JP2012078287A - 試験装置及び試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で立ち上がる電流を被試験デバイスに印加させる。
【解決手段】被試験デバイスを試験する試験装置であって、被試験デバイスに電流を供給する電流源と、被試験デバイスに対応する電気的特性を有する擬似負荷と、電流源を擬似負荷に接続するか被試験デバイスに接続するかを切り替える切替部とを備え、切替部は、電流源を擬似負荷に接続した後に、擬似負荷に印加される電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、電流源と擬似負荷との接続を切り離すとともに、電流源を被試験デバイスに接続する試験装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、試験装置及び試験方法に関する。

従来、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）及びダイオードなどの半導体素子に電流を印加した場合の電気的特性を試験する場合には、高速に変化する電流源を被試験デバイスに接続した状態で半導体素子に電流を印加していた。（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２０００−２４１５０３号公報

しかし、電流値が大きくなればなるほど、高速に変化する電流源の実現は困難になる。従来の試験装置においては、高速に応答し大電流を印加できる特殊な電源が試験に用いられていたが、特殊な電源はコストが高い。

また、特殊な電源を使用する場合であっても、試験電流に到達するまでにある程度の時間を要する。電流源が試験電流に到達するまでの間に被試験デバイスに流れた電流によって被試験デバイスの温度が上昇し、試験条件を超えた温度に上昇してしまうと、測定値の信頼性が低下するという問題もある。そこで、より高速に応答し、かつ、大電流を被試験デバイスに印加することができる低コストの試験装置が必要とされている。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、被試験デバイスを試験する試験装置であって、被試験デバイスに電流を供給する電流源と、被試験デバイスに対応する電気的特性を有する擬似負荷と、電流源を擬似負荷に接続するか被試験デバイスに接続するかを切り替える切替部とを備え、切替部は、電流源を擬似負荷に接続した後に、擬似負荷に印加される電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、電流源と擬似負荷との接続を切り離すとともに、電流源を被試験デバイスに接続する試験装置を提供する。

切替部は、例えば、電流源に被試験デバイスに接続した後に、電流源から擬似負荷を切り離す。切替部は、電流源が電圧の出力を開始してから予め定められた時間が経過した後に、電流源と擬似負荷との接続を切り離すとともに、電流源を被試験デバイスに接続してもよい。擬似負荷は、被試験デバイスに対応する抵抗を有してもよい。

当該試験装置は、擬似負荷に入力される電圧を測定する電圧測定部をさらに備えてもよい。電圧測定部は、予め定められた測定時間ごとに擬似負荷に印加される電圧を測定し、切替部は、電圧測定部が測定した擬似負荷に印加される電圧の変化率が予め定められた変化率より小さい場合に、電流源と擬似負荷との接続を切り離すとともに、電流源を被試験デバイスに接続してよい。

試験装置は、予め測定された、電流源が擬似負荷に接続された状態で電圧の出力を開始してからの経過時間に対応する経過時間情報と、当該経過時間に対応する電流源の出力電流に応じた出力値情報とを対応付けて記憶する記憶部と、予め定められた範囲内の電圧に等しい出力値情報に対応する経過時間情報を記憶部から読み出し、読み出した経過時間情報に対応する経過時間において、電流源と擬似負荷との接続を切り離すとともに、電流源を被試験デバイスに接続するべく切替部を制御する制御部とをさらに備えてもよい。

また、試験装置は、複数の電流源を備え、切替部は、複数の電流源のそれぞれの電流源を擬似負荷に接続するか被試験デバイスに接続するかを切り替え、かつ、被試験デバイスに印加すべき電流に応じて、複数の電流源のいずれか一つの電流源を擬似負荷に接続した後に、擬似負荷に印加される電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、擬似負荷に接続した電流源と擬似負荷との接続を切り離すとともに、擬似負荷に接続した電流源を被試験デバイスに接続してもよい。

切替部は、複数の電流源から選択された２つ以上の電流源を擬似負荷に接続した後に、擬似負荷に印加される電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、擬似負荷に接続された２つ以上の電流源と擬似負荷との接続を切り離すとともに、擬似負荷に接続された２つ以上の電流源を被試験デバイスに接続してもよい。

試験装置は、複数の電流源のそれぞれに対応する複数の擬似負荷を備え、切替部は、複数の電流源のそれぞれに対応し、複数の電流源のそれぞれを複数の擬似負荷のうちの対応する擬似負荷に接続するか被試験デバイスに接続するかを切り替える複数の切替スイッチを有してもよい。

一例として、切替部は、複数の電流源のうちの第１の電流源を被試験デバイスに接続してから予め定められた時間の経過後に、第２の電流源を被試験デバイスに接続するとともに、第１の電流源を被試験デバイスから切り離す。切替部は、複数の電流源のうちの第２の電流源と第２の電流源に対応する擬似負荷との間の電圧が予め定められた電圧になると、第２の電流源を被試験デバイスに接続するとともに、第１の電流源を被試験デバイスから切り離してもよい。

試験装置は、複数の電流源のそれぞれの電流源ごとに、予め測定された、電流源が擬似負荷に接続された状態で電圧の出力を開始してからの経過時間に対応する経過時間情報と、当該経過時間に対応する電流源の出力電流に応じた出力値情報を対応付けて記憶する記憶部と、複数の切替スイッチを制御する制御部とをさらに備え、制御部は、被試験デバイスに印加すべき電流の立ち上がり変化率を取得し、複数の電流源のそれぞれの電流源の経過時間情報及び出力値情報を記憶部から取得し、立ち上がり変化率と、経過時間情報及び出力値情報とに基づいて、複数の切替スイッチの接続先を切り替えてもよい。一例として、第１の電流源が出力する電流は、第２の電流源が出力する電流よりも小さい。

