und einen Aspekt, bei dem der erste Anschluss des Leitwegauswählers mit einem High-Side-Strom-Anschluss und einem High-Side-Spannung-Anschluss des LCR-Messgeräts verbunden ist und der zweite Anschluss des Leitwegauswählers mit einem Low-Side-Strom-Anschluss und einem Low-Side-Spannung-Anschluss des LCR-Messgeräts verbunden ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Leitwegauswähler bereitgestellt, der folgende Merkmale aufweist: einen ersten Anschluss; einen zweiten Anschluss; einen dritten Anschluss; einen vierten Anschluss; einen fünften Anschluss; und einen sechsten Anschluss, wobei der vierte Anschluss bis sechste Anschluss konfiguriert sind, um eine Verbindung zu einem beliebigen des ersten Anschlusses bis dritten Anschlusses herzustellen.
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In diesem Fall beinhaltet der Leitwegauswähler: einen Aspekt, bei dem der Leitwegauswähler konfiguriert ist, um eine siebte Spannung, eine achte Spannung und eine neunte Spannung über Signale zu überlagern, die von einem beliebigen des ersten Anschlusses bis dritten Anschlusses zu dem vierten Anschluss bis sechsten Anschluss verbunden sind; und einen Aspekt, bei dem die Konfiguration des Leitwegauswählers, der in der Lage ist, die siebte Spannung, die achte Spannung und die neunte Spannung zu überlagern, ein erstes Vorspann-T-Stück, ein zweites Vorspann-T-Stück und ein drittes Vorspann-T-Stück beinhaltet, die Signalleitungen entsprechen, die mit dem vierten bis sechsten Anschluss verbunden sind, und einen siebten Anschluss, einen achten Anschluss und einen neunten Anschluss, die mit dem ersten Vorspann-T-Stück bis dritten Vorspann-T-Stück verbunden sind, und der Leitwegauswähler konfiguriert ist, um Spannungen, die an den siebten Anschluss bis neunten Anschluss angelegt sind, über die Signalleitungen zu überlagern, die jeweils mit dem vierten Anschluss bis sechsten Anschluss verbunden sind.
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Ferner beinhaltet der Leitwegauswähler einen Aspekt, bei dem der Leitwegauswähler einen zehnten Anschluss und einen elften Anschluss beinhaltet, der zehnte Anschluss mit dem ersten Anschluss verbunden ist und der elfte Anschluss mit dem zweiten Anschluss verbunden ist.
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Ferner wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Messvorrichtung bereitgestellt, die folgende Merkmale aufweist: einen ersten Leitwegauswähler, der der oben erwähnte Leitwegauswähler ist; ein LCR-Messgerät; ein zu testendes Bauelement, das ein Bauelement mit drei Anschlüssen ist; ein erstes Kabel, ein zweites Kabel und ein drittes Kabel zum jeweiligen Verbinden des vierten Anschlusses bis sechsten Anschlusses des ersten Leitwegauswählers und eines ersten Anschlusses, eines zweiten Anschlusses und eines dritten Anschlusses des zu testenden Bauelements miteinander; und ein viertes Kabel, ein fünftes Kabel und ein sechstes Kabel zum jeweiligen Verbinden des ersten Anschlusses bis dritten Anschlusses des ersten Leitwegauswählers und eines ersten Anschlusses, eines zweiten Anschlusses und eines dritten Anschlusses des LCR-Messgeräts miteinander.
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Hier beinhaltet die Messvorrichtung: einen Aspekt eines Ausführens des Verfahrens gemäß Anspruch 1; einen Aspekt, bei dem der erste Anschluss des LCR-Messgeräts ein High-Side-Anschluss ist, der zweite Anschluss des LCR-Messgeräts ein Low-Side-Anschluss ist und der dritte Anschluss des LCR-Messgeräts ein Schutzanschluss ist; und einen Aspekt, bei dem das LCR-Messgerät in der Lage ist, jeweilige Spannungen über den ersten Anschluss bis dritten Anschluss zu überlagern.
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Ferner beinhaltet die Messvorrichtung: einen Aspekt, bei dem: der erste Leitwegauswähler einen zehnten Anschluss und einen elften Anschluss beinhaltet; der zehnte Anschluss des ersten Leitwegauswählers mit dem ersten Anschluss verbunden ist; der elfte Anschluss des ersten Leitwegauswählers mit dem zweiten Anschluss verbunden ist; das LCR-Messgerät einen vierten Anschluss und einen fünften Anschluss beinhaltet; der erste Anschluss und der vierte Anschluss des LCR-Messgeräts High-Side-Anschlüsse sind; der zweite Anschluss und der fünfte Anschluss des LCR-Messgeräts Low-Side-Anschlüsse sind; der dritte Anschluss des LCR-Messgeräts ein Schutzanschluss ist; der vierte Anschluss des LCR-Messgeräts mit dem zehnten Anschluss des ersten Leitwegauswählers über ein siebtes Kabel verbunden ist; und der fünfte Anschluss des LCR-Messgeräts mit dem elften Anschluss des ersten Leitwegauswählers über ein achtes Kabel verbunden ist; und einen Aspekt, bei dem das LCR-Messgerät in der Lage ist, jeweilige Spannungen über den ersten Anschluss bis fünften Anschluss zu überlagern.
