JP2002277505A - Ｄｃ特性測定用電源装置及び半導体試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】電流制限機能を備えるＤＣ特性測定用電源装置
において、瞬間的な負荷条件の過渡期間における過電流
量を大幅に低減可能とする。 【解決手段】ＤＣ特性測定用電源装置の出力段に備える
駆動用のバッファと負荷装置との間に直列に挿入され
て、負荷電流を検出する電流検出手段Ｒ５を具備し、電
流検出手段で検出される負荷電流検出信号を受けて、負
荷電流が所定の制限電流以上を検出したときに、負荷電
流を制限するクランプ信号を発生する電流クランプ手段
１００を具備し、電流クランプ手段により演算増幅器の
入力端をクランプ制御して電流制限を行う第１のクラン
プ手段Ｄ１０を具備し、電流クランプ手段によりＤＣ特
性測定用電源装置の出力段に備える駆動用のバッファの
入力端の電圧信号をクランプして電流制限を行う第２の
クランプ手段Ｄ２０を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、負荷へ流れる電
流を制限する電流制限機能を備えるＤＣ特性測定用電源
装置に関する。特に、半導体試験装置に適用され、被試
験デバイス（ＤＵＴ）へ所定の定電圧を供給する、電流
制限機能を備えるＤＣ特性測定用電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体試験装置にはデバイスのＤＣ特性
を測定するユニットとして、複数チャンネルのＤＣ特性
測定用電源装置を備えている。例えば、ＤＣ特性測定用
電源装置の具体例としては電圧印加電流測定装置（ＶＳ
ＩＭ）がある。これは、ＤＵＴのＩＣピンに割り込んで
所望の電圧を印加して、そのときの負荷電流を高精度に
測定できる。更に、ＤＣ特性測定時に過度な負荷電流と
ならないように電流制限機能を備えている。

【０００３】図１は半導体試験装置に適用される１チャ
ンネルのＤＣ特性測定用電源装置とＤＵＴとの接続関係
を示す原理構成図である。ここで、半導体試験装置は公
知であり技術的に良く知られている為、本願に係る要部
を除き、その他の信号や構成要素、及びその詳細説明に
ついては省略する。

【０００４】ＤＣ特性測定用電源装置とＤＵＴのＩＣピ
ンとの間には、例えば５メートル程度の比較的長い２芯
シールド型のステーションケーブルＣＢ１で接続されて
いる。この長いケーブルによって、本願にとって無視す
ることの出来ない程度の等価インダクタンスＬｆ、Ｌｓ
や、等価容量Ｃｆ、Ｃｓ、Ｃｓｆを有している。尚、ス
テーションケーブルＣＢ１は一例であって、本願におい
ては、このステーションケーブルＣＢ１は必須構成要素
ではない。

【０００５】本願に係るＤＣ特性測定用電源装置の要部
構成要素は、図１に示すように、ＤＡコンバータ１１
と、演算増幅器Ａ２と、電流バッファＡ１と、クランプ
ダイオードＤ１０と、電流クランプ部１００ｂと、電流
測定部用検出部２２０と、電流測定部２００と、バッフ
ァアンプＡ３、Ａ４と、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４と、電流
検出抵抗Ｒ５と、コンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ４とを備え
る。ＤＣ特性測定用電源装置の出力端としては、フォー
ス端Ｆ１と、センス端Ｓ１と、ガード端Ｇ１と、アース
端ＧＮＤ１がある。フォース端Ｆ１はフォース線路ＣＢ
ｆを介してＤＵＴ端へ接続されている。センス端Ｓ１は
センス線路ＣＢｓを介してＤＵＴ端若しくはＤＵＴ端の
近くに接続されている。ガード端Ｇ１はフォース線路Ｃ
Ｂｆとセンス線路ＣＢｓを電磁シールドしているシール
ド線路ＣＢｇに接続されている。

【０００６】ＤＡコンバータ１１は、外部からの設定デ
ータＤ１１を受けて、対応する直流基準電圧Ｖ１を発生
する。これを抵抗Ｒ１とコンデンサＣ４を介して演算増
幅器Ａ２の正入力端へ供給する。これに基づき、ＤＵＴ
端へ供給されるＤＵＴ端電圧Ｖｄが規定される。