本発明の第２の態様においては、被試験デバイスに対応する電気的特性を有する擬似負荷に、電流源から電流を供給する段階と、電流源が擬似負荷に印加する電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、電流源と擬似負荷との接続を切り離すとともに、電流源を被試験デバイスに接続する段階とを備える試験方法を提供する。

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い。また、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。

本実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。 本実施形態に係る試験装置１００の他の構成例を示す。 電流源１１０が電圧の出力を開始してからの経過時間に対する電流源１１０の出力電圧の関係を示す。 電流源１１０が電圧の出力を開始してからの経過時間に対する被試験デバイス２００への入力電圧の関係を示す。 他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。 他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。 他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。 他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。 他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。 他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。 電流源１１０−１から電流源１１０−４が電流の出力を開始してからの経過時間に対する出力電圧値の関係を示す。 被試験デバイス２００に接続する電流源１１０−ｍを切り替えた場合の、被試験デバイス２００に印加される電圧を示す。 被試験デバイス２００に接続する電流源１１０−ｍを切り替えた場合の、被試験デバイス２００に印加される電圧を示す。

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い。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１は、本実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。試験装置１００は、被試験デバイス２００の電気的特性を試験する。被試験デバイス２００は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ及びダイオードである。試験装置１００は、電流源１１０、切替部１２０及び擬似負荷１３０を備える。電流源１１０は、例えば、外部の電圧源３００から電力の供給を受ける。試験装置１００は、電圧源３００をさらに含んでもよい。

電流源１１０は、電圧源３００から電力の供給を受けて、擬似負荷１３０又は被試験デバイス２００に定電流を供給する。電流源１１０は、擬似負荷１３０又は被試験デバイス２００のインピーダンスが変化すると、出力電圧を変化させることにより、定電流を出力する。電流源１１０は、例えば、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳＦＥＴを有する。電流源１１０は、演算増幅器と、演算増幅器の出力段に接続されたパワートランジスタとを有してもよい。

切替部１２０は、電流源１１０を擬似負荷１３０に接続するか、被試験デバイス２００に接続するかを切り替える。例えば、切替部１２０は、電流源１１０を擬似負荷１３０又は被試験デバイス２００のいずれか一つに接続するスイッチを有する。切替部１２０は、電流源１１０を擬似負荷１３０に接続するか否かを切り替える第１のスイッチ、及び、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続するか否かを切り替える第２のスイッチを有してもよい。切替部１２０は、半導体スイッチ、メカニカルスイッチのいずれの種類のスイッチを有してもよい。

切替部１２０は、複数種類のスイッチを有し、擬似負荷１３０及び被試験デバイス２００の電気的特性に応じて、擬似負荷１３０及び被試験デバイス２００に接続するスイッチを選択してもよい。例えば、切替部１２０を流れる電流が予め定められた電流値よりも小さく、かつ、予め定められた時間以内に切り替える必要がある場合には、切替部１２０は、半導体スイッチとしてＭＯＳＦＥＴを選択する。切替部１２０を流れる電流が予め定められた電流値よりも大きく、かつ、予め定められた時間以内に切り替える必要がない場合には、切替部１２０は、半導体スイッチとしてＩＧＢＴ又はサイリスタを選択してもよい。

擬似負荷１３０は、被試験デバイス２００に対応する電気的特性を有する。例えば、擬似負荷１３０は、被試験デバイス２００に対応する抵抗を有する。擬似負荷１３０は、被試験デバイス２００のオン抵抗と略等しい抵抗を有してよい。具体的には、擬似負荷１３０の抵抗は、被試験デバイス２００のオン抵抗の５０％以上１５０％以下である。より好ましくは、擬似負荷１３０の抵抗は、被試験デバイス２００のオン抵抗の９０％以上１１０％以下である。

擬似負荷１３０は、被試験デバイス２００と略等しい入力インピーダンスを有してもよい。擬似負荷１３０は、入力抵抗又は入力インピーダンス以外に、被試験デバイス２００に対応する電気的特性を有してもよい。例えば、擬似負荷１３０は、被試験デバイス２００と同じ種類のデバイスである。具体的には、被試験デバイス２００がＩＧＢＴである場合に、擬似負荷１３０も被試験デバイス２００と同じオン抵抗、定格電流、耐圧及び入力インピーダンスを有するＩＧＢＴであってよい。擬似負荷１３０は、電子負荷であってもよい。電子負荷は回生機能を有してもよい。さらに回生機能により得られた電力を電圧源３００の動力源として使用してよい。

切替部１２０は、電流源１１０を擬似負荷１３０に接続した後に、擬似負荷１３０に印加される電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、電流源１１０と擬似負荷１３０との接続を切り離すとともに、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続する。切替部１２０は、擬似負荷１３０を電流源１１０から切り離すと同時に被試験デバイス２００を電流源１１０に接続してもよい。例えば、切替部１２０は、試験装置１００に電源が投入される初期状態において、電流源１１０を擬似負荷１３０に接続している。試験装置１００に電源が投入されると、電流源１１０に電力が供給され、電流源１１０の出力電圧が上昇する。

切替部１２０は、電流源１１０を擬似負荷１３０に接続した後に、予め定められた時間以上に渡って電流源１１０の出力電圧が予め定められた電圧範囲に入っている場合に、電流源１１０の接続先を擬似負荷１３０から被試験デバイス２００に切り替えてもよい。例えば、切替部１２０は、電流源１１０の出力電流に重畳された交流信号成分の周期以上の時間に渡って、出力電圧が被試験デバイス２００への印加電流として許容されている電流範囲に対応する電圧範囲に入っている場合に、電流源１１０の接続先を切り替える。