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Ferner beinhaltet die Messvorrichtung einen Aspekt, bei dem die Messvorrichtung ferner folgende Merkmale aufweist: eine Gleichsignal-Messvorrichtung zum Zuführen einer Gleichsignalspannung zumindest eines Kanals; einen zweiten Leitwegauswähler, der in der Lage ist, einen beliebigen des zumindest einen Kanals der Gleichsignal-Messvorrichtung mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss des zweiten Leitwegauswählers zu verbinden; und einen dritten Leitwegauswähler, der den ersten Leitwegauswähler und den zweiten Leitwegauswähler beinhaltet, in der Lage ist, einen des vierten Anschlusses des ersten Leitwegauswählers und des ersten Anschlusses des zweiten Leitwegauswählers mit einem ersten Anschluss zu verbinden, in der Lage ist, einen des fünften Anschlusses des ersten Leitwegauswählers und des zweiten Anschlusses des zweiten Leitwegauswählers mit einem zweiten Anschluss zu verbinden, und in der Lage ist, einen des sechsten Anschlusses des ersten Leitwegauswählers und des dritten Anschlusses des zweiten Leitwegauswählers mit einem dritten Anschluss zu verbinden, wobei das erste Kabel, das zweite Kabel und das dritte Kabel, die mit dem ersten Anschluss, dem zweiten Anschluss und dem dritten Anschluss des zu testenden Bauelements verbunden sind, mit dem ersten Anschluss, dem zweiten Anschluss bzw. dem dritten Anschluss des dritten Leitwegauswählers verbunden sind.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Blockdiagramm, das eine Messvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung bei einem Beispiel einer Messung an der Vorrichtung aus 1 darstellt;
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3A ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung darstellt, wenn ein Leitwegauswähler 104 in einer ersten Leitwegverbindung in 1 ist;
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3B ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung darstellt, wenn der Leitwegauswähler 104 in einer zweiten Leitwegverbindung in 1 ist;
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3C ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung darstellt, wenn der Leitwegauswähler 104 in einer dritten Leitwegverbindung in 1 ist;
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4 ein Flussdiagramm, das ein Messverfahren unter Verwendung der Vorrichtung aus 1 darstellt;
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5A ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung bei der ersten Leitwegverbindung bei Schritt 304 des Flussdiagramms aus 4 darstellt;
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5B ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung bei der zweiten Leitwegverbindung bei Schritt 304 des Flussdiagramms aus 4 darstellt;
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5C ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung bei der dritten Leitwegverbindung bei Schritt 304 des Flussdiagramms aus 4 darstellt;
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6 einen Graphen, der ein Beispiel eines Effekts zeigt, wenn das Messverfahren aus 4 an einem tatsächlichen Bauelement ausgeführt wird;
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7 ein Blockdiagramm, das eine Messvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8 ein Blockdiagramm, das eine Messvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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9 ein Blockdiagramm, das eine Kapazitätsmessvorrichtung für einen FET unter Verwendung eines Wechselsignalschutzes gemäß der verwandten Technik darstellt;
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10 ein Flussdiagramm, das Schritt 302 aus 4 darstellt;
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11 ein Flussdiagramm, das Schritt 304 aus 4 darstellt; und
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12 ein Flussdiagramm, das Schritt 306 aus 4 darstellt.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben das oben erwähnte Problem betrachtet und Folgendes entdeckt. Insbesondere können eine Messvorrichtung und ein Messverfahren, die in der Lage sind, drei Zwischen-Anschluss-Kapazitäten sehr genau zu erfassen, bereitgestellt werden durch Bereitstellen eines Leitwegauswählers, der in der Lage ist, Gleichsignalspannungen zwischen einem LCR-Messgerät und einem DUT zu überlagern, um Hochspannungen an jeweilige Anschlüsse anzulegen, was für die verwandte Technik schwierig ist, um die Zwischen-Anschluss-Kapazitäten eines Bauelements mit drei Anschlüssen in einer reproduzierbaren Weise zu messen, wodurch Verbindungen über verschiedene Leitwege zwischen jeweiligen Anschlüssen des LCR-Messgeräts und dem DUT ohne manuellen Betrieb ermöglicht werden, und außerdem durch Ermöglichen der Überlagerung von Gleichsignalspannungen, die höher sind als Spannungen in der verwandten Technik, und durch Entwickeln eines Messverfahrens, um Induktivitätskomponenten auf Leitwegen zu dem DUT aufzuheben, nämlich Restinduktivitäten, die offensichtlich werden, wenn der Leitwegauswähler dazwischen angeordnet ist. Dieses Wissen hat die Erfinder der vorliegenden Erfindung zur Entwicklung der vorliegenden Erfindung geführt.
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1 stellt eine Messvorrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der folgenden Beschreibung der Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen den gleichen Komponenten wie denjenigen, die bereits beschrieben wurden, zugewiesen werden.
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In 1 sind ein LCR-Messgerät 102 und ein DUT 106, das ein Bauelement mit drei Anschlüssen ist, das als ein FET veranschaulicht ist, die gleichen wie diejenigen in 9 und eine Beschreibung derselben ist deshalb weg gelassen. Bei einem Leitwegauswähler 104 können Anschlüsse OUT1, OUT2 und OUT3, die Kernkabel von Koaxialverbindern darstellen, mit beliebigen von Anschlüssen IN1, IN2 und IN3, die Kernkabel von Koaxialverbindern darstellen, durch Relais 122, 124 und 126 des Leitwegauswählers 104 verbunden sein.
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Zwischen den Relais 122 bis 126 und dem Anschluss OUT1 sind ein Vorspann-T-Stück 134 und ein Umgehungsrelais 128 desselben vorgesehen und eine Spannung einer Gleichstromversorgung 144, die mit einem Anschluss B1 verbunden ist, kann durch Öffnen des Umgehungsrelais 128 und Schließen eines Gleichsignal-Trennrelais 164 als eine Vorspannung über den Anschluss OUT1 überlagert werden. Ferner wird die Überlagerung der Vorspannung der Gleichstromversorgung 144 über den Anschluss OUT1 durch Schließen des Umgehungsrelais 128 und Öffnen des Gleichsignal-Trennrelais 164 deaktiviert.
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Die gleiche Konfiguration ist vorgesehen als ein Vorspann-T-Stück 136 und ein Umgehungsrelais 130 desselben zwischen den Relais 122 bis 126 und dem Anschluss OUT2, ferner als ein Gleichsignal-Trennrelais 162, das zwischen dem Vorspann-T-Stück 136 und einem Anschluss B2 vorgesehen ist, und als eine Gleichstromversorgung 142, die mit dem Anschluss B2 verbunden ist.
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Ferner ist die gleiche Konfiguration vorgesehen als ein Vorspann-T-Stück 138 und ein Umgehungsrelais 132 desselben zwischen den Relais 122 bis 126 und dem Anschluss OUT3, ferner als ein Gleichsignal-Trennrelais 160, das zwischen dem Vorspann-T-Stück 138 und einem Anschluss B3 vorgesehen ist, und als eine Gleichstromversorgung 140, die mit dem Anschluss B3 verbunden ist.