【０００７】演算増幅器Ａ２は、高精度で高速の演算増
幅器であって、ＤＵＴ端電圧Ｖｄが規定された一定の直
流電圧となるように帰還制御している。即ち、ＤＵＴ端
のＤＵＴ端電圧Ｖｄが、演算増幅器Ａ２の正入力端の基
準の入力端電圧Ｖ２と同一になるように増幅出力電圧Ｖ
４を発生する。この為には、独立したセンス専用のセン
ス線路ＣＢｓを使用し、発振することが無いように所定
の帰還時定数となる抵抗Ｒ２、Ｒ４とコンデンサＣ２、
Ｃ３とを介して演算増幅器Ａ２の負入力端へ供給してい
る。尚、増幅出力電圧Ｖ４の電圧範囲としては、±２０
Ｖ程度まで適用でき、ＤＵＴ端での電圧発生精度は、例
えば１ミリボルト前後が要求される。

【０００８】電流バッファＡ１は、ＤＣ特性測定用電源
装置の出力段に備える駆動用のバッファである。ここで
は１：１の電圧増幅率でバッファ出力する高電流のバッ
ファアンプであって、上記増幅出力電圧Ｖ４を受けて所
定に電流増幅したバッファ出力電圧Ｖ６を出力する。電
流検出抵抗Ｒ５は、規定以上の過電流を保護する為に、
負荷電流であるＩＣピンへ流れる電流検出用の低抵抗、
例えば１Ωが使用され、負荷とは直列に挿入接続されて
いる。この抵抗の両端のバッファ出力電圧Ｖ６と負荷側
電圧Ｖ７を電流クランプ部１００ｂへ供給する。

【０００９】電流クランプ部１００ｂは、負荷電流量が
所定の正負の制限電流以上になったらクランプダイオー
ドＤ１０を能動状態に制御して、演算増幅器Ａ２の正入
力端の入力端電圧Ｖ２を制御する。この結果として、所
定の制限電流に制限する電流クランプ機能が実現され
る。尚、演算増幅器Ａ２の正入力端には、クランプのＯ
Ｎ／ＯＦＦに伴う過渡的なスパイクノイズの発生が除去
されるような容量のコンデンサＣ４を付与している。

【００１０】クランプダイオードＤ１０は、電流クラン
プ部１００ｂと共に使用されて、電流制限が働くような
ときに、一方のダイオードが能動状態になる結果、演算
増幅器Ａ２の基準の入力端電圧Ｖ２を０ボルト方向へ降
下させるものである。

【００１１】ここで、電流クランプ部１００ｂの内部原
理構成例を図２に示して説明する。本願に係る電流クラ
ンプ部１００ｂの構成要素としては、分圧抵抗Ｒ１１、
Ｒ１２、Ｒ２１〜Ｒ２４と、演算増幅器Ａ２１、Ａ２２
とを備える。図２において、外部に備える可変バイアス
電源Ｂ１、Ｂ２は、複数チャンネルのＤＣ特性測定用電
源装置へ、所定の制限電流値に対応するオフセット電圧
を供給する共有装置である。これら可変バイアス電源
は、外部からの設定制御により出力するオフセット負電
圧ＢＶ１と、オフセット正電圧ＢＶ２を所望に制御する
ことで、制限電流値を可変とすることができる。尚、制
限電流値が一点で良い場合には、固定のバイアス電圧を
供給する構成としても良い。一方のオフセット負電圧Ｂ
Ｖ１は、分圧抵抗Ｒ２１、Ｒ２２を介して演算増幅器Ａ
２１の正入力端を、相対的に負の差電圧状態にバイアス
する。他方のオフセット正電圧ＢＶ２は、分圧抵抗Ｒ２
３、Ｒ２４を介して演算増幅器Ａ２２の正入力端を相対
的に正の差電圧状態にバイアスする。これによれば、第
１に、ＩＣピンへの負荷電流が通常の状態では、各演算
増幅器Ａ２１、Ａ２２の差動の入力ではオフセット状態
にバイアスされているために、クランプダイオードＤ１
０は共に非能動状態にある。第２に、ＩＣピンへの負荷
電流が過電流の状態では、差動の入力がオフセットを越
えて逆転するために、何れか一方の演算増幅器の出力状
態が反転して対応するクランプダイオードＤ１０が能動
状態になる。この結果、図１に示す演算増幅器Ａ２の基
準の入力端電圧Ｖ２が０ボルト方向へ降下させる結果、
電流制限機能が実現される。

