JP2005315729A - 直流試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さい回路規模で、電流検出の精度の温度補償を行う直流試験装置を提供する。
【解決手段】電子デバイスに直流電圧及び直流電流を印加して試験を行う直流試験装置であって、直流電圧及び直流電流を生成する電力生成部と、電力生成部と電子デバイスとの間に直列に設けられた電流検出抵抗と、電流検出抵抗の両端の電位差に基づいて直流電流の大きさを検出する電流検出部とを備え、電流検出部は、電流検出抵抗より温度係数の小さい基準抵抗と、電流検出抵抗の両端の電位差に、電流検出抵抗の抵抗値と、基準抵抗の抵抗値との比に応じた係数を乗じて直流電流の大きさを検出する温度補償部とを有する直流試験装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子デバイスの直流試験を行う直流試験装置に関する。

従来、半導体回路等の電子デバイスの試験に、電子デバイスに所定の直流電圧を印加して、そのときに電子デバイスに供給される直流電圧を測定する電圧印加電流測定試験や、電子デバイスに所定の直流電流を印加して、そのときに電子デバイスに供給される直流電圧を測定する電流印加電圧測定試験等の直流試験がある。

図１は、従来の直流試験装置２００の構成を示す図である。直流試験装置２００は、電子デバイス３００の電圧印加電流測定試験を行い、電源２０２、増幅器２１０、複数の電流検出抵抗（２０６−１〜２０６−ｎ、但しｎは２以上の整数）、増幅器２１２、及びアナログディジタルコンバータ２０４を備える。電源２０２は所定の電圧を発生し、増幅器２１０は、電源２０２が発生した電圧を増幅して出力する。また、複数の電流検出抵抗２０６はそれぞれ同一の抵抗であって、増幅器２１０と電子デバイス３００との間に並列に設けられる。

また電子デバイス３００に印加される電圧は、増幅器２１０にフィードバックされ、増幅器２１０に所定の直流電圧を生成させる。このとき増幅器２１２は、電流検出抵抗２０６の両端の電位差に応じた電圧を出力し、アナログディジタルコンバータ２０４は、増幅器２１２が出力する電圧に基づいて、電子デバイス３００に供給される直流電流を測定する。

現在、関連する特許文献等は認識していないため、その記載を省略する。

従来の直流試験装置２００では、増幅器２１０及び増幅器２１２は、同一の半導体チップ２０８上に形成され、複数の電流検出抵抗２０６は半導体チップ２０８外に形成される。このため、直流試験装置２００が大きくなってしまう。例えば、直流電流の測定レンジを変更したい場合、複数の電流検出抵抗２０６と、それぞれの電流検出抵抗２０６を接続するか否かを切りかえるスイッチとを設け、それぞれのスイッチを切りかえることにより測定レンジを変更する必要があり、半導体チップ２０８の他に大規模の回路が必要となってしまう。

また、電流検出抵抗２０６を半導体チップ２０８上に形成する場合、半導体プロセスによって電流検出抵抗２０６を形成する必要がある。しかし、半導体プロセスでは、温度係数の小さい抵抗を形成することが困難であるため、半導体チップ２０８の温度変化によって電流検出抵抗２０６の抵抗値が変動し、電流測定精度が低下してしまう。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、電子デバイスに直流電圧及び直流電流を印加して試験を行う直流試験装置であって、直流電圧及び直流電流を生成する電力生成部と、電力生成部と電子デバイスとの間に直列に設けられた電流検出抵抗と、電流検出抵抗の両端の電位差に基づいて直流電流の大きさを検出する電流検出部とを備え、電流検出部は、電流検出抵抗より温度係数の小さい基準抵抗と、電流検出抵抗の両端の電位差に、電流検出抵抗の抵抗値と、基準抵抗の抵抗値との比に応じた係数を乗じて直流電流の大きさを検出する温度補償部とを有する直流試験装置を提供する。

温度補償部は、電流検出抵抗の両端の電位差に応じた電圧を出力する電流検出増幅器と、電流検出増幅器の出力端に直列に接続され、電流検出抵抗と略同一の温度係数を有する模擬抵抗と、模擬抵抗の抵抗値と、基準抵抗の抵抗値との比に応じた増幅度で、電流検出増幅器が出力する電圧を増幅して出力する温度補償増幅器とを有してよい。