試験装置１００は、電流源１１０を擬似負荷１３０に接続するか被試験デバイス２００に接続するかを切り替えるトリガ信号を切替部１２０に入力することにより、電流源１１０の接続を切り替えてもよい。試験装置１００は、外部から当該トリガ信号を取得してもよい。

切替部１２０は、例えば、トリガ信号の電圧が閾値電圧以上である場合には電流源１１０を擬似負荷１３０に接続し、トリガ信号の電圧が閾値電圧未満である場合には電流源１１０を被試験デバイス２００に接続する。切替部１２０は、パルス状のトリガ信号が入力されるごとに、電流源１１０の接続を切り替えてもよい。具体的には、試験装置１００は、以下の手順により電流源１１０の接続を切り替えることで、任意の時間幅の電流パルスを被試験デバイス２００に印加することができる。

まず、試験装置１００に電圧源３００が接続された状態で電圧源３００が起動され（ステップ１）、試験装置１００は、電圧源３００が電流源１１０に供給する電圧が安定するまで待機する（ステップ２）。続いて、試験装置１００は、外部から取得した第１のトリガ信号に同期して切替部１２０を制御することにより、電流源１１０を擬似負荷１３０に接続する（ステップ３）。

その後、試験装置１００は、電流源１１０の出力電圧が安定するまで待機する（ステップ４）。試験装置１００が待機する時間は、例えば、１μ秒から１０μ秒程度である。試験装置１００は、電流源１１０の出力電圧が安定した後に、外部から取得した第２のトリガ信号に同期して切替部１２０を制御することにより、電流源１１０の接続先を擬似負荷１３０から被試験デバイス２００に切り替える（ステップ５）。続いて、試験装置１００は、外部から取得した第３のトリガ信号に同期して切替部１２０を制御することにより、電流源１１０の接続先を被試験デバイス２００から擬似負荷１３０に切り替える（ステップ６）。

以上のとおり、試験装置１００は、第２のトリガ信号を取得するタイミングと第３のトリガ信号を取得するタイミングの差に応じた時間幅の電流パルスを、被試験デバイス２００に印加することができる。なお、電圧源３００が起動されている状態においては、試験装置１００は、ステップ６の動作の終了後にステップ４の動作をしてよい。試験装置１００は、ステップ４、ステップ５及びステップ６を繰り返すことにより、電流パルスを連続的に被試験デバイス２００に印加することができる。被試験デバイス２００に印加すべき電流パルス幅に対してステップ４における待機時間は十分に短いので、試験装置１００は、実質的に任意の時間幅の電流パルスを被試験デバイス２００に印加することができる。

試験装置１００が上記の構成を有することにより、電流源１１０が試験電流を出力できる状態になるまでに長時間を要する場合であっても、被試験デバイス２００には短時間で立ち上がる試験電流を印加することができる。したがって、試験装置１００は、被試験デバイス２００の温度を上昇させることなく、電流印加時の電気的特性を試験することができる。試験装置１００は特殊な電圧源３００を必要としないので、電圧源３００として低コストの電源を使用することができる。

図２は、本実施形態に係る試験装置１００の他の構成例を示す。図２には、試験装置１００に接続される被試験デバイス２００及び電圧源３００も示している。図２に示す切替部１２０は、切替スイッチ１２２及び切替スイッチ１２４を有する。切替スイッチ１２２は、電流源１１０を擬似負荷１３０に接続するか否かを切り替える。切替スイッチ１２４は、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続するか否かを切り替える。

切替部１２０は、被試験デバイス２００を電流源１１０に接続した後に擬似負荷１３０を電流源１１０から切り離すことができる。切替部１２０が電流源１１０を擬似負荷１３０及び被試験デバイス２００に接続した後で擬似負荷１３０から切り離す場合には、電流源１１０の接続先を擬似負荷１３０から被試験デバイス２００に切り替える過程におけるインピーダンス変動が小さいので、サージの発生を抑制することができる。

具体的には、切替部１２０は、切替スイッチ１２２をオン状態にして電流源１１０を擬似負荷１３０に接続した状態で、切替スイッチ１２４もオン状態にして電流源１１０を被試験デバイス２００にも接続する。その後、切替スイッチ１２２をオフ状態にして、擬似負荷１３０を電流源１１０から切り離してよい。なお、オン状態とはスイッチの端子間が導通した状態であり、オフ状態とはスイッチの端子間が導通していない状態である。

切替部１２０は、電流源１１０が電圧の出力を開始してから予め定められた時間が経過した後に、電流源１１０と擬似負荷１３０との接続を切り離すとともに、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続してもよい。具体的には、切替部１２０は、予め測定された、電流源１１０に擬似負荷１３０を接続した状態における電流源１１０の出力電圧が被試験デバイス２００に印加すべき電圧の範囲内に達する時間において、電流源１１０の接続先を擬似負荷１３０から被試験デバイス２００に切り替えてよい。

切替部１２０は、電流源１１０が電圧の出力を開始した後に、切替部１２０が接続の切替に要する時間に対して十分に長い時間が経過した時点で、電流源１１０と擬似負荷１３０との接続を切り離すとともに、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続してもよい。例えば、電流源１１０が電圧の出力を開始し、切替部１２０が擬似負荷１３０に接続され、切替部１２０の切替時間の１００倍から１０００倍の時間が経過して電流源１１０の出力電流が安定した後に、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続することができる。