【００１２】図１に戻り、電流測定部用検出部２２０
は、負荷とは直列に挿入接続されていて、負荷電流に比
例した負荷電流検出信号２２０ｓを検出して電流測定部
２００へ供給する。この内部構成の原理構成例を図３に
示す。図３では２種類のレンジ切替機能を備える例であ
る。測定用抵抗Ｒ９１の抵抗値は数Ωであり、測定用抵
抗Ｒ９２は数キロΩであり、これら抵抗に対してコンデ
ンサＣ９１、Ｃ９２、及びリレーＳ９１、Ｓ９２が並接
されている。但し、実際の回路はリレーのＯＮ抵抗が無
視できないので、異なる回路手段で実現されている。電
流測定部２００は、負荷電流を所定の測定精度で測定す
るものである。この要素は、本願に直接関係しないの
で、詳細説明は省略する。尚、本願においては、電流測
定部２００と電流測定部用検出部２２０とは必須構成要
素ではない。

【００１３】図１に戻り、バッファアンプＡ３は、セン
ス線路ＣＢｓを介してＤＵＴ端電圧Ｖｄを高インピーダ
ンスで受けて、バッファしたセンス電圧Ｖ１１を出力す
る。バッファアンプＡ４は、上記センス電圧Ｖ１１を受
けて、バッファしたガード電圧Ｖ１２を出力して、シー
ルド線路ＣＢｇを駆動する。尚、本願においては、この
バッファアンプＡ４及びシールド線路ＣＢｇは必須構成
要素ではない。抵抗Ｒ２、Ｒ４と、コンデンサＣ２、Ｃ
３は、帰還ループ条件部７０である。これは、演算増幅
器Ａ２の負入力端へ帰還する帰還ループにおいて、演算
増幅器Ａ２の一次遅れと、電流バッファＡ１の二次遅れ
と、ステーションケーブルＣＢ１の位相回転、その他を
考慮して安定に帰還動作可能な帰還条件とする必要があ
る。即ち、如何なる負荷条件、例えば負荷のショート／
オープン等の過渡的な条件、においても発振しないよう
な帰還条件とし、且つＤＵＴ端電圧Ｖｄにおけるスルー
レートが最も高速にセットリングできるような帰還条件
に抵抗値と容量値が設定されている。

【００１４】次に、上記構成におけるＤＵＴ端電圧Ｖｄ
での応答特性を図６（ａ）と図７（ａ）とを参照して説
明する。ここで、接続されているＤＵＴが出力ピンと仮
定し、その出力電圧が５ｖの場合とする。また、電流ク
ランプ部１００ｂで設定されている制限電流値は０．１
Ａの場合と仮定し、ＤＵＴの出力ピン、例えばＤＵＴ内
部のＣＭＯＳドライバ回路の出力端のシンク／ソース駆
動能力は制限電流値以下と規定されているものとする。
このとき、図６（ａ）は出力ピンＣＭＯＳドライバの駆
動が開放／短絡／開放（ハイ／ロウ／ハイ）の動作シー
ケンス例に対する電圧の応答特性である。図７（ａ）は
出力ピンが開放／短絡（ハイ／ロウ）の動作シーケンス
例における電圧の応答特性と、負荷電流の応答特性であ
る。