電流検出抵抗は、電力生成部と電子デバイスとの間に並列に複数設けられてよい。電力生成部、電流検出抵抗、電流検出増幅器、模擬抵抗、及び温度補償増幅器は、同一の半導体チップ上に形成され、基準抵抗は、半導体チップ外に形成されることが好ましい。電流検出抵抗及び模擬抵抗は、同一の半導体プロセスによって形成されてよい。

温度補償増幅器は、正入力端子が接地された差動増幅器であって、模擬抵抗は、温度補償増幅器の負入力端子と、電流検出増幅器の出力端子との間に直列に設けられ、基準抵抗は、温度補償増幅器の出力端子と負入力端子との間に直列に設けられてよい。

直流試験装置は、電子デバイスに印加される電圧を電力生成部にフィードバックして、電力生成部が生成する直流電圧を所定の電圧に制御するフィードバック部と、温度補償増幅器が出力する電圧に基づいて、直流電流を測定する測定部とを更に備えてよい。また、電力生成部は、温度補償部が出力する電圧に基づいて、直流電流を所定の電流に制御し、試験装置は、電子デバイスに印加される電圧を測定する測定部を更に備えてもよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図２は、本発明の実施形態に係る直流試験装置１００の構成の一例を示す図である。直流試験装置１００は、半導体回路等の電子デバイス３００に直流電圧及び直流電流を印加して試験を行う装置であって、電源１０、アナログディジタルコンバータ１２、複数のスイッチ（２２、２４、２６、２８）、電力生成部３０、複数の電流検出抵抗（３２−１〜３２−ｎ、但しｎは２以上の整数）、電流検出部４０、及びフィードバック線４８を備える。

まず、電子デバイス３００に所定の直流電圧を印加し、そのときに電子デバイス３００に供給される直流電流を測定する電圧印加電流測定試験を行う場合の動作の概要について説明する。この場合、スイッチ２２及びスイッチ２８が短絡され、スイッチ２４及びスイッチ２６が開放される。

電源１０は所定の電圧を生成し、電力生成部３０は、電源１０から印加される電圧に応じた直流電圧を生成する。複数の直流検出抵抗３２は、それぞれ電力生成部３０の出力端子と電子デバイス３００の入力端子との間に直列に設けられる。即ち、電流検出抵抗３２は、電力生成部３０と電子デバイス３００との間に並列に複数設けられる。

フィードバック線４８は、電子デバイス３００に印加される電圧をスイッチ２２を介して電力生成部３０にフィードバックし、電力生成部３０に所定の直流電圧を生成させる。つまり、フィードバック線４８及びスイッチ２２は、本発明におけるフィードバック部として機能する。また電力生成部３０は、例えば差動増幅器であって、正入力端子に電源１０が生成した電圧を受け取り、負入力端子にフィードバック部がフィードバックする電圧を受け取る。このような構成により、所定の直流電圧を電子デバイス３００に印加する。

そして電流検出部４０は、電流検出抵抗３２の両端の電位差に基づいて、電子デバイス３００に供給される直流電流の大きさを検出する。本例における電流検出部４０は、当該電位差に基づいて一の電流検出抵抗３２に流れる電流を検出する。この場合、電流検出部４０が検出した電流に、電流検出抵抗３２の並列数を乗じることにより、電子デバイス３００に供給される直流電流の大きさを測定することができる。また、電流検出抵抗３２の並列数を切りかえるためのスイッチを更に備えていてもよい。この場合、電流検出抵抗３２の並列数を切りかえることにより、直流電流の測定レンジを切りかえることができる。

そして、アナログディジタルコンバータ１２は、電流検出部４０が、検出した電流に応じて出力する電圧をスイッチ２８を介して受け取り、当該電圧をディジタル変換することにより、電子デバイス３００に供給される直流電流を測定する。つまりアナログディジタルコンバータ１２は、温度補償増幅器３８が出力する電圧に基づいて、直流電流を測定する測定部として機能する。

次に、電子デバイス３００に所定の直流電流を印加し、そのときに電子デバイス３００に供給される直流電圧を測定する電流印加電圧測定試験を行う場合の動作の概要について説明する。この場合、スイッチ２２及びスイッチ２８が開放され、スイッチ２４及びスイッチ２６が短絡される。