切替部１２０は、電流源１１０が電圧の出力を開始してから予め定められた第１の時間が経過した後に、電流源１１０を擬似負荷１３０に接続し、さらに第２の時間が経過した後に、電流源１１０と擬似負荷１３０との接続を切り離すとともに、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続してもよい。例えば、切替部１２０は、電流源１１０の出力電圧が被試験デバイス２００に印加すべき電圧の範囲内に到達した後に、電流源１１０を擬似負荷１３０に接続する。

切替部１２０は、電流源１１０を擬似負荷１３０に接続することにより発生するサージ電圧の過渡応答時間が経過した後に、電流源１１０の出力電圧が被試験デバイス２００に印加すべき電圧の範囲内にある場合に、電流源１１０の接続先を擬似負荷１３０から被試験デバイス２００に切り替えてよい。試験装置１００が上記の構成を有することにより、電流源１１０の出力電流が安定した状態で、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続することができる。

図３Ａは、電流源１１０が電圧の出力を開始してからの経過時間に対する電流源１１０の出力電圧の関係を示す。電流源１１０が、例えば電圧源３００から電力の供給を受け始めると、電流源１１０が出力する電圧が上昇する。例えば、電流源１１０の出力抵抗が、擬似負荷１３０の抵抗よりも十分に小さい場合には、電流源１１０が出力する電圧をＶ、電流源１１０が出力する電流をＩ、擬似負荷１３０の抵抗をＲとすると、Ｖ＝Ｉ×Ｒの関係が成り立つ。したがって、電流源１１０が出力する電圧が一定になると、電流源１１０は定電流を出力している状態になる。

そこで、被試験デバイス２００を試験する電流値の範囲がＩ_ｍｉｎ以上Ｉ_ｍａｘと定められている場合には、電流源１１０が出力する電圧がＶ_ｍｉｎ＝Ｉ_ｍｉｎ×Ｒ以上Ｖ_ｍａｘ＝Ｉ_ｍａｘ×Ｒ以内の範囲にあれば、切替部１２０は、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続してよい。そこで、切替部１２０は、電流源１１０が出力する電圧がＶ_ｍｉｎ及びＶ_ｍａｘの中間電圧Ｖ_ｍｉｄに到達する経過時間Ｔ１において、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続するとともに、電流源１１０を擬似負荷１３０から切り離してよい。

図３Ｂは、電流源１１０が電圧の出力を開始してからの経過時間に対する被試験デバイス２００への入力電圧の関係を示す。切替部１２０が電流源１１０の接続先を切り替えた後に、被試験デバイス２００への入力電圧は急速に上昇し、経過時間がＴ２に達した時点で被試験デバイス２００への入力電圧がＶ_ｍｉｄに到達する。被試験デバイス２００に電流源１１０が接続されてから入力電圧がＶ_ｍｉｄに到達するまでの時間Ｔ２−Ｔ１は、電流源１１０が電圧の出力を開始してから出力電圧がＶ_ｍｉｄに到達するまでの時間Ｔ１よりも小さい。なお、Ｔ２−Ｔ１には、切替部１２０の応答時間も含む。一例として、Ｔ２−Ｔ１の長さは、Ｔ１の１０００分の１以上１００００分の１以下である。

切替部１２０が電流源１１０を被試験デバイス２００に切り替えた瞬間には、図３Ｂに示すように、電流源１１０に接続された負荷のインピーダンスが変化することによりサージ電圧が発生する場合がある。試験装置１００は、切替部１２０と被試験デバイス２００との間に、サージを吸収するサージアブソーバーを有してもよい。

図４Ａは、他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。図４Ａには、試験装置１００に接続される被試験デバイス２００及び電圧源３００も示している。図４Ａに示す試験装置１００は、図１に示した試験装置１００に対して電圧測定部１４０をさらに備える。電圧測定部１４０は、擬似負荷１３０に入力される電圧を測定する。電圧測定部１４０は、電流源１１０と切替部１２０との間における電流源１１０の出力電圧を測定することにより、擬似負荷１３０に入力される電圧を測定する。

図４Ｂは、他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。図４Ｂには、試験装置１００に接続される被試験デバイス２００及び電圧源３００も示している。図４Ｂに示す試験装置１００は、図４Ａに示した試験装置１００と異なり、電圧測定部１４０が切替部１２０と擬似負荷１３０との間に接続されている。

電圧測定部１４０は、例えば、予め定められた測定時間ごとに、擬似負荷１３０に印加される電圧を測定する。電圧測定部１４０は、被試験デバイス２００の試験電流の許容誤差の大きさと電流源１１０が出力する電圧の変化率とに基づいて、擬似負荷１３０に印加される電圧を測定する間隔を選択してよい。例えば、電圧測定部１４０は、擬似負荷１３０に印加される電圧が、印加電流の許容誤差に対応する電圧だけ変化する時間よりも十分に小さな時間間隔で、擬似負荷１３０に印加される電圧を測定する。

切替部１２０は、電圧測定部１４０が測定した擬似負荷１３０に印加される電圧の変化率が、予め定められた変化率より小さい場合に、電流源１１０と擬似負荷１３０との接続を切り離すとともに、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続してもよい。擬似負荷１３０に印加される電圧の変化率が小さくなった状態は、電流源１１０が出力する電圧の目標値に近づいた状態である。そこで、切替部１２０は、電圧測定部１４０における連続して測定した複数の電圧値が、擬似負荷１３０に印加される電圧が被試験デバイス２００の試験に必要な電圧の範囲内である場合に、電流源１１０の接続先を擬似負荷１３０から被試験デバイス２００に切り替えてもよい。

図５は、他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。図５には、試験装置１００に接続される被試験デバイス２００及び電圧源３００も示している。図５に示す試験装置１００は、図４Ａに示した試験装置１００に対して、記憶部１５０及び制御部１６０をさらに備える。