【００１５】これによれば、５ｖの開放状態から短絡状
態へ遷移して、０ｖ付近に安定電圧に収束するまでのセ
ットリング時間Ｔｓ１は、帰還ループに基づくスルーレ
ートとアンダーシュートとオーバーシュートとに伴っ
て、約２０μ秒を要している。更に、過渡的な負荷電流
が図７Ａ地点では、例えば３Ａ近く流れてしまい、図７
Ｂ地点では、例えば−１Ａ近く流れてしまう難点があ
る。即ち、帰還ループの遅れと、演算増幅器Ａ２の一次
遅れと、電流バッファＡ１の二次遅れ等に伴って、過渡
的な負荷変動には応答できない結果、瞬間的な期間では
あるものの制限電流を大幅に越えた電流がＩＣピンに流
れることとなる。ＤＵＴの出力ピンのシンク／ソース駆
動能力は制限電流値以下であるからして、数十倍にも及
ぶ過大なシンク／ソース電流となることは、ＤＵＴの出
力ピンの内部回路を劣化させる可能性があり、この点で
好ましくない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述説明したように従
来構成においては、瞬間的な期間ではあるものの制限電
流を大幅に越えた電流がＩＣピンに流れることとなる。
これに伴って、ＤＵＴの出力ピンの内部回路が過電流に
対する耐性を備えるＤＵＴの場合には支障とはならない
が、耐性を備えていない出力ピンに対しては当該内部回
路を劣化させる可能性がある。このようなＤＵＴに対し
ては、上記ＤＵＴの出力ピンの駆動タイミングが上記不
具合とならないように考慮した、ＤＣ特性測定に係るデ
バイス試験プログラムを作成する必要となり、プログラ
ム作成上の大きな制約となってくる難点がある。更に、
前記に対応するデバイス試験プログラムを適用すると、
ＤＵＴ出力の遷移前後のタイミングで、発生する電圧を
０ｖに制御する必要が生じ、これに伴いデバイス試験の
スループットが低下してくる難点も生じる。これらの点
からして従来技術においては、好ましくなく実用上の難
点がある。そこで、本発明が解決しようとする課題は、
電流制限機能を備えるＤＣ特性測定用電源装置におい
て、瞬間的な負荷条件の過渡期間における過電流量を大
幅に低減可能とするＤＣ特性測定用電源装置、及びこれ
を適用する半導体試験装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の解決手段を示す。
上記課題を解決するために、負荷装置（例えば被試験デ
バイス）へ所定の定電圧を供給し、負荷装置へ流れる負
荷電流を所定電流以下に電流制限する電流制限機能を備
えるＤＣ特性測定用電源装置であって、負荷装置へ負荷
電流を供給するフォース線路ＣＢｆを具備し、負荷装置
端の電圧信号（例えばＤＵＴ端電圧Ｖｄ）を検出（セン
シング）して、ＤＣ特性測定用電源装置への帰還信号用
とする専用のセンス線路ＣＢｓを具備し、上記センス線
路ＣＢｓにより上記ＤＣ特性測定用電源装置の内部に備
える定電圧制御用の演算増幅器Ａ２の負入力端と負荷装
置端との間に挿入されて、負荷装置端の電圧制御が安定
に制御され、且つ所定のセットリング特性となる帰還条
件（例えば帰還ループ条件部８０）を具備し、上記ＤＣ
特性測定用電源装置の出力段に備える駆動用のバッファ
（例えば電流バッファＡ１）と負荷装置との間に直列に
挿入されて、負荷電流を検出する電流検出手段（例えば
電流検出抵抗Ｒ５）を具備し、上記電流検出手段で検出
される負荷電流検出信号２２０ｓを受けて、負荷電流が
所定の制限電流以上を検出したときに、負荷電流を制限
するクランプ信号を発生する電流クランプ手段（例えば
電流クランプ部１００ｂ）を具備し、上記電流クランプ
手段により上記演算増幅器Ａ２の入力端をクランプ制御
して電流制限を行う第１のクランプ手段（例えばクラン
プダイオードＤ１０）を具備し、上記電流クランプ手段
により上記ＤＣ特性測定用電源装置の出力段に備える駆
動用のバッファ（例えば電流バッファＡ１）の入力端の
電圧信号をクランプして電流制限を行う第２のクランプ
手段（例えばクランプダイオードＤ２０）を具備し、以
上を具備して負荷装置の急峻な負荷電流の変動（例えば
負荷の短絡／開放や負荷のＯＮ／ＯＦＦスイッチング動
作）に対して短時間に電流制限できる、ことを特徴とす
るＤＣ特性測定用電源装置である。上記発明によれば、
電流制限機能を備えるＤＣ特性測定用電源装置におい
て、瞬間的な負荷条件の過渡期間における過電流量を大
幅に低減可能とするＤＣ特性測定用電源装置が実現でき
る。