電源１０は所定の電圧を生成し、電力生成部３０は、電源１０から印加される電圧に応じた直流電流を生成する。このとき、電力生成部３０の負入力端子には、電流検出部４０が検出した電流に応じた電圧が印加される。このような構成により、所定の直流電流を電子デバイス３００に供給することができる。また、アナログディジタルコンバータ１２は、このときに電子デバイス３００に印加される電圧をディジタル変換し、直流電圧を測定する。つまりアナログディジタルコンバータ１２は、電子デバイス３００に印加される直流電圧を測定する測定部として機能する。

次に、電流検出部４０の構成について説明する。電流検出部４０は、温度補償部５０及び基準抵抗１４を有する。基準抵抗１４は、電流検出抵抗３２より温度係数が小さい抵抗である。つまり基準抵抗１４は、周囲温度が変化した場合の抵抗値の変化が、電流検出抵抗３２より小さい。

温度補償部５０は、電流検出抵抗３２の両端の電位差に、電流検出抵抗３２の抵抗値と、基準抵抗１４の抵抗値との比に応じた係数を乗じて、電子デバイス３００に供給される直流電流の大きさを検出する。例えば、基準抵抗１４の抵抗値を、電流検出抵抗３２の抵抗値で除算した係数を、電流検出抵抗３２の両端の電位差に乗じることにより、周囲温度が変化して電流検出抵抗３２の抵抗値が変化した場合であっても、当該抵抗値の変化による電流検出精度の低下を防ぐことができる。

本例において温度補償部５０は、電流検出増幅器３４、模擬抵抗３６、及び温度補償増幅器３８を有する。電流検出増幅器３４は、電流検出抵抗３２の両端の電位差に応じた電圧を出力する。また模擬抵抗３６は、電流検出増幅器３４の出力端に直列に接続され、電流検出抵抗３２と略同一の温度係数を有する。

温度補償増幅器３８は、模擬抵抗３６の抵抗値と、基準抵抗１４の抵抗値との比に応じた増幅度で、電流検出増幅器３４が出力する電圧を増幅して出力する。例えば温度補償増幅器３８は、正入力端子が接地された差動増幅器であって、模擬抵抗３６は、温度補償増幅器３８の負入力端子と、電流検出増幅器３４の出力端子との間に直列に設けられ、基準抵抗１４は、温度補償増幅器３８の出力端子と負入力端子との間に直列に設けられる。

また、電力生成部３０、複数の電流検出抵抗３２、電流検出増幅器３４、模擬抵抗３６、温度補償増幅器３８、複数のスイッチ（２２、２４、２６、２８）、フィードバック線４８は、同一の半導体チップ２０上に形成され、基準抵抗１４は、半導体チップ２０外に形成されることが好ましい。基準抵抗１４を半導体チップ２０外に設けることにより、温度係数の小さい基準抵抗１４を容易に形成することができる。また、複数の電流検出抵抗３２を設けた場合であっても、半導体チップ２０外には、基準抵抗１４を一つ設けることにより、温度補償を行うことができるため、小さい回路規模で温度補償を行うことができる。

また、電流検出抵抗３２及び模擬抵抗３６は、同一の半導体プロセスによって形成されてよい。同一の半導体プロセスによって形成することにより、電流検出抵抗３２と模擬抵抗３６の特性を容易に略同一とすることができる。また模擬抵抗３６は、電流検出抵抗３２の近傍に設けられることが好ましい。

以上説明したように、本例における電流検出部４０によれば、電流検出抵抗３２の抵抗値が温度変化により変化した場合であっても、当該抵抗値の変化を補償して精度よく電流値を検出することができる。このため、電圧印加電流測定試験においては、精度よく直流電流を測定することができ、電流印加電圧測定試験においては、精度よく直流電流を生成することができる。

図３は、直流試験装置１００の構成の他の例を示す図である。本例における直流試験装置１００は、図２において説明した直流試験装置１００の構成に加え、抵抗４２、抵抗４４、及び増幅器４６を更に備える。また、本例における電力生成部３０は、負入力端子に抵抗４２を介して電源１０が生成する電圧を受け取り、正入力端子が接地された反転増幅型の差動増幅器である。