記憶部１５０は、予め測定された、電流源１１０が擬似負荷１３０に接続された状態で電圧の出力を開始してからの経過時間に対応する経過時間情報と、当該経過時間に対応する電流源１１０の出力電流に応じた出力値情報とを対応付けて記憶する。例えば、記憶部１５０は、電流源１１０が電圧の出力を開始してからの予め定められた時間間隔ｋごとに、電流源１１０が擬似負荷１３０に出力する出力電圧値を出力値情報として、電流源１１０が電圧の出力を開始してからの経過時間に対応付けて記憶する。記憶部１５０は、電流源１１０が擬似負荷１３０に出力する出力電流値を出力値情報として記憶してもよい。

具体的には、記憶部１５０は、ｋ×ｎ（ｎは自然数）のそれぞれの時間における電流源１１０の出力電圧値を、経過時間情報の一例であるｋ×ｎの値に対応付けて記憶する。記憶部１５０は、例えば不揮発性メモリである。一例として、記憶部１５０は、試験装置１００の製造に先立って、経過時間情報及び出力値情報が書き込まれた不揮発性メモリである。

記憶部１５０は、電流源１１０が出力する電圧の変化率に応じて定められた経過時間の間隔ごとに、出力電圧値を記憶してもよい。例えば、記憶部１５０は、電流源１１０が出力する電圧の変化率が大きい場合には、当該変化率が小さい場合に比べて、短い間隔の経過時間ごとに出力電圧値を記憶する。

制御部１６０は、予め定められた範囲内の電圧に等しい出力値情報に対応する経過時間情報を記憶部１５０から取得する。制御部１６０は、読み出した経過時間情報に対応する経過時間において、電流源１１０と擬似負荷１３０との接続を切り離すとともに、電流源１１０を被試験デバイス２００に接続するべく切替部１２０を制御する。例えば、制御部１６０は、被試験デバイス２００に印加すべき電流に対応する電圧を電流源１１０が出力する経過時間を、記憶部１５０から取得する。制御部１６０は、電流源１１０が電圧の出力を開始してから当該経過時間が経過した後に、切替部１２０を制御して、電流源１１０の接続先を擬似負荷１３０から被試験デバイス２００に切り替える。

図６は、他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。図６には、試験装置１００に接続される被試験デバイス２００及び電圧源３００も示している。図６に示す試験装置１００は、図５に示した試験装置１００に対して、複数の擬似負荷１３０（１３０−１、１３０−２及び１３０−３）を備える点が異なる。複数の擬似負荷１３０は、それぞれ異なる抵抗を有する。複数の擬似負荷１３０は、それぞれ異なる種類のデバイスであってもよい。

切替部１２０は、被試験デバイス２００の種類又は電気的特性に応じて、電流源１１０を接続する擬似負荷１３０を選択してよい。例えば、切替部１２０は、被試験デバイス２００と略等しい抵抗を有する擬似負荷１３０に電流源１１０を接続する。

記憶部１５０は、それぞれの擬似負荷１３０に対して、電流源１１０が電圧の出力を開始してからの経過時間に対応する経過時間情報と、当該経過時間に対応する電流源１１０が擬似負荷１３０に出力する電流に対応する出力値情報とを対応付けて記憶してよい。制御部１６０は、擬似負荷１３０に対応する経過時間情報及び出力値情報を記憶部１５０から取得し、取得した情報に基づいて、切替部１２０を制御してよい。

図７は、他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。図７には、試験装置１００に接続される被試験デバイス２００及び電圧源３００も示している。図７に示す試験装置１００は、図５に示した試験装置１００に対して、複数の電流源１１０−ｍ（ｍは、１、２、３又は４）、及び、複数の電流源１１０−ｍに対応する複数の切替部１２０−ｍを備える点で異なる。複数の切替部１２０−ｍのそれぞれは、スイッチ１２２−ｍ及びスイッチ１２４−ｍを有する。電流源１１０−ｍのそれぞれは、互いに同じ電流を出力してもよく、互いに異なる電流を出力してもよい。

電流源１１０−ｍの入力段は、電圧源３００に接続されている。電流源１１０−ｍの出力段は、対応する切替スイッチ１２２−ｍ及び切替スイッチ１２４−ｍに接続されている。切替スイッチ１２２−ｍの電流源１１０−ｍに接続されていない側の端子は、擬似負荷１３０に接続されている。切替スイッチ１２４−ｍの電流源１１０−ｍに接続されていない側の端子は、被試験デバイス２００に接続されている。

切替部１２０は、それぞれの電流源１１０−ｍを擬似負荷１３０に接続するか被試験デバイス２００に接続するかを切り替える。切替部１２０は、被試験デバイス２００に印加すべき電流に応じて、複数の電流源１１０のいずれか一つの電流源１１０−ｍを擬似負荷１３０に接続する。例えば、電流源１１０−１、電流源１１０−２、電流源１１０−３及び電流源１１０−４が、それぞれ１００Ａ、２００Ａ、３００Ａ及び４００Ａを出力する場合に、被試験デバイス２００に印加すべき電流が２００Ａである場合には、切替部１２０は、電流源１１０−２を擬似負荷１３０に接続する。

切替部１２０は、擬似負荷１３０に印加される電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、擬似負荷１３０に接続した電流源１１０−２と擬似負荷１３０との接続を切り離すとともに、電流源１１０−２を被試験デバイス２００に接続する。具体的には、切替部１２０は、擬似負荷１３０に印加される電圧が、被試験デバイス２００に印加すべき電流に対応する電圧に達すると、電流源１１０−２を被試験デバイス２００に接続する。