【００１８】次に、第２の解決手段を示す。ここで第４
図、は、本発明に係る解決手段を示している。上記課題
を解決するために、負荷装置（例えば被試験デバイス）
へ所定の定電圧を供給し、負荷装置へ流れる負荷電流を
所定電流以下に電流制限する電流制限機能を備えるＤＣ
特性測定用電源装置であって、負荷装置へ負荷電流を供
給するフォース線路ＣＢｆを具備し、負荷装置端の電圧
信号（例えばＤＵＴ端電圧Ｖｄ）をセンシングして、Ｄ
Ｃ特性測定用電源装置への帰還信号用とする専用のセン
ス線路ＣＢｓを具備し、外部から出力電圧の設定データ
Ｄ１１を受けて、ＤＣ特性測定用電源装置から出力する
所定の定電圧となる基準の直流基準電圧Ｖ１を発生する
ＤＡコンバータ１１を具備し、負荷装置端からの電圧信
号を所定の帰還ループ条件の回路（例えば帰還ループ条
件部８０）を介して受けた帰還信号Ｖ３と、上記直流基
準電圧Ｖ１とを受けて、これに基づいて負荷装置端にお
ける電圧が所定の定電圧状態に制御する演算増幅器Ａ２
を具備し、上記演算増幅器Ａ２の出力電圧を受けて電流
バッファしたバッファ出力電圧Ｖ６を出力する電流バッ
ファＡ１を具備し、上記電流バッファＡ１の出力端に直
列に挿入して負荷電流を検出する電流検出抵抗Ｒ５を具
備し、上記電流検出抵抗Ｒ５で検出される負荷電流検出
信号２２０ｓを受けて、負荷電流が所定の制限電流以上
を検出したときに、負荷電流を制限するクランプ信号を
発生する電流クランプ部１００ｂを具備し、上記クラン
プ信号に基づき上記演算増幅器Ａ２の上記直流基準電圧
Ｖ１を入力する正入力端の電圧をクランプ制御する第１
のクランプダイオードＤ１０を具備し、上記クランプ信
号に基づき上記電流バッファＡ１の入力端の電圧をクラ
ンプ制御する第２のクランプダイオードＤ２０を具備
し、以上を具備して負荷装置の急峻な負荷電流の変動
（例えば負荷の短絡／開放や負荷のＯＮ／ＯＦＦスイッ
チング動作）に対して短時間に電流制限できる、ことを
特徴とするＤＣ特性測定用電源装置がある。

【００１９】次に、第３の解決手段を示す。上述電流ク
ランプ部１００ｂに対して負荷電流を制限する制限値を
可変設定可能とする可変バイアス電源Ｂ１、Ｂ２を外部
に備える、ことを特徴とする上述ＤＣ特性測定用電源装
置がある。

【００２０】次に、第４の解決手段を示す。上述ＤＣ特
性測定用電源装置の出力端に直列に挿入して負荷装置の
負荷電流を所定に測定する負荷電流測定装置（例えば電
流測定部用検出部２２０と電流測定部２００）を更に備
える、ことを特徴とする上述ＤＣ特性測定用電源装置が
ある。

【００２１】次に、第５の解決手段を示す。上述ＤＣ特
性測定用電源装置と負荷装置との間に接続される上記フ
ォース線路ＣＢｆと上記センス線路ＣＢｓに対して、両
線路を電磁シールドしたシールドケーブル（例えばステ
ーションケーブルＣＢ１）を適用して接続する、ことを
特徴とする上述ＤＣ特性測定用電源装置がある。

【００２２】次に、第６の解決手段を示す。上述シール
ドケーブルのシールド線路ＣＢｇに対して、上記センス
線路ＣＢｓの電圧信号を受けてバッファアンプＡ４でバ
ッファ増幅した電圧信号を供給する構成を更に備える、
ことを特徴とする上述ＤＣ特性測定用電源装置がある。

【００２３】次に、第７の解決手段を示す。上述ＤＣ特
性測定用電源装置を半導体試験装置に備える、被試験デ
バイスのＩＣピンに接続してＤＣ特性の試験に使用する
電圧印加電流測定装置（ＶＳＩＭ）に適用する、ことを
特徴とする上述半導体試験装置がある。これにより、Ｄ
Ｃ特性測定に係るデバイス試験実施時において、ＤＵＴ
のＩＣピンに接続されている出力回路部に与えるストレ
スを大幅に低減できる。

【００２４】尚、本願発明手段は、所望により、上記解
決手段における各要素手段を適宜組み合わせて、実用可
能な他の構成手段としても良い。また、上記各要素に付
与されている符号は、発明の実施の形態等に示されてい
る符号に対応するものの、これに限定するものではな
く、実用可能な他の均等物を適用した構成手段としても
良い。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に本発明を適用した実施の形
態の一例を図面を参照しながら説明する。また、以下の
実施の形態の説明内容によって特許請求の範囲を限定す
るものではないし、更に、実施の形態で説明されている
要素や接続関係が解決手段に必須であるとは限らない。
更に、実施の形態で説明されている要素や接続関係の形
容／形態は、一例でありその形容／形態内容のみに限定
するものではない。