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Ein High-Side-Anschluss H des LCR-Messgeräts und der Anschluss IN1 des Leitwegauswählers sind miteinander über ein Koaxialkabel 116 verbunden, ein Low-Side-Anschluss L und der Anschluss IN2 des Leitwegauswählers sind miteinander über ein Koaxialkabel 118 verbunden und ein Schutzanschluss GD und der Anschluss IN3 des Leitwegauswählers sind miteinander über ein Koaxialkabel 120 verbunden.
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Ferner sind der Anschluss OUT1 des Leitwegauswählers und ein D-Anschluss des DUT 106 miteinander über ein Kabel 150 verbunden und der Anschluss OUT2 und ein G-Anschluss sind miteinander über ein Kabel 152 verbunden und der Anschluss OUT3 und ein S-Anschluss sind miteinander über ein Kabel 154 verbunden.
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Ferner beinhaltet die Messvorrichtung 100 eine Steuerung 170, die einen Prozessor 172 und einen Speicher 174, der mit dem Prozessor 172 verbunden ist, beinhaltet. Die Steuerung 170 steuert das LCR-Messgerät 102, den Leitwegauswähler 104 und die Gleichstromversorgungen 140, 142 und 144.
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Bei dieser Gelegenheit kann eine Steuerung, auf der Agilent B1505A installiert ist, als Steuerung 170 verwendet werden. Ferner kann die Steuerung 170 ein Computer sein, auf dem ein Betriebssystem auf Windows-Basis (eingetragene Marke) der Microsoft Corporation installiert ist, oder ein Computer, auf dem ein anderer Typ von Betriebssystem installiert ist, oder eine Steuerung, die durch eine zweckgebundene integrierte Schaltung aufgebaut ist, wie beispielsweise eine ASIC oder ein FPGA, oder eine Universal-IC.
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Bei dieser Gelegenheit kann für den Prozessor 172 ein kommerziell erhältlicher Mikroprozessor, ein eingebetteter Prozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein programmierbares Logikbauelement (PLD) oder ein frei programmierbares Gatterarray (FPGA) verwendet werden, der Prozessor 172 ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Der Speicher 174 kann einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Flash-Speicher und andere nichtflüchtige Speicher oder flüchtige Speicher aufweisen, ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Der Speicher 174 kann außerdem konfiguriert sein, um ein Festplattenlaufwerk oder ein optisches Laufwerk, das ein optisches Medium, wie beispielsweise eine CD oder DVD verwendet, zu beinhalten. Der Speicher 174 kann Computerprogramme, die durch den Prozessor 172 ausgeführt werden, und Daten, die durch die Programme verwendet werden, speichern und beliebige der hierin beschriebenen Verfahren können durch den Prozessor 172 ausgeführt werden.
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Wenn eine Messung an dem LCR-Messgerät 102 ausgeführt wird, kann die Messvorrichtung 100 so Spannungen, die an die Gleichstromversorgungen 140, 142 und 144 angelegt werden, über die Anschlüsse OUT1 bis OUT3 als Vorspannungen überlagern. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der Messvorrichtung 100, wenn die Vorspannungen überlagert werden, Vorspannungsleistungsversorgungen (nicht gezeigt), die in das LCR-Messgerät 102 eingebaut sind, zusätzlich zu den Gleichstromversorgungen 140 bis 144 verwendet werden können.
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Als LCR-Messgerät 102 kann beispielsweise ein kommerziell erhältliches LCR-Messgerät verwendet werden, wie beispielsweise 4294A oder E4980A von Agilent Technologies, Inc.
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Bezug nehmend auf 2 erfolgt nun eine Beschreibung einer Ersatzschaltung von 1 als Beispiel der Verbindung zu dem DUT durch Verwenden der Vorrichtung aus 1.
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Es wird darauf hingewiesen, dass in den 2, 4 und 5 Verbindungen in Bezug auf die Steuerung 170 und Außenleiter der Koaxialkabel 116, 118 und 120 aus Gründen einer Vereinfachung der Darstellung weg gelassen sind. Schaltungssymbole des DUT 106 sind in 2 und danach nicht gezeigt und in den 3A bis 3C sind Darstellungen der Zwischen-Anschluss-Kapazitäten des DUT 106 ebenfalls weg gelassen.
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Übrigens kann in 9, wenn die Kabel 902 bis 906 so kurz sind, dass die Induktivitäten der jeweiligen Kabel vernachlässigt werden können, die Kapazität Cgd genau aus den Messwerten des Amperemeters 114 und des Voltmeters 110 gemessen werden. Wie jedoch in 1 gezeigt ist, nehmen, wenn der automatisierte Leitwegauswähler 104 zwischen dem LCR-Messgerät 102 und dem DUT 106 vorgesehen ist, die Leitweglängen zu. Folglich können die Induktivitäten auf den Leitwegen nicht länger vernachlässigt werden und die Zwischen-Anschluss-Kapazitäten können nicht genau gemessen werden, es sei denn, Einflüsse der Induktivitäten werden berücksichtigt. So wird im Folgenden die Ersatzschaltung der Vorrichtung aus 1 betrachtet, während die Impedanzen der Leitwege berücksichtigt werden.
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2 stellt eine Ersatzschaltung für einen Fall dar, bei dem in 1 der Anschluss IN1 des Leitwegauswählers mit dem Anschluss G des DUT 106 verbunden ist, der Anschluss N2 mit dem Anschluss S verbunden ist und der Anschluss IN3 mit dem Anschluss D verbunden ist. Bei dieser Gelegenheit wird die Leitwegimpedanz von dem Anschluss IN1 des Leitwegauswählers zu dem Anschluss G des DUT 106 mit Z1a bezeichnet, die Leitwegimpedanz von dem Anschluss IN2 zu dem Anschluss S wird mit Z2a bezeichnet und die Leitwegimpedanz von dem Anschluss IN3 zu dem Anschluss D wird mit Z3a bezeichnet. In diesem Fall kann eine Impedanz Zma, von dem LCR-Messgerät aus betrachtet, folgendermaßen erfasst werden: Zma = Vma/Ima (1) wobei Vma der Messwert des Voltmeters 110 des LCR-Messgeräts 102 ist und Ima der Messwert des Amperemeters ist.