切替部１２０は、複数の電流源１１０から選択された２つ以上の電流源１１０を擬似負荷１３０に接続してもよい。切替部１２０は、擬似負荷１３０に印加される電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、選択された２つ以上の電流源１１０と擬似負荷１３０との接続を切り離すとともに、選択された２つ以上の電流源１１０を被試験デバイス２００に接続してよい。

例えば、被試験デバイス２００に印加すべき電流が６００Ａである場合には、電流源１１０−１から電流源１１０−４のいずれか１つの電流源で被試験デバイス２００の試験に必要な電流を出力することができない。そこで、切替部１２０は、電流源１１０−２及び電流源１１０−４を擬似負荷１３０に接続した後に、電流源１１０−２及び電流源１１０−４を被試験デバイス２００に接続してよい。

図８は、他の実施形態に係る試験装置１００の構成を示す。図８には、試験装置１００に接続される被試験デバイス２００及び電圧源３００も示している。図８に示す試験装置１００は、図７に示した試験装置１００に対して、電流源１１０−ｍのそれぞれに対応する複数の擬似負荷１３０−ｍを備える点で異なる。また、試験装置１００は、電圧測定部１４２、記憶部１５２及び制御部１６２を備える。

切替部１２０は、複数の電流源１１０のそれぞれに対応する複数の切替スイッチ１２２−ｍ及び切替スイッチ１２４−ｍを有する。切替部１２０は、複数の電流源１１０のそれぞれを、擬似負荷１３０−１から擬似負荷１３０−４のうちの対応する擬似負荷１３０−ｍに接続するか被試験デバイス２００に接続するかを切り替える。具体的には、切替スイッチ１２２−ｍは、電流源１１０−ｍを擬似負荷１３０−ｍに接続するか否かを切り替える。切替スイッチ１２４−ｍは、電流源１１０−ｍを被試験デバイス２００−ｍに接続するか否かを切り替える。

試験装置１００は、切替スイッチ１２２−ｍ及び切替スイッチ１２４−ｍの切り替え順序を制御することにより、さまざまな立ち上がり変化率（スルーレート）を有する電流を被試験デバイス２００に印加することができる。立ち上がり変化率とは、時間に対する電流が増加する変化量の割合である。

切替部１２０は、まず、全ての切替スイッチ１２２−ｍのスイッチをオン状態にして、電流源１１０−ｍを対応する擬似負荷１３０−ｍに接続する。次に、切替部１２０は、切替スイッチ１２４−１をオン状態にして、複数の電流源１１０のうちの第１の電流源１１０−１を被試験デバイス２００に接続する。その後、予め定められた時間が経過した後に、切替部１２０は、切替スイッチ１２４−２をオン状態にして第２の電流源１１０−２を被試験デバイス２００に接続するとともに、切替スイッチ１２４−１をオフ状態にして第１の電流源１１０−１を被試験デバイス２００から切り離す。

切替部１２０は、第２の電流源１１０−２と第２の電流源１１０−２に対応する擬似負荷１３０−２との間の電圧が予め定められた電圧になると、第２の電流源１１０−２を被試験デバイス２００に接続するとともに、第１の電流源１１０−１を被試験デバイス２００から切り離してもよい。

切替部１２０は、被試験デバイス２００に印加すべき電流の立ち上がり変化率に基づいて、電流源１１０−２を被試験デバイス２００に接続するタイミングを決定してよい。例えば、切替部１２０は、電流源１１０が電圧の出力を開始してから５０μ秒以内に出力電流を１００Ａまで上昇させた後に、１００μ秒以内に出力電流を２００Ａまで上昇させるべき場合に、５０μ秒後に１００Ａを出力する電流源１１０−２を試験装置１００に接続し、さらに５０μ秒が経過した後に２００Ａを出力する電流源１１０−３を試験装置１００に接続することができる。

制御部１６２は、切替スイッチ１２２−ｍ及び切替スイッチ１２４−ｍを制御してよい。記憶部１５２は、複数の電流源１１０のそれぞれの電流源１１０ごとに、予め測定された、電流源１１０が擬似負荷１３０に接続された状態で電圧の出力を開始してからの経過時間に対応する経過時間情報と、当該経過時間に対応する電流源１１０の出力電流に応じた出力値情報とを記憶してよい。制御部１６０は、被試験デバイス２００に印加すべき電流の立ち上がり変化率を取得し、複数の電流源１１０のそれぞれの電流源１１０に対応する経過時間情報及び出力値情報を記憶部１５０から取得し、立ち上がり変化率と、経過時間情報及び出力値情報とに基づいて、複数の切替スイッチの接続先を切り替えてよい。

例えば、記憶部１５２は、電流源１１０−１については、５０μ秒、１００μ秒及び１５０μ秒の経過時間情報に対応付けて出力値情報を５０Ａ、１２０Ａ及び１５０Ａとして記憶する。記憶部１５２は、電流源１１０−２については、５０μ秒、１００μ秒及び１５０μ秒の経過時間情報に対応付けて出力値情報を１００Ａ、２５０Ａ及び３００Ａとして記憶する。記憶部１５２は、電流源１１０−３については、５０μ秒、１００μ秒及び１５０μ秒の経過時間情報に対応付けて出力値情報を１５０Ａ、２００Ａ及び３００Ａとして記憶する。