【００２６】本発明について、図４と図５と図６と図７
とを参照して以下に説明する。尚、従来構成に対応する
要素は同一符号を付し、また重複する部位の説明は省略
する。

【００２７】本発明のＤＣ特性測定用電源装置の要部構
成要素は、図４に示すように、従来構成に対して、クラ
ンプダイオードＤ２０と、抵抗Ｒ３とを追加し、電流ク
ランプ部１００と、帰還ループ条件部８０とを変更して
いる。尚、その他の要素は、従来と同一であるからして
説明を要しない。

【００２８】電流クランプ部１００は、図５に示す原理
構成図のように、図２の原理構成図と同一とした例であ
る。但し、２つのクランプダイオードＤ１０、Ｄ２０が
駆動できるように構成する。

【００２９】クランプダイオードＤ２０は、正負の電圧
を所定にクランプするダイオードであって、電流バッフ
ァＡ１の入力端の入力端電圧Ｖ５が所定に電流制限され
るように制御する。抵抗Ｒ３は上記クランプダイオード
Ｄ２０が能動状態のときに、増幅出力電圧Ｖ４を電圧ド
ロップさせる為の数キロΩの抵抗である。このクランプ
ダイオードＤ２０によれば、第１に、電流クランプがか
かるときに入力端電圧Ｖ２、Ｖ５の両クランプ・コント
ロール電位をクランプダイオードＤ１０、Ｄ２０の両方
のクランプダイオードでクランプ制御することになる。
電流クランプ時には、入力端電圧Ｖ２、Ｖ５の電位を同
時にコントロールするが、クランプ制御の支配項として
は電流バッファＡ１の入力端電圧Ｖ５である。従って、
支配項の電流バッファＡ１による制御は１次遅れの制御
動作であり、この結果、高速応答させても安定動作可能
となる利点が得られる。尚、従来構成の場合では、演算
増幅器Ａ２の入力端電圧Ｖ２を制御していたので２次遅
れ状態にあった。この為、クランプ動作時の帰還ループ
系を安定動作させる為には低速な応答特性とせざるを得
なかった。

【００３０】第２に、クランプが解除された時には、や
はり、入力端電圧Ｖ２、Ｖ５のクランプ・コントロール
電位は同時に開放される。この時、入力端電圧Ｖ２は、
抵抗Ｒ１とコンデンサＣ４との時定数によって定まるス
ルーレートで、出力電圧が立ち上がる。この結果無用な
スパイク電圧が発生しない利点が得られる。即ち、クラ
ンプ解除時の支配項は演算増幅器Ａ２となり安定して動
作する。もしも、入力端電圧Ｖ２がクランプダイオード
Ｄ１０でクランプされていないと、演算増幅器Ａ２の出
力が飽和状態になっている場合があり、これに伴って、
入力端電圧Ｖ５のクランプ電位を開放した瞬間にスパイ
ク状の過電圧が供給されて、ＤＵＴ端電圧Ｖｄにはスパ
イク電圧が生じてしまう。コンデンサＣ４とクランプダ
イオードＤ１０とは前記スパイク電圧の発生を回避する
作用を備えている。

【００３１】帰還ループ条件部８０の内部構成は、コン
デンサＣ１を抵抗Ｒ４に並接して追加し、更に、抵抗Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ４の抵抗値と、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ
３、Ｃ４の容量値を変更して帰還ループ条件を１μ秒程
度で高速応答できるように変更している。ここで、高速
な応答条件にできる理由は、上記クランプダイオードＤ
２０を備えることに伴って、電流制限の制御動作が、電
流バッファＡ１による一次遅れのみで済むように改善さ
れたことに因る。これに伴って、発振等の不安定動作を
すること無く、高速に応答できるような抵抗値と容量値
とに変更することが可能となった。

