JP2008304458A

JP2008304458A - 被測定物の電気的パラメーターを測定する方法

Info

Publication number: JP2008304458A
Application number: JP2008138071A
Authority: JP
Inventors: Wayne C Goeke; シーゲーケウエイン
Original assignee: Keithley Instruments LLC
Current assignee: Keithley Instruments LLC
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: JP4915701B2; US7586314B2; US20080303535A1

Abstract

【課題】ＤＵＴ上のＩＶ測定とＣＶ測定との間の切り替えに際して、ケーブルを接続変えしたりＤＵＴ又はその付近にスイッチング回路類を設けたりする問題を回避しつつ、ＤＵＴの電気的パラメーターを測定することができるようにする。
【解決手段】少なくとも３つの端子を有するＤＵＴ１１０の第１の端子Ｇに第１の交流電圧を印加し、第２及び第３の端子を仮想の第２の交流電圧にそれぞれ別々に駆動し、各仮想電圧は、それぞれの電流を必要とし、第１の交流電圧と仮想の第２の交流電圧にある第２、第３の端子とに基づいてＤＵＴ１１０の電気的パラメーターを測定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、精密交流測定に関し、特に、インピーダンス測定に関するものである。

被測定物(ＤＵＴ)上のＩＶ及びＣＶ(あるいはＬＣＲ)の両方を測定することがしばしば望まれている。典型的には、少なくとも３つの端子を有するＤＵＴ(例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はＢＪＴ)上でのＩＶ測定とＣＶ測定との間の切り替えは、ケーブルの接続代え（リケーブル）をするか、ＤＵＴ近くにスイッチング回路類を配置することを必要としている。その理由は、高周波反射を回避するために、２つ以上の端子が、ＤＵＴ又はその付近で、短絡されるが、ＩＶ測定では、端子は、典型的には短絡されることがない。

図１を参照すると、ＤＵＴ１２（４-端子のＭＯＳＦＥＴ)用のＣＶ測定のための典型的な先行技術の構成が示されている。コンデンサー１４、１６、１８、２０は、接地された漏れキャパシタンスである。電圧２２は、ＤＵＴ１２の一側に印加される。ＤＵＴ１２の短絡点２４は、オートバランスブリッジ（ＡＢＢ）２６に接続されている。ＡＢＢ２６は、短絡点２４を強制的に仮想接地し、そのようにするのに必要な電流２８を測定する。短絡点２４は、仮想接地されているので、コンデンサー１６、１８、２０に電位がなく、従って漏れ電流もない。電圧２２及び電流２８は、漏れキャパシタンスと無関係に、ＤＵＴ１２を横切ってインピーダンス（オームの法則）を定めるのに用いられる。電圧と電流の二重性によって、電圧及び電流は、それぞれ相互に交換することができ、それでもなお、同じ結果を生ずる。

本発明の課題は、ＤＵＴ上のＩＶとＣＶとの測定間の切り替えに際して、ケーブルの接続変えをしたりＤＵＴ又はその付近にスイッチング回路類を設けたりする問題を回避しつつ、ＤＵＴの電気的パラメーターを測定することができる方法を提供することにある。

少なくとも３つの端子を有するＤＵＴの電気的パラメーターを測定する方法は、第１の端子に第１の交流電圧を印加し、それぞれの電流を必要とする仮想の別の交流電圧に第２及び第３の端子をそれぞれ別々に駆動し、第１の交流電圧とそれぞれ仮想の第２の交流電圧にある第２及び第３の端子とに基づいてＤＵＴの電気的パラメーターを測定することを含んでいる。

ＤＵＴ上のＩＶ測定とＣＶ測定との間の切り替えに際して、ケーブルの接続変えをしたりＤＵＴ又はその付近にスイッチング回路類を設けたりする問題を回避しつつ、ＤＵＴの電気的パラメーターを測定することができる

図２を参照すると、端子を短絡することなく、ＣＶ測定を行なうための構成は、ＤＵＴ１１０の１つの端子１０２（例えば、ＭＯＳＦＥＴのゲート）用の電圧源１０２と、ＤＵＴ１１０の他の３つの端子（例えば、ＭＯＳＦＥＴのソース、バルク、ドレイン）用のＡＢＢ１０４、１０６、１０８を含んでいる。

ＡＢＢ１０４、１０６、１０８は、それぞれの端子を仮想接地するように駆動する。これは、実際上短絡接続することなく、図１に示すのと同じＣＶ測定が行われるようにソースとバルクとドレインとを一体に短絡している。ＩＭｅａｓｕｒｅ＝ＩＳｏｕｒｃｅ＋ＩＢｕｌｋ＋ＩＤｒａｉｎが成り立つ。これは、ケーブルの接続変えをしたり、ＤＵＴ１１０又はその付近にスイッチング回路類を設けたりする問題を回避する。更に、ゲート端子に関する各端子の個々のインピーダンスは、ゲート電圧やそれぞれの端子電流を用いることにより得ることができる。

一般に、ＤＵＴが少なくとも３つの端子を有する場合、第１の交流電圧は、第１の端子に印加され、第２、第３の端子（又はそれ以上の端子）は、それぞれ、仮想の第２の交流電圧に駆動され、各仮想電圧は、それぞれ電流を要求する。ＤＵＴの電気的パラメーターは、第１の交流電圧とそれぞれ仮想の第２の交流電圧である第２、第３の端子とに基づいて測定される。