制御部１６２が、電流源１１０が電圧の出力を開始してから５０μ秒以内に出力電流を１００Ａまで上昇させた後に、１００μ秒以内に出力電流を２００Ａまで上昇させるという電流の立ち上がり変化率を装置の外部から取得したとする。この場合には、制御部１６２は、電流源１１０が電圧の出力を開始してから５０μ秒が経過した時点で、記憶部１５２から読み出した経過時間情報及び出力値情報の組み合わせのうち、経過時間情報５０μ秒及び出力値情報１００Ａの組み合わせに対応する電流源１１０−２を被試験デバイス２００に接続させる。続いて、制御部１６２は、１００μ秒が経過した時点で、記憶部１５２から読み出した経過時間情報及び出力値情報の組み合わせのうち、経過時間情報１００μ秒及び出力値情報２００Ａの組み合わせに対応する電流源１１０−３を被試験デバイス２００に接続させる。

図９Ａは、電流源１１０−１から電流源１１０−４が電流の出力を開始してからの経過時間に対する出力電圧値の関係を示す。電流源１１０−１、電流源１１０−２、電流源１１０−３及び電流源１１０−４は、電圧の出力を開始してから電圧が上昇して、それぞれの出力電流と被試験デバイス２００のオン抵抗とによって定まる電圧まで達する。

例えば、電流源１１０−１、電流源１１０−２、電流源１１０−３及び電流源１１０−４の出力電流が、それぞれ１００Ａ、２００Ａ、３００Ａ及び４００Ａであり、被試験デバイス２００のオン抵抗が１０ｍΩである場合には、電流源１１０−１、電流源１１０−２、電流源１１０−３及び電流源１１０−４のそれぞれが出力する電圧は、１Ｖ、２Ｖ、３Ｖ及び４Ｖに達する。

図９Ｂは、被試験デバイス２００に接続する電流源１１０−ｍを切り替えた場合の、被試験デバイス２００に印加される電圧を示す。切替部１２０は、電流源１１０が電圧の出力を開始してからの経過時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４のそれぞれにおいて、電流源１１０−ｍと被試験デバイス２００との接続を切り替える。

図９Ｂの例において、電流源１１０−１から電流源１１０−４は、それぞれ擬似負荷１３０−１から擬似負荷１３０−４に接続された状態で、電圧の開始を出力する。切替スイッチ１２２−１、切替スイッチ１２２−２、切替スイッチ１２２−３及び切替スイッチ１２２−４は、オン状態である。また、切替スイッチ１２４−１、切替スイッチ１２４−２、切替スイッチ１２４−３及び切替スイッチ１２４−４は、オフ状態である。

切替部１２０は、Ｔ１のタイミングで、電流源１１０−１の接続先を擬似負荷１３０−１から被試験デバイス２００に切り替える。具体的には、切替部１２０は、切替スイッチ１２４−１をオン状態にするとともに、切替スイッチ１２２−１をオフ状態に切り替える。切替部１２０は、Ｔ２のタイミングで、電流源１１０−２を被試験デバイス２００に接続するとともに、電流源１１０−１を被試験デバイス２００から切り離す。また、電流源１１０−２を擬似負荷１３０−２から切り離す。具体的には、切替部１２０は、切替スイッチ１２４−２をオン状態にするとともに、切替スイッチ１２４−１及び切替スイッチ１２２−２をオフ状態にする。

同様に、切替部１２０は、Ｔ３のタイミングで、切替スイッチ１２４−３をオン状態にするとともに、切替スイッチ１２４−２及び切替スイッチ１２２−３をオフ状態にする。切替部１２０は、Ｔ４のタイミングで、切替スイッチ１２４−４をオン状態にするとともに、切替スイッチ１２４−３及び切替スイッチ１２２−４をオフ状態にする。切替部１２０が以上の順序で切替スイッチ１２２−ｍ及び切替スイッチ１２４−ｍの接続を切り替えることにより、試験装置１００は、被試験デバイス２００に印加される電圧を図９Ｂの太線が示すように上昇させることができる。

図９Ｃは、被試験デバイス２００に接続する電流源１１０−ｍを切り替えた場合の、被試験デバイス２００に印加される電圧を示す。図９Ｃにおいては、図９Ｂと異なるタイミングＴ１'、Ｔ２'、Ｔ３'及びＴ４'において、切替部１２０は切替スイッチ１２２−ｍ及び切替スイッチ１２４−ｍを切り替えている。試験装置１００は、被試験デバイス２００に入力すべき電流の立ち上がり変化率に応じて、切替部１２０における切替タイミングを決定してよい。

試験装置１００は、切替タイミングを変化させることにより、試験装置１００は、被試験デバイス２００に印加すべき電流の立ち上がり変化率に応じた電流を出力することができる。例えば、図９ＣにおけるＴ１'、Ｔ２'、Ｔ３'及びＴ４'は、それぞれ図９ＢにおけるＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４よりも長いので、被試験デバイス２００に印加される電圧は、図９Ｂに示した場合よりも緩やかに上昇する。

以上のとおり、本発明のそれぞれの実施形態に係る試験装置１００は、低コストで実現できる構成でありながらも、高速に応答する大電流を被試験デバイス２００に印加することができる。試験装置１００は、特殊な電圧源を必要としないので、保守も容易である。試験装置１００を用いて被試験デバイス２００を試験することにより、被試験デバイス２００の特性を温度特性から分離して、精度の高い測定データを得ることができる。

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。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１００ 試験装置、１１０ 電流源、１２０ 切替部、１２２ 切替スイッチ、１２４ 切替スイッチ、１３０ 擬似負荷、１４０ 電圧測定部、１４２ 電圧測定部、１５０ 記憶部、１５２ 記憶部、１６０ 制御部、１６２ 制御部、２００ 被試験デバイス、３００ 電圧源

Claims (16)