【００３２】これによれば、電流バッファＡ１の入力端
をクランプ制御することに伴って、電流バッファＡ１に
より一次遅れのみで済む結果、帰還条件を高速応答させ
ることが可能となる。この結果、図６（ｂ）に示すよう
に、安定電圧に収束するまでのセットリング時間Ｔｓ２
は、高速の帰還ループが可能となることによりスルーレ
ートとアンダーシュートとオーバーシュートの期間が大
幅に時間短縮されて、例えば、約２μ秒で収束可能とな
り、優れた特性改善を計ることができる。更に、図７
（ｂ）に示すように、過渡的な負荷電流は図７Ｃ地点で
は、例えば０．９Ａ程度に低減され、図７Ｄ地点では、
例えば−０．３Ａ程度に低減される結果、優れた特性改
善を計ることができる。本発明では、従来に対して時間
が約１／１０であり、電流が約１／３であるからして、
時間と電流とを乗算したエネルギー量は、約１／３０と
なり、大幅にＤＵＴへ与えるストレスが低減されている
ことが判る。これら特性改善が得られることは、ＤＵＴ
の出力ピンの内部回路の過大なシンク／ソース電流が大
幅に低減可能となる結果、ＤＵＴの内部回路へのストレ
スや劣化を実用的に低減できることとなる。従って、Ｄ
Ｃ特性測定用電源装置を適用してＤＵＴのＤＣ特性を試
験実施する場合に、より安全にデバイス試験が行えるよ
うになる。更に、試験可能なデバイスの適用品種が拡大
できる利点も得られる。

【００３３】尚、本発明の技術的思想は、上述実施の形
態の具体構成例、接続形態例に限定されるものではな
い。更に、本発明の技術的思想に基づき、上述実施の形
態を適宜変形して広汎に応用してもよい。例えば、上述
実施例では、ＤＣ特性測定用電源装置の出力段の駆動用
のバッファとして、１：１の電圧増幅率でバッファ出力
する電流バッファＡ１とした具体例であったが、この代
わりに、所定増幅倍率で電流バッファ可能なバッファア
ンプに対しても、上述と同様にして適用することで実現
可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、上述の説明内容からして、下
記に記載される効果を奏する。上述説明したように本発
明によれば、ＤＣ特性測定用電源装置の出力段の駆動用
のバッファに対して電流クランプする制御手段を追加し
て備える構成としたことにより、一次遅れのみでの電流
クランプ制御が可能となる結果、帰還ループの時定数を
高速にすることが可能となる。この結果、特に負荷の急
激な負荷変動に対して、より良好に電流制限することが
可能となる大きな利点が得られる。時間と電流とを乗算
したエネルギー量は、従来比で、例えば１／３０程度に
激減できる結果、ＤＵＴへ与えるストレスが大幅に低減
されている。従って、ＤＣ特性測定用電源装置を適用し
てＤＵＴのＤＣ特性を試験実施する場合に、ＤＵＴの内
部回路によるシンク電流／ソース電流に対して瞬間的に
過大な電流ストレスを与えることが大幅に低減可能とな
る。また、これに伴い、ＤＣ特性測定用電源装置を適用
可能なデバイスの適用品種が拡大できる利点も得られ
る。従って、本発明の技術的効果は大であり、産業上の
経済効果も大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の、半導体試験装置に適用される１チャン
ネルのＤＣ特性測定用電源装置とＤＵＴとの接続関係を
示す原理構成図。

【図２】従来の、電流クランプ部の内部原理構成例。

【図３】電流測定部用検出部の内部原理構成例。

【図４】本発明の、１チャンネルのＤＣ特性測定用電源
装置とＤＵＴとの接続関係を示す原理構成図。

【図５】本発明の、電流クランプ部の内部原理構成例。

【図６】ＤＵＴ端における電圧の応答特性例の、従来と
本発明の対比説明図。

【図７】ＤＵＴ端における電圧の応答特性例と負荷電流
の応答特性例の、従来と本発明の対比説明図。

【符号の説明】

Ａ１ 電流バッファ Ｂ１，Ｂ２ 可変バイアス電源 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ９１，Ｃ９２ コンデンサ ＣＢ１ ステーションケーブル Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗 Ａ２，Ａ２１，Ａ２２ 演算増幅器 Ａ３，Ａ４ バッファアンプ Ｒ５ 電流検出抵抗 Ｄ１０，Ｄ２０ クランプダイオード １１ ＤＡコンバータ Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４ 分
圧抵抗 ７０，８０ 帰還ループ条件部 Ｒ９１，Ｒ９２ 測定用抵抗 Ｓ９１，Ｓ９２ リレー １００，１００ｂ 電流クランプ部 ２００ 電流測定部 ２２０ 電流測定部用検出部 ＣＢｆ フォース線路 ＣＢｇ シールド線路 ＣＢｓ センス線路 ＤＵＴ 被試験デバイス

