JP2015230279A - 半導体素子の検査方法および検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
スイッチ2は、半導体素子1と、電圧源3との間に設けられる。スイッチ2は、半導体素子1に印加される電圧および半導体素子1に供給される電流を遮断する。たとえば、スイッチ2が導通状態(ON)とされると、電圧源3からの電圧が、半導体素子1(のエミッタ・コレクタ間)に印加される。スイッチ2が非導通状態(OFF)とされると、電圧源3から半導体素子1への電圧印加が遮断される。なお、図1に示す例では、スイッチ2は、IGBTとして表されるが、スイッチ2の種類は特に限定されない。スイッチ2として、たとえばMOSFETが用いられてもよい。
図3は、図2のフローチャートにおいて半導体素子1を流れる電流の一例を説明するための図である。図3の横軸は時間を示し、縦軸は電流(の大きさ)を示す。図3には、異なる半導体素子1のON時間に対応した電流変化を表す4通りの曲線が示され、各曲線には「I1」,「I2」,「I3」および「I4」の符号がそれぞれ付される。なお、図3においては、説明を容易にするために、各場合について半導体素子1がOFFとされるタイミングがt50となるように記載されている。
両者のモードの違いは、漏電流の生じる原因に由来する。短絡電流遮断後の漏電流は、短絡電流によって生じた発熱により熱励起された電荷が原因となって発生する。遮断状態の半導体素子は高抵抗であるが、高電圧が印加されているためにこの熱励起された電荷による漏電流が流れる。高電圧により高抵抗の半導体素子に漏電流が流れるので、この漏電流もまた大きな発熱要因となり、再び熱励起電荷を生じる再帰的な効果を生じる。
この動作は、スイッチ2Aをオンにして、電圧源3からの高電圧を半導体素子1に印加するための動作である。
この動作は、短絡時間Tsだけ半導体素子1をONにして短絡電流が流れるようにするための動作である。短絡時間Tsは、第1の所定期間の長さに相当する。たとえば、パルス幅が短絡時間Tsであるパルス電圧が、制御信号として半導体素子1の制御端子に印加される。
この動作は、電圧源3から半導体素子1への高電圧の印加を遮断(停止)する動作である。具体的には、半導体素子1がOFFとされたとき(第1の所定期間が終了したとき)から、さらに遮断時間Txが経過したときに、スイッチ2AがOFFとされる。遮断時間Txは、第2の所定期間の長さに相当する。
この動作は、第2の所定期間において測定された電流波形(漏電流波形)を取得するための動作である。具体的には、電流プローブ4Aを用いて測定された漏電流の測定値がオシロスコープ10によって漏電流波形データとして取得される。また、漏電流波形データが演算部6に送信される。
この動作は、漏電流波形のピーク点と、変曲点とを求める動作である。ピーク点および変曲点は、漏電流波形データに基づいて、たとえば演算部6が求める。
この動作は、短絡耐量を定量的に求める動作である。短絡耐量は、ピーク点と変曲点との位置関係に基づいて、たとえば演算部6が求める。
遮断時間増加幅Txeは、遮断時間Txを増加させるための最小単位である。遮断時間増加幅Txeは、たとえば20μsecに設定される。
短絡時間増加幅Tseは、短絡時間Tsを増加させるための最小単位である。短絡時間増加幅Tseは、たとえば1μsecに設定される。短絡時間増加幅Tseによって、短絡耐量の測定における分解能(測定精度)が決まる。たとえば短絡時間増加幅Tseが1μsecであれば、1μsecの精度で短絡耐量を測定することができる。
S205において、制御系5Aは、先に説明した(b)短絡スイッチング動作を実行する。
S207において、制御系5Aは、先に説明した(d)漏電流波形取得動作を実行する。
S209において、制御系5Aは、先に説明した(f)短絡量測定動作を開始する。具体的には、制御系5Aは、ステップS210に処理を進める。
Claims (4)
- 半導体素子への電圧印加を実行するステップと、
第1の所定期間、前記電圧印加によって前記半導体素子に短絡電流が流れるように前記半導体素子を導通させるステップと、
前記第1の所定期間が終了したときから第2の所定期間、前記電圧印加を継続して前記半導体素子を流れる漏電流を測定するステップと、
前記漏電流に基づいて前記半導体素子の短絡耐量を求めるステップとを含み、
前記第1の所定期間は、前記短絡電流によって前記半導体素子が破壊されない期間に設定され、
前記第2の所定期間は、前記漏電流によって前記半導体素子が破壊されない期間に設定される、半導体素子の検査方法。 - 前記漏電流に基づいて前記半導体素子の前記短絡耐量を求めるステップは、
時間変化における前記漏電流のピーク点および変曲点を求めるステップと、
前記ピーク点および前記変曲点に基づいて前記短絡耐量を求めるステップとを有する、請求項1に記載の半導体素子の検査方法。 - 前記ピーク点および前記変曲点の時間軸上における互いの位置関係は、前記第1の所定期間に応じて変化し、
前記半導体素子の検査方法は、
前記第1の所定期間を更新するステップと、
前記第2の所定期間が終了したときに、前記電圧印加を停止するステップと、
前記電圧印加を実行するステップと、前記半導体素子を導通させるステップと、前記漏電流を測定するステップと、前記電圧印加を停止するステップと、前記ピーク点および変曲点を求めるステップと、前記更新するステップとを、前記変曲点が前記時間軸上で前記ピーク点と一致するかより早く出現するまで繰り返すステップとをさらに含み、
前記ピーク点および変曲点に基づいて前記短絡耐量を求めるステップは、前記第1の所定期間が前記更新するステップによって前記変曲点が前記時間軸上で前記ピーク点と一致するかより早く出現する期間に更新される直前の前記第1の所定期間を前記短絡耐量として求める、請求項2に記載の半導体素子の検査方法。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の半導体素子の検査方法を制御部に実行させて半導体素子を検査する、半導体素子の検査装置。
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