図３を参照して説明すると、同様の構成が基本的には電圧と電流とを相互に変えている。第１の端子（例えば、ＭＯＳＦＥＴゲート)上のＡＢＢ１０２’は、ゲート漏れキャパシタンスを排除してそのようにするのに必要な電流を測定する仮想接地を形成している。交流源１０４’、１０６’、１０８’は、それぞれ、ソース、バルク、ドレインで同じ大きさと位相を供給するように調節される（０である必要はない）。従って、測定電圧ＶSource、ＶBulk及びＶDrainは、図２の方法と同様のインピーダンスをすべて決定するために測定ゲート電流と共に用いられることができる。

図４を参照して説明すると、本発明の方法の一層の拡張した態様を採用することができる。例えば、３-端子ＤＵＴ２１０は、端子間毎に１つで、合計３つのインピーダンスを含むと考えることができる。それぞれのＡＢＢ２０２、２０４、２０６は、各端子に接続される。インピーダンスの両端が同じ仮想ポテンシャル（等価的には、0電流）まで駆動されると、それが回路から有効になくなった時に、インピーダンスが保護されると言うことができる。従って、例えば、インピーダンスＺ１を測定するために、ＡＢＢ２０４及び２０６は、それぞれ仮想接地に駆動される。これは、インピーダンスＺ２及びＺ３を保護する（Ｚ２、Ｚ３を経てＡＢＢ２０６へ電流が流れないので）。従って、ＡＢＢ２０２からの電圧とＡＢＢ２０６からの電流がＺ１の値を決定する。

一般に、仮想電圧とそれぞれの電流とは、第１、第２及び第３の端子（又はそれ以上の端子）の少なくとも１対のインピーダンスを、他の対のインピーダンスを保護することにより、測定するのに用いられる。電圧は0以外の他の値を基準としてもよい。

典型的には合成値である交流値（例えば、大きさと位相)の他に、ＡＢＢは、バイアスの如き直流値を適用するのに用いることができる。

この開示は、例示的なものであり、この開示に含まれる教示の公平な範囲から逸脱することなく、細部を付加したり、修正したり、削除したりすることにより種々の変更を行なうことができることは明白である。従って、本発明は、請求項が必要的に限定している範囲を除いて、この開示の特定の細部に限定されるものではない。

先行技術による自動バランス・ブリッジ測定システムの回路図である。本発明の一面を使用する測定システムの一例の回路図である。本発明の他の面を使用する測定システムの他の例の回路図である。本発明の付加的な面を使用する測定システムの付加的な例の回路図である。

符号の説明

１０２、１０２’、２１０端子
１０４、１０６、１０８、１０４’、１０６’、１０８’、２０２、２０４、２０６ＡＢＢ
１１０、２１０ＤＵＴ

Claims

少なくとも３つ端子を有するＤＵＴの電気的パラメーターを測定する方法であって、
第１の端子に第１の交流電圧を印加する工程と;
それぞれの電流を必要とする仮想の別の交流電圧に第２及び第３の端子を別々にそれぞれ駆動する工程と;
前記第１の交流電圧とそれぞれ前記仮想の第２の交流電圧にある前記第２及び第３の端子とに基づいて前記ＤＵＴの電気的パラメーターを測定する工程
とから成っている電気的パラメーター測定方法。
請求項１に記載の方法であって、前記仮想の第２の交流電圧は０Ｖである電気的パラメーター測定方法。
請求項１に記載の方法であって、前記仮想電圧と個々の電流とは、前記第１、第２及び第３の端子の少なくとも１対間のインピーダンスを、他の対間のインピーダンスを保護することにより測定するのに用いられる電気的パラメーター測定方法。
請求項１に記載の方法であって、前記３つの端子には直流電圧も印加される電気的パラメーター測定方法。
請求項１に記載の方法であって、前記第１の電圧と仮想電圧とのそれぞれの電流は、第１の端子と第２の端子との間及び第１の端子と第３の端子との間の少なくとも一方のキャパシタンスを測定するのに用いられる電気的パラメーター測定方法。
請求項５に記載の方法であって、前記それぞれの電流は、第１の端子と第2及び第３の端子の組み合わせとの間のキャパシタンスを測定するために組み合わせられる電気的パラメーター測定方法。
少なくとも３つの端子を有するＤＵＴの電気的パラメーターを測定する方法であって、
電流を必要とする仮想の第１の交流電圧に第１の端子を駆動する工程と;
それぞれの駆動電圧を必要とする第２の交流電圧に第２及び第３の端子をそれぞれ別々に駆動する工程と;
前記要求された電流と第２及び第３の端子駆動電圧とに基づいてＤＵＴの電気的パラメーターを測定する工程
とから成っている電気的パラメーター測定方法。
請求項７に記載の方法であって、前記仮想の第１の交流電圧が０Ｖである電気的パラメーター測定方法。
請求項７に記載の方法であって、前記仮想電圧と個々の電流とは、前記第１、第２及び第３の端子の少なくとも１対間のインピーダンスを、他の対間のインピーダンスを保護することにより測定するのに用いられる電気的パラメーター測定方法。
請求項７に記載の方法であって、前記３つの端子には直流電圧も印加される電気的パラメーター測定方法。
請求項７に記載の方法であって、前記第１の電圧と仮想電圧とのそれぞれの電流は、第１の端子と第２の端子との間及び第１の端子と第３の端子との間の少なくとも一方のキャパシタンスを測定するのに用いられる電気的パラメーター測定方法。
請求項１１に記載の方法であって、前記駆動電圧は、第１の端子と第2及び第３の端子の組み合わせとの間のキャパシタンスを測定するために組み合わせられる電気的パラメーター測定方法。