また、電圧印加電流測定試験を行う場合、フィードバック線４８は、増幅器４６、スイッチ２２、及び抵抗４４を介して、電力生成部３０の負入力端子に直流電圧をフィードバックする。また、電流印加電圧測定試験を行う場合、電流検出部４０は、スイッチ２４及び抵抗４４を介して、電力生成部３０の負入力端子に直流電流をフィードバックする。

このような構成によっても、図２において説明した直流試験装置１００と同様に、小さい回路規模で、温度補償を行うことができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

以上から明らかなように、本発明によれば、小さい回路規模で、電流検出の精度の温度補償を行う直流試験装置を提供することができる。

従来の直流試験装置２００の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る直流試験装置１００の構成の一例を示す図である。 直流試験装置１００の構成の他の例を示す図である。

符号の説明

１０・・電源、１２・・アナログディジタルコンバータ、１４・・基準抵抗、２０・・半導体チップ、２２、２４、２６、２８・・スイッチ、３０・・電力生成部、３２・・電流検出抵抗、３４・・電流検出増幅器、３６・・模擬抵抗、３８・・温度補償増幅器、４０・・電流検出部、４２、４４・・抵抗、４６・・増幅器、４８・・フィードバック線、５０・・温度補償部、１００・・直流試験装置、２００・・直流試験装置、２０２・・電源、２０４・・アナログディジタルコンバータ、２０６・・電流検出抵抗、２０８・・半導体チップ、２１０、２１２・・増幅器、３００・・電子デバイス

Claims (8)

1. 電子デバイスに直流電圧及び直流電流を印加して試験を行う直流試験装置であって、
   前記直流電圧及び前記直流電流を生成する電力生成部と、
   前記電力生成部と前記電子デバイスとの間に直列に設けられた電流検出抵抗と、
   前記電流検出抵抗の両端の電位差に基づいて前記直流電流の大きさを検出する電流検出部と
   を備え、
   前記電流検出部は、
   前記電流検出抵抗より温度係数の小さい基準抵抗と、
   前記電流検出抵抗の両端の電位差に、前記電流検出抵抗の抵抗値と、前記基準抵抗の抵抗値との比に応じた係数を乗じて前記直流電流の大きさを検出する温度補償部と
   を有する
   直流試験装置。
2. 前記温度補償部は、
   前記電流検出抵抗の両端の電位差に応じた電圧を出力する電流検出増幅器と、
   前記電流検出増幅器の出力端に直列に接続され、前記電流検出抵抗と略同一の温度係数を有する模擬抵抗と、
   前記模擬抵抗の抵抗値と、前記基準抵抗の抵抗値との比に応じた増幅度で、前記電流検出増幅器が出力する電圧を増幅して出力する温度補償増幅器と
   を有する
   請求項１に記載の直流試験装置。
3. 前記電流検出抵抗は、前記電力生成部と前記電子デバイスとの間に並列に複数設けられる
   請求項２に記載の直流試験装置。
4. 前記電力生成部、前記電流検出抵抗、前記電流検出増幅器、前記模擬抵抗、及び前記温度補償増幅器は、同一の半導体チップ上に形成され、
   前記基準抵抗は、前記半導体チップ外に形成される
   請求項２に記載の直流試験装置。
5. 前記電流検出抵抗及び前記模擬抵抗は、同一の半導体プロセスによって形成される
   請求項４に記載の直流試験装置。
6. 前記温度補償増幅器は、正入力端子が接地された差動増幅器であって、
   前記模擬抵抗は、前記温度補償増幅器の負入力端子と、前記電流検出増幅器の出力端子との間に直列に設けられ、
   前記基準抵抗は、前記温度補償増幅器の出力端子と負入力端子との間に直列に設けられる
   請求項４に記載の直流試験装置。
7. 前記電子デバイスに印加される電圧を前記電力生成部にフィードバックして、前記電力生成部が生成する前記直流電圧を所定の電圧に制御するフィードバック部と、
   前記温度補償増幅器が出力する電圧に基づいて、前記直流電流を測定する測定部と
   を更に備える請求項６に記載の直流試験装置。
8. 前記電力生成部は、前記温度補償部が出力する電圧に基づいて、前記直流電流を所定の電流に制御し、
   前記試験装置は、前記電子デバイスに印加される電圧を測定する測定部を更に備える
   請求項６に記載の直流試験装置。

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