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷装置へ所定の定電圧を供給し、負荷
   装置へ流れる負荷電流を所定電流以下に電流制限する電
   流制限機能を備えるＤＣ特性測定用電源装置であって、 負荷装置へ負荷電流を供給するフォース線路と、 負荷装置端の電圧信号を検出（センシング）して、ＤＣ
   特性測定用電源装置への帰還信号用とする専用のセンス
   線路と、 該センス線路により該ＤＣ特性測定用電源装置の内部に
   備える定電圧制御用の演算増幅器の負入力端と負荷装置
   端との間に挿入されて、負荷装置端の電圧制御が安定に
   制御され、且つ所定のセットリング特性となる帰還条件
   と、 該ＤＣ特性測定用電源装置の出力段に備える駆動用のバ
   ッファと負荷装置との間に直列に挿入されて、負荷電流
   を検出する電流検出手段と、 該電流検出手段で検出される負荷電流検出信号を受け
   て、負荷電流が所定の制限電流以上を検出したときに、
   負荷電流を制限するクランプ信号を発生する電流クラン
   プ手段と、 該電流クランプ手段により該演算増幅器の入力端をクラ
   ンプ制御して電流制限を行う第１のクランプ手段と、 該電流クランプ手段により該ＤＣ特性測定用電源装置の
   出力段に備える駆動用のバッファの入力端の電圧信号を
   クランプして電流制限を行う第２のクランプ手段と、 を具備して負荷装置の急峻な負荷電流の変動に対して短
   時間に電流制限できる、ことを特徴とするＤＣ特性測定
   用電源装置。
2. 【請求項２】 負荷装置へ所定の定電圧を供給し、負荷
   装置へ流れる負荷電流を所定電流以下に電流制限する電
   流制限機能を備えるＤＣ特性測定用電源装置であって、 負荷装置へ負荷電流を供給するフォース線路と、 負荷装置端の電圧信号をセンシングして、ＤＣ特性測定
   用電源装置への帰還信号用とする専用のセンス線路と、 外部から出力電圧の設定データを受けて、ＤＣ特性測定
   用電源装置から出力する所定の定電圧となる基準の直流
   基準電圧を発生するＤＡコンバータと、 負荷装置端からの電圧信号を所定の帰還ループ条件の回
   路を介して受けた帰還信号と、該直流基準電圧とを受け
   て、これに基づいて負荷装置端における電圧が所定の定
   電圧状態に制御する演算増幅器と、 該演算増幅器の出力電圧を受けて電流バッファしたバッ
   ファ出力電圧を出力する電流バッファと、 該電流バッファの出力端に直列に挿入して負荷電流を検
   出する電流検出抵抗と、 該電流検出抵抗で検出される負荷電流検出信号を受け
   て、負荷電流が所定の制限電流以上を検出したときに、
   負荷電流を制限するクランプ信号を発生する電流クラン
   プ部と、 該クランプ信号に基づき該演算増幅器の該直流基準電圧
   を入力する正入力端の電圧をクランプ制御する第１のク
   ランプダイオードと、 該クランプ信号に基づき該電流バッファの入力端の電圧
   をクランプ制御する第２のクランプダイオードと、 を具備して負荷装置の急峻な負荷電流の変動に対して短
   時間に電流制限できる、ことを特徴とするＤＣ特性測定
   用電源装置。
3. 【請求項３】 該電流クランプ部に対して負荷電流を制
   限する制限値を可変設定可能とする可変バイアス電源を
   外部に備える、ことを特徴とする請求項２記載のＤＣ特
   性測定用電源装置。
4. 【請求項４】 該ＤＣ特性測定用電源装置の出力端に直
   列に挿入して負荷装置の負荷電流を所定に測定する負荷
   電流測定装置を更に備える、ことを特徴とする請求項１
   又は２記載のＤＣ特性測定用電源装置。
5. 【請求項５】 該ＤＣ特性測定用電源装置と負荷装置と
   の間に接続される該フォース線路と該センス線路に対し
   て、両線路を電磁シールドしたシールドケーブルを適用
   して接続する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の
   ＤＣ特性測定用電源装置。
6. 【請求項６】 該シールドケーブルのシールド線路に対
   して、該センス線路の電圧信号を受けてバッファ増幅し
   た電圧信号を供給する構成を更に備える、ことを特徴と
   する請求項５記載のＤＣ特性測定用電源装置。
7. 【請求項７】 該ＤＣ特性測定用電源装置を半導体試験
   装置に備える、被試験デバイスのＩＣピンに接続してＤ
   Ｃ特性の試験に使用する電圧印加電流測定装置に適用す
   る、ことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体試験
   装置。