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Ähnlich kann in 1, wenn der Anschluss IN1 des Leitwegauswählers mit dem Anschluss D des DUT 106 verbunden ist, der Anschluss IN2 mit dem Anschluss S verbunden ist und der Anschluss IN3 mit dem Anschluss G verbunden ist, eine Impedanz Zmb, von dem LCR-Messgerät aus betrachtet, folgendermaßen erfasst werden: Zmb = Vmb/Imb (2) wobei Z1b eine Leitwegimpedanz von dem Anschluss IN1 zu dem Anschluss D ist, Z2b eine Leitwegimpedanz von dem Anschluss IN2 zu dem Anschluss S ist, Z3b eine Leitwegimpedanz von dem Anschluss IN3 zu dem Anschluss G ist, Vmb ein Messwert des Voltmeters 110 des LCR-Messgeräts 102 ist und Imb ein Messwert des Amperemeters ist.
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Ähnlich kann in 1, wenn der Anschluss IN1 des Leitwegauswählers mit dem Anschluss D des DUT 106 verbunden ist, der Anschluss IN2 mit dem Anschluss G verbunden ist und der Anschluss IN3 mit dem Anschluss S verbunden ist, eine Impedanz Zmc, von dem LCR-Messgerät aus betrachtet, folgendermaßen erfasst werden: Zmc = Vmc/Imc (3) wobei Z1c eine Leitwegimpedanz von dem Anschluss IN1 zu dem Anschluss D ist, Z2c eine Leitwegimpedanz von dem Anschluss IN2 zu dem Anschluss G ist, Z3c eine Leitwegimpedanz von dem Anschluss IN3 zu dem Anschluss S ist, Vmc ein Messwert des Voltmeters 110 des LCR-Messgeräts 102 ist und Imc ein Messwert des Amperemeters ist.
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Ferner kann eine Beziehung zwischen den drei Zwischen-Anschluss-Kapazitäten Cgs, Cds und Cgd des DUT 106 und den entsprechenden Impedanzen Zgs, Zds und Zgd durch einen Satz von Gleichungen einer Gleichung (4) dargestellt sein. Cgs = –1/(jωZgs)
Cds = –1/(jωZds)
Cgd = –1/(jωZgd) (4)
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Bezug nehmend auf 3A bis 3C erfolgt nun eine detailliertere Beschreibung der drei Verbindungen, die unter Bezugnahme auf 2 als Beispiel beschrieben wurden. Zuerst sind in 3A die Impedanzen Z1a, Z2a und Z3a aus 2 in Impedanzen von den Anschlüssen H, L und GD des LCR-Messgeräts zu den Anschlüssen OUT1, OUT2 und OUT3 des Leitwegauswählers und Impedanzen von den Anschlüssen OUT1, OUT2 und OUT3 des Leitwegauswählers zu dem DUT zerlegt. Ferner sind in 3B die Impedanzen Z1b, Z2b und Z3b aus 2 in Impedanzen von den Anschlüssen H, L und GD des LCR-Messgeräts zu den Anschlüssen OUT1, OUT2 und OUT3 des Leitwegauswählers und Impedanzen von den Anschlüssen OUT1, OUT2 und OUT3 des Leitwegauswählers zu dem DUT zerlegt. Ferner sind in 3C die Impedanzen Z1c, Z2c und Z3c aus 2 in Impedanzen von den Anschlüssen H, L und GD des LCR-Messgeräts zu den Anschlüssen OUT1, OUT2 und OUT3 des Leitwegauswählers und Impedanzen von den Anschlüssen OUT1, OUT2 und OUT3 des Leitwegauswählers zu dem DUT zerlegt. So können die oben erwähnten Impedanzen Z1a bis Z1c, Z2a bis Z2c und Z3a bis Z3c der 3A bis 3C als drei Sätze von Gleichungen dargestellt werden, die durch Gleichungen (5) bis (7) ausgedrückt sind.
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Mit anderen Worten gilt in 3A: Z1a = Zhg + Zg
Z2a = Zls + Zs
Z3a = Zgd + Zd (5), in 3B: Z1b = Zhd + Zd
Z2b = Zls + Zs
Z3b = Zgg + Zg (6) und in 3C: Z1c = Zhd + Zd
Z2c = Zlg + Zg
Z3c = Zgs + Zs (7).
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Drei simultane Gleichungen, ausgedrückt durch Gleichung (8), können durch Anwenden der Kirchhoffschen Gesetze auf die drei Verbindungen in den 3A bis 3C erfasst werden. ((Zma – Z1a – Z2a)·Z3a – Z1a·Z2a)·(Zgs + Zds + Zgd) – (Z1a + Z3a)·Zgs·Zds + (Zma – Z1a – Z2a)·Zds·Zgd – (Z2a + Z3a)·Zgd·Zgs – Zgs·Zds·Zgd = 0
((Zmb – Z1b – Z2b)·Z3b – Z1b·Z2b)·(Zds + Zgs + Zgd) – (Z1b + Z3b)·Zds·Zgs + (Zmb – Z1b – Z2b)·Zgs·Zgd – (Z2b + Z3b)·Zgd·Zds – Zds·Zgs·Zgd = 0
((Zmc – Z1c – Z2c)·Z3c – Z1c·Z2c)·(Zgd + Zgs + Zds) – (Z1c + Z3c)·Zgd·Zgs + (Zmc – Z1c – Z2c)·Zgs·Zds – (Z2c + Z3c)·Zds·Zgd – Zgd·Zgs·Zds = 0(8)
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Aus der oben erwähnten Betrachtung haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung das folgende Wissen erlangt. Insbesondere muss bei der Schaltung aus 1, wenn das LCR-Messgerät verwendet wird, um die Zwischen-Anschluss-Kapazitäten eines Bauelements mit drei Anschlüssen zu messen, ein derartiger Betrieb, dass zwei Anschlüsse, für die die Kapazität gemessen werden muss, von den drei Anschlüssen des Bauelements mit dem High-Side- und Low-Side-Anschluss des LCR-Messgeräts verbunden sind und der verbleibende Anschluss mit dem Schutzanschluss verbunden ist, um dadurch die Kapazität zu messen, für die drei Sätze von Verbindungen für die drei Anschlüsse des Bauelements ausgeführt werden. Ferner sind diese drei Sätze von Verbindungen drei Sätze von Verbindungen, die in ihrer Topologie gleich sind und nur in den verbundenen Anschlüssen unterschiedlich, und so können die jeweiligen Zwischen-Anschluss-Kapazitäten ohne die Einflüsse der verbleibenden Induktivitätskomponenten durch Lösen der simultanen Gleichungen, die durch Gleichung (8) ausgedrückt sind, in Bezug auf die drei Sätze von Verbindungen erfasst werden, um die Messergebnisse für die drei Sätze von Verbindungen zu kombinieren, ohne die Restinduktivitäten für jeweilige Abschnitte in den jeweiligen Leitwegen direkt und einzeln zu messen. Basierend auf diesem Wissen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Messverfahren entwickelt, das durch das Flussdiagramm 300 dargestellt ist.