1. 被試験デバイスを試験する試験装置であって、
   前記被試験デバイスに電流を供給する電流源と、
   前記被試験デバイスに対応する電気的特性を有する擬似負荷と、
   前記電流源を前記擬似負荷に接続するか前記被試験デバイスに接続するかを切り替える切替部と
   を備え、
   前記切替部は、前記電流源を前記擬似負荷に接続した後に、前記擬似負荷に印加される電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、前記電流源と前記擬似負荷との接続を切り離すとともに、前記電流源を前記被試験デバイスに接続する試験装置。
2. 前記切替部は、前記電流源に前記被試験デバイスに接続した後に、前記電流源から前記擬似負荷を切り離す請求項１に記載の試験装置。
3. 前記切替部は、前記電流源が電圧の出力を開始してから予め定められた時間が経過した後に、前記電流源と前記擬似負荷との接続を切り離すとともに、前記電流源を前記被試験デバイスに接続する請求項１又は２に記載の試験装置。
4. 前記擬似負荷は、前記被試験デバイスに対応する抵抗を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の試験装置。
5. 前記擬似負荷に入力される電圧を測定する電圧測定部をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の試験装置。
6. 前記電圧測定部は、予め定められた測定時間ごとに前記擬似負荷に印加される電圧を測定し、
   前記切替部は、前記電圧測定部が測定した前記擬似負荷に印加される電圧の変化率が予め定められた変化率より小さい場合に、前記電流源と前記擬似負荷との接続を切り離すとともに、前記電流源を前記被試験デバイスに接続する請求項５に記載の試験装置。
7. 予め測定された、前記電流源が前記擬似負荷に接続された状態で電圧の出力を開始してからの経過時間に対応する経過時間情報と、前記経過時間に対応する前記電流源の出力電流に応じた出力値情報とを対応付けて記憶する記憶部と、
   前記予め定められた範囲内の電圧に等しい前記出力値情報に対応する前記経過時間情報を前記記憶部から読み出し、読み出した前記経過時間情報に対応する前記経過時間において前記電流源と前記擬似負荷との接続を切り離すとともに、前記電流源を前記被試験デバイスに接続するべく前記切替部を制御する制御部と
   をさらに備える請求項１から６のいずれか一項に記載の試験装置。
8. 複数の前記電流源を備え、
   前記切替部は、前記複数の電流源のそれぞれの電流源を前記擬似負荷に接続するか前記被試験デバイスに接続するかを切り替え、かつ、前記被試験デバイスに印加すべき電流に応じて、前記複数の電流源のいずれか一つの前記電流源を前記擬似負荷に接続した後に、前記擬似負荷に印加される電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、前記擬似負荷に接続した前記電流源と前記擬似負荷との接続を切り離すとともに、前記擬似負荷に接続した前記電流源を前記被試験デバイスに接続する請求項１から７のいずれか一項に記載の試験装置。
9. 前記複数の電流源のそれぞれの前記電流源は、互いに異なる電流を出力する請求項８に記載の試験装置。
10. 前記切替部は、前記複数の電流源から選択された２つ以上の電流源を前記擬似負荷に接続した後に、前記擬似負荷に印加される電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、前記擬似負荷に接続された２つ以上の電流源と前記擬似負荷との接続を切り離すとともに、前記擬似負荷に接続された２つ以上の電流源を前記被試験デバイスに接続する請求項８又は９に記載の試験装置。
11. 前記複数の電流源のそれぞれに対応する複数の擬似負荷を備え、
    前記切替部は、前記複数の電流源のそれぞれに対応し、前記複数の電流源のそれぞれを前記複数の擬似負荷のうちの対応する擬似負荷に接続するか前記被試験デバイスに接続するかを切り替える複数の切替スイッチを有する
    請求項８から１０のいずれか一項に記載の試験装置。
12. 前記切替部は、前記複数の電流源のうちの第１の電流源を前記被試験デバイスに接続してから予め定められた時間の経過後に、前記複数の電流源のうちの第２の電流源を前記被試験デバイスに接続するとともに、前記第１の電流源を前記被試験デバイスから切り離す請求項１１に記載の試験装置。
13. 前記切替部は、前記第２の電流源と前記第２の電流源に対応する前記擬似負荷との間の電圧が予め定められた電圧になると、前記第２の電流源を前記被試験デバイスに接続するとともに、前記第１の電流源を前記被試験デバイスから切り離す請求項１２に記載の試験装置。
14. 前記第１の電流源が出力する電流は、前記第２の電流源が出力する電流よりも小さい請求項１２又は１３に記載の試験装置。
15. 前記複数の電流源のそれぞれの電流源ごとに、予め測定された、前記電流源が前記擬似負荷に接続された状態で電圧の出力を開始してからの経過時間に対応する経過時間情報と、前記経過時間に対応する前記電流源の出力電流に応じた出力値情報とを対応付けて記憶する記憶部と、
    前記複数の切替スイッチを制御する制御部と
    をさらに備え、
    前記制御部は、前記被試験デバイスに印加すべき電流の立ち上がり変化率を取得し、前記複数の電流源のそれぞれの電流源に対応する前記経過時間情報及び前記出力値情報を前記記憶部から取得し、前記立ち上がり変化率と、前記経過時間情報及び前記出力値情報とに基づいて、前記複数の切替スイッチの接続先を切り替える請求項１２から１４のいずれか一項に記載の試験装置。
16. 被試験デバイスを試験する試験方法であって、
    前記被試験デバイスに対応する電気的特性を有する擬似負荷に、電流源から電流を供給する段階と、
    前記電流源が前記擬似負荷に印加する電圧が予め定められた範囲内の電圧になると、前記電流源と前記擬似負荷との接続を切り離すとともに、前記電流源を前記被試験デバイスに接続する段階と
    を備える試験方法。

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