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4 stellt das Flussdiagramm 300 des Messverfahrens zum Erfassen der drei Zwischen-Anschluss-Kapazitäten durch Verwenden der Messvorrichtung 100 aus 1, während die Restinduktivitäten aufgehoben werden, dar.
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In dem Flussdiagramm 300 wird zuerst bei Schritt 302 in der Messvorrichtung 100 aus 1 die Messung für die drei Verbindungen ausgeführt, um die Fehlerimpedanzen für die Leitwege zu den drei Anschlüssen des DUT 106 zu erfassen.
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Dann wird bei Schritt 304 die Messvorrichtung 100 aus 1 verwendet, um die Messung für die drei Verbindungen in Bezug auf das DUT 106 auszuführen, um die Impedanzen der jeweiligen Zwischen-Anschluss-Kapazitäten, einschließlich der Fehler der Restinduktivitäten, zu erfassen.
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Ferner werden bei Schritt 306 die jeweiligen Zwischen-Anschluss-Kapazitäten des DUT 106, für die die Einflüsse der Restinduktivitäten aufgehoben werden, aus den Messergebnissen der Schritte 302 und 304 erfasst.
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Folglich können die Zwischen-Anschluss-Kapazitäten, für die die Restinduktivitäten der Leitwege von dem DUT zu den jeweiligen Anschlüssen aufgehoben sind, erfasst werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Schritte 302 und 304 in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden können. Ferner können, wenn es eine Mehrzahl von DUTs gibt, die Schritte 304 und 306 mehrmals wiederholt werden.
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Nun erfolgt Bezug nehmend auf 10 eine detaillierte Beschreibung von Schritt 302, Bezug nehmend auf 11 eine detaillierte Beschreibung von Schritt 304 und Bezug nehmend auf 12 eine detaillierte Beschreibung von Schritt 306.
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In 10 wird Schritt 302 als Schritte 312 und 314 ausgeführt.
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Zuerst werden bei Schritt 312 bei der Verbindung von 1 die Anschlüsse der Kabel 150, 152 und 154, die nicht mit dem Leitwegauswähler 104 verbunden sind, miteinander kurzgeschlossen. Ein Punkt des Kurzschlusses ist als ein Punkt p (beispielsweise Bezugnahme auf 5A) bezeichnet. Mit anderen Worten, bei der Verbindung aus 1 wird das DUT 106 entfernt und die Anschlüsse der jeweiligen Kabel werden kurzgeschlossen.
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Dann wird bei Schritt 314 die Verbindung von 5A gebildet und eine Spannung Vna und ein Strom Ina werden durch das Voltmeter 110 und das Amperemeter 114 gemessen. Dann wird eine Verbindung von 5B gebildet und eine Spannung Vnb und ein Strom Inb werden auf die gleiche Weise gemessen. Dann wird eine Verbindung von 5C gebildet und eine Spannung Vnc und ein Strom Inc werden auf die gleiche Weise gemessen.
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Dann wird bei 11 Schritt 304 als Schritte 322 und 324 ausgeführt.
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Zuerst werden bei Schritt 322 die Anschlüsse der Kabel 150 bis 154, die nicht mit dem Leitwegauswähler 104 verbunden sind, jeweils an den Anschlüssen D, G und S des DUT befestigt.
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Dann wird bei Schritt 324 die Verbindung aus 3A gebildet und in dem LCR-Messgerät 102 werden eine Spannung Vma und ein Strom Ima durch das Voltmeter 110 und das Amperemeter 114 gemessen. Dann wird eine Verbindung von 3B gebildet und eine Spannung Vmb und ein Strom Imb werden auf die gleiche Weise gemessen. Dann wird eine Verbindung aus 3C gebildet und eine Spannung Vmc und ein Strom Imc werden auf die gleiche Weise gemessen.
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Dann wird bei 12 Schritt 306 als Schritte 332, 334, 336, 338 und 340 ausgeführt.
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Zuerst werden bei Schritt 322 die Impedanzen Zna, Znb und Znc durch Verwenden des Satzes von Gleichungen, die durch Gleichung (9) ausgedrückt sind, aus dem Messergebnis bei Schritt 314 erfasst. Zna = Vna/Ina
Znb = Vnb/Inb
Znc = Vnc/Inc (9).
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Bei dieser Gelegenheit können basierend auf den 5A bis 5C die oben erwähnten Impedanzen Zna bis Znc durch einen Satz von Gleichungen, der durch Gleichung (10) ausgedrückt ist, dargestellt werden. Zna = Zg + Zs + Zhg + Zls
Znb = Zd + Zs + Zhd + Zls
Znc = Zd + Zg + Zhd + Zlg (10).
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Es wird darauf hingewiesen, dass in der Gleichung (10) die Impedanzen Zhg, Zls, Zhd und Zlg der Leitwege in dem Leitwegauswähler bekannte Werte sind, die zuvor gemessen werden oder als Sollwerte verfügbar sind.
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So kann ein Satz von Gleichungen, ausgedrückt durch Gleichung (11), durch Zuweisen von Gleichung (10) zu Gleichung (9) und Lösen in Bezug auf Zd, Zg und Zs erfasst werden. Zd = (–3*Zna + Znb + Znc – 2*Zhd + 2*Zls + 3*Zhg – Zlg)/2
Zg = (Zna – 3*Znb + Znc + 2*Zhd + 2*Zls – Zhg – Zlg)/2
Zs = (Zna + Znb – 3*Znc + 2*Zhd – 2*Zls – Zhg + 3*Zlg)/2 (11).
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So werden bei Schritt 344 die Impedanzen Zd, Zg und Zs der Kabel 150 bis 154 basierend auf der Gleichung (11) erfasst.
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Ferner werden bei Schritt 336 die Impedanzen Z1a bis Z1c, Z2a bis Z2c und Z3a bis Z3c basierend auf den Gleichungen (5) bis (7) erfasst.
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Dann werden bei Schritt 338 die Impedanzen Zma bis Zmc aus dem Messergebnis bei Schritt 324 basierend auf den Gleichungen (1) bis (3) erfasst. Es wird darauf hingewiesen, dass Zma bis Zmc Impedanzen sind, für die die Induktivitäten der Leitwege nicht aufgehoben werden, und die so die Fehler beinhalten.
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Ferner werden bei Schritt 340 die oben erwähnten Parameter der Gleichung (8) zugewiesen, um die Impedanzen Zgs, Zds und Zgd durch das numerische Analyseverfahren zu erfassen, und die drei Zwischen-Anschluss-Kapazitäten Cgs, Cds und Cgd des DUT 106 werden basierend auf der Gleichung (4) erfasst.
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Als ein Ergebnis der oben beschriebenen Verarbeitung werden die drei Zwischen-Anschluss-Kapazitäten Cgs, Cds und Cgd des DUT 106 erfasst, während die Induktivitäten der Leitwege durch Folgen des Flussdiagramms 300 aufgehoben werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass als das numerische Analyseverfahren bei Schritt 340 verschiedene Analyseverfahren, wie z. B. das Simplex-Verfahren einer Linearprogrammierung, verwendet werden könnten.
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Als Beispiel des Effekts des Aufhebens der Restinduktivitäten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt 6 die Zwischen-Anschluss-Kapazitäten Cgs, Cds und Cgd, die durch Verbinden eines Leistungs-MOS-FET, IPW60R199CP von Infineon Technologies AG als DUT 106 und Folgen des Messverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erfasst wurden. 6 zeigt außerdem ein Ergebnis eines Falls, bei dem die Verbindungen in den 3A bis 3C gebildet wurden, um einfach die Kapazitäten Cgs, Cds und Cgd durch das LCR-Messgerät 102 zu messen. In 6 stellt eine Linie A Cgs dar, nachdem die Restinduktivitäten aufgehoben sind, eine Linie B stellt Cds dar, nachdem die Restinduktivitäten aufgehoben sind, eine Linie C stellt Cgd dar, nachdem die Restinduktivitäten aufgehoben sind, eine Linie D stellt Cgs dar, wenn die Restinduktivitäten nicht aufgehoben sind, eine Linie E stellt Cds dar, wenn die Restinduktivitäten nicht aufgehoben sind, und eine Linie F stellt Cgd dar, wenn die Restinduktivitäten nicht aufgehoben sind. Es wird darauf hingewiesen, dass als das LCR-Messgerät 102 ein B1502A MFCMU, auf dem B1505A von Agilent Technology, Inc. installiert ist, verwendet wurde.
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Wie in dem Graphen in 6 gezeigt ist, tritt für die Kapazität Cgd der Effekt des Aufhebens gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Frequenz größer oder gleich 44 kHz auf. Es wird darauf hingewiesen, dass der Effekt des Aufhebens für die Kapazität Cds bei einer Frequenz größer oder gleich 453 kHz auftritt und der Effekt des Aufhebens für die Kapazität Cgs bei einer Frequenz größer oder gleich 463 kHz auftritt, was aus dem Graphen jeweils schwierig zu erkennen ist.
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Bezug nehmend auf 7 erfolgt nun eine Beschreibung einer Messvorrichtung 700 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Messvorrichtung 700 unterscheidet sich von derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels aus 1 dadurch, dass ein LCR-Messgerät einer Vier-Anschluss-Verbindung für das LCR-Messgerät 702 verwendet wird, ein Leitwegauswähler 704, der den Leitwegauswähler 104 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beinhaltet und einen Verbindungsverbinder beinhaltet, der auf das LCR-Messgerät 702 angepasst ist, als der Leitwegauswähler verwendet wird und außerdem eine Steuerung 730 eine Steuerung ist, die an das LCR-Messgerät 702 und den Leitwegauswähler 704 angepasst ist.
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Das LCR-Messgerät 702 beinhaltet einen Oszillator 706, ein Voltmeter 708, ein Amperemeter 710, einen Erdungspunkt 712, einen High-Side-Strom-Anschluss Hc, einen High-Side-Spannung-Anschluss Hp, einen Low-Side-Spannung-Anschluss Lp, einen Low-Side-Strom-Anschluss Lc und einen Schutzanschluss GD für Außenleiter von Koaxialverbindern für diese Anschlüsse.
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Der Leitwegauswähler 704 beinhaltet einen Anschluss IN-A, der dem Anschluss Hc des LCR-Messgeräts entspricht, und einen Anschluss IN-B, der dem Anschluss Hp entspricht, und die Anschlüsse IN-A und IN-B sind mit dem Anschluss IN1 des eingebauten Leitwegauswählers 104 über ein Kabel 722 verbunden. Ferner beinhaltet der Leitwegauswähler 704 einen Anschluss IN-C, der dem Anschluss Lp des LCR-Messgeräts entspricht, und einen Anschluss IN-D, der dem Anschluss Lc entspricht, und die Anschlüsse IN-C und IN-D sind mit dem Anschluss IN2 des eingebauten Leitwegauswählers 104 über ein Kabel 724 verbunden. Ferner beinhaltet der Leitwegauswähler 704 einen Anschluss IN-E, der dem Anschluss GD des LCR-Messgeräts entspricht, als Außenleiter der Koaxialverbinder für die Anschlüsse IN-A bis IN-D und der Anschluss IN-E ist mit dem Anschluss IN3 des eingebauten Leitwegauswählers 104 verbunden.
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Der Anschluss Hc des LCR-Messgeräts und der Anschluss IN-A des Leitwegauswählers 704 sind miteinander über ein Koaxialkabel 714 verbunden. Ähnlich sind der Anschluss Hp und der Anschluss IN-B miteinander über ein Koaxialkabel 716 verbunden, der Anschluss Lp und der Anschluss IN-C sind miteinander über ein Koaxialkabel 718 verbunden, der Anschluss Lc und der Anschluss IN-D sind miteinander über ein Koaxialkabel 720 verbunden und der Anschluss GD und der Anschluss IN-E sind miteinander über die Außenleiter der Koaxialkabel 714 bis 720 verbunden.
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Die Gleichstromversorgungen 144, 142 und 140 sind von der Außenseite des Leitwegauswählers mit den Anschlüssen B1, B2 und B3 des Leitwegauswählers 104 verbunden, der in den Leitwegauswähler 704 eingebaut ist.
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Die Steuerung 730 beinhaltet einen Prozessor 732 und einen Speicher 734, der mit dem Prozessor 732 verbunden ist. Die Steuerung 730 steuert das LCR-Messgerät 702, den Leitwegauswähler 704 und den eingebauten Leitwegauswähler 104 und steuert außerdem die Gleichstromversorgungen 140 bis 144. Konfigurationen der Steuerung 730, des Prozessors 732 und des Speichers 732 sind die gleichen wie diejenigen bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels.
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Die Anschlüsse OUT1 bis OUT3 des Leitwegauswählers 104, der in den Leitwegauswähler 704 eingebaut ist, sind mit den jeweiligen Anschlüssen des DUT 106 über die Kabel 150 bis 154 verbunden und diese Verbindungen sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
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Der Leitwegauswähler 704 des zweiten Ausführungsbeispiels beinhaltet den Leitwegauswähler des ersten Ausführungsbeispiels und ist ferner bei der Verbindung zu dem DUT 106 der gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. So sind, wenn das LCR-Messgerät 702 und der Leitwegauswähler 704 miteinander verbunden sind, wie in 7 dargestellt ist, die Verbindungen zwischen dem eingebauten Leitwegauswähler 104 und dem DUT 106 die gleichen wie diejenigen aus 1 und die Verbindungen der 2, 3A bis 3C und 5A bis 5C und die Verfahren, die in den Flussdiagrammen der 4 und 10 bis 12 dargestellt sind, können auf die gleiche Weise ausgeführt werden, durch Betrachten der Messwerte der Spannung und des Stroms des Voltmeters und des Amperemeters des LCR-Messgeräts 102 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als Messwerte der Spannung und des Stroms des Voltmeters und des Amperemeters des LCR-Messgeräts 702 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. So können außerdem bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Zwischen-Anschluss-Kapazitäten, für die die Restinduktivitäten aufgehoben sind, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erfasst werden.
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Wie oben beschrieben wurde, kann das zweite Ausführungsbeispiel die Messvorrichtung und das Messverfahren zum Erfassen der Zwischen-Anschluss-Kapazitäten, für die die Restinduktivitäten aufgehoben sind, durch Verwenden des LCR-Messgeräts der Vier-Anschluss-Verbindung bereitstellen.
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Bezug nehmend auf 8 erfolgt nun eine Beschreibung einer Messvorrichtung 800 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Messvorrichtung 800 beinhaltet das LCR-Messgerät 102 der Drei-Anschluss-Verbindung, eine Gleichsignal-Messvorrichtung 802, einen Leitwegauswähler 804 und einen Gleichsignal-Leitwegauswähler 806, wobei der Leitwegauswähler 804 mit dem DUT 106 verbunden ist.
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Der Leitwegauswähler 804 beinhaltet den Leitwegauswähler 104 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und den Gleichsignal-Leitwegauswähler 806 für die Gleichsignal-Messvorrichtung 802 und beinhaltet eine derartige Konfiguration, dass einer des Anschlusses OUT1 des Leitwegauswählers 104 und eines Anschlusses DCOUT1 des Gleichsignal-Leitwegauswählers über Relais 826 und 832 mit einem Anschluss O1 verbunden sein kann. Der Leitwegauswähler 804 beinhaltet ferner eine derartige Konfiguration, dass einer des Anschlusses OUT2 des Leitwegauswählers 104 und eines Anschlusses DCOUT2 des Gleichsignal-Leitwegauswählers über Relais 828 und 834 mit einem Anschluss O2 verbunden sein kann, und eine derartige Konfiguration, dass einer des Anschlusses OUT3 des Leitwegauswählers 104 und eines Anschlusses DCOUT3 des Gleichsignal-Leitwegauswählers über Relais 830 und 836 mit einem Anschluss O3 verbunden sein kann. Die Anschlüsse IN1, IN2 und IN3 des Leitwegauswählers 104 in dem Leitwegauswähler 804 sind über die Koaxialkabel 116, 118 und 120 mit den Anschlüssen H, L und GD des LCR-Messgeräts 102 verbunden, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Anschlüsse B1 bis B3 des Leitwegauswählers 104 und die Gleichstromversorgungen 144 bis 140 sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Das LCR-Messgerät 102 ist das gleiche wie das des ersten Ausführungsbeispiels.
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Die Gleichsignal-Messvorrichtung 802 beinhaltet eine Mehrzahl von Kanälen von Gleichstromversorgungsmodulen 808 und 810 und legt, wie bei dem Gleichstromversorgungsmodul 808 dargestellt ist, eine Spannung von einer Gleichsignal-Spannungsquelle 812 an und beinhaltet eine Strommessfunktion unter Verwendung eines Amperemeters 816 und eine Spannungsmessfunktion unter Verwendung eines Voltmeters 818. Die Gleichsignal-Messvorrichtung 802 beinhaltet eine Mehrzahl von Anschlüssen DC1, DC2, ..., die der Mehrzahl eingebauter Gleichstromversorgungsmodule 808 und 810 entsprechen, und einen Koaxialverbinderanschluss DCG, der mit dem Erdungspunkt 112 verbunden ist. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Außenleiter des Koaxialverbinderanschlusses DCG als ein Anschluss für die Gleichsignal-Schutzverbindung verwendet wird. Der Gleichsignal-Leitwegauswähler 806 beinhaltet eine Mehrzahl von Anschlüssen DCIN1, DCIN2, ..., DCING, die den Anschlüssen DC1, DC2, ..., DCG der Gleichsignal-Messvorrichtung 802 entsprechen, und sind mit der Gleichsignal-Messvorrichtung 802 über die Koaxialkabel 820, 822, ..., 824 verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Mehrzahl von Anschlüssen DC1, DC2, ... und die Anzahl der Mehrzahl von Anschlüssen DCIN1, DCIN2, ... nicht immer auf die gleiche Anzahl eingeschränkt sein muss. Der Gleichsignal-Leitwegauswähler 806 beinhaltet eine Funktion eines Verbindens eines beliebigen der Anschlüsse DCIN1, DCIN2, ..., DCING mit den Anschlüssen DCOUT1, DCOUT2, ..., DCOUT3 und kann so eine derartige Leistungsfähigkeit aufweisen, dass, selbst wenn ein Signal eines großen Stroms oder einer großen Spannung oder ein Signal eines Mikrostroms oder einer Mikrospannung von der Gleichsignal-Messvorrichtung zugeführt wird, kein Problem bewirkt wird, wie beispielsweise ein Verlust in Bezug auf die Messung.
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Die Anschlüsse O1, O2 und O3 des Leitwegauswählers 804 sind mit den Anschlüssen D, G und S des DUT 106 über die Kabel 150, 152 und 154 verbunden.
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Die Steuerung 840 beinhaltet einen Prozessor 842 und einen Speicher 844, der mit dem Prozessor 842 verbunden ist. Die Steuerung 840 steuert das LCR-Messgerät 102, die Gleichsignal-Messvorrichtung 802 und den Leitwegauswähler 804. Es wird darauf hingewiesen, dass die Steuerung des Leitwegauswählers 804 eine Steuerung des Leitwegauswählers 104, des Gleichsignal-Leitwegauswählers 806 und der Gleichstromversorgungen 140 bis 144 beinhaltet. Konfigurationen der Steuerung 840, des Prozessors 842 und des Speichers 844 sind die gleichen wie diejenigen bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels.
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Die Messvorrichtung 800 beinhaltet die Konfiguration der Messvorrichtung 100 und die Verfahren, die in den 1 bis 5 und 10 bis 12 dargestellt sind, können so durch die Messvorrichtung 800 ausgeführt werden. So können wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Restinduktivitäten auch bei der Zwischen-Anschluss-Kapazitätsmessung für das Bauelement mit drei Anschlüssen bei dem dritten Ausführungsbeispiel aufgehoben werden und die Zwischen-Anschluss-Kapazitäten können so sehr genau erfasst werden.
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Zusätzlich können gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel Gleichsignal-Spannung-Kapazität-Charakteristika für frei ausgewählte Anschlüsse einschließlich der Zwischen-Anschluss-Kapazitätsmessung für ein Bauelement mit drei Anschlüssen, wie oben beschrieben wurde, gemessen werden und außerdem kann eine Gleichsignalmessung einschließlich einer Messung einer Strom-Spannung-Charakteristik des Bauelements mit drei Anschlüssen durch die Gleichsignal-Messvorrichtung 802 auch durch Verwenden des Gleichsignal-Leitwegauswählers 806 ausgeführt werden. So können gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Gleichsignal-Spannung-Kapazität-Charakteristik und die Spannung-Strom-Charakteristik des Bauelements mit drei Anschlüssen durch die automatische Verbindung sehr genau gemessen werden. Deshalb kann ein derartiger Effekt bereitgestellt werden, dass ein Test zur Auswertung eines Bauelements mit drei Anschlüssen und insbesondere zur Auswertung eines Leistungsbauelements mit drei Anschlüssen sehr effizient und sehr genau ausgeführt werden kann.
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Ferner kann eine Messvorrichtung, die durch Ersetzen des LCR-Messgeräts 102, des Leitwegauswählers 104 und der Kabel 116 bis 120 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel durch das LCR-Messgerät 702, den Leitwegauswähler 704 und die Kabel 714 bis 720 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erhalten wird, eine Messvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sein.
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Bei der obigen Beschreibung ist der FET als das DUT veranschaulicht, das das Bauelement mit drei Anschlüssen ist, die vorliegende Erfindung kann jedoch ohne weiteres auf andere Bauelemente mit drei Anschlüssen angewendet werden, wie z. B. einen Transistor, einen Leistungs-MOS-FET und einen IGBT. In diesem Fall kann die vorliegende Erfindung durch Betrachten der Anschlussnamen als entsprechende Anschlussnamen eines Bauelements, das als DUT verwendet wird, angewendet werden.
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Ferner können die Vorspann-T-Stücke 134 bis 138 in 1 durch andere Schaltungen ersetzt werden, die in der Lage sind, die Vorspannungen zu überlagern.
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Wie oben beschrieben wurde, erfolgte eine Beschreibung der Verfahren und der Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch Folgen der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, ein Fachmann auf dem Gebiet wird jedoch verstehen, dass die obige Beschreibung zur Veranschaulichung gedacht ist, wobei so verschiedene Modifizierungen und Ersetzungen durchgeführt werden können, ohne von einem Grundgedanken derselben abzuweichen, und ein derartiger Schutzbereich ebenso in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Agilent Impedance Measurement Handbook, A guide to measurement technology and techniques (Agilent-Impedanzmessungshandbuch, Ein Leitfaden für Messtechnologie und -techniken), vierte Ausgabe”, Agilent Technologies, Inc., 10. September 2013 [0002]
- Abschnitt 2.4.7 auf den Seiten 2 bis 14 des „Agilent Impedance Measurement Handbook, A guide to measurement technology and techniques, vierte Ausgabe” [0002]
- „Agilent Impedance Measurement Handbook, A guide to measurement technology and techniques, vierte Ausgabe” [0003]
