JP2018112404A - ダイオード試験装置、ダイオードの試験方法およびダイオードの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】逆回復安全動作領域試験において、一定のエネルギーを連続してデバイスに印加することができない、および試験時にエネルギー消費が多く、かつ評価時間が長い。【解決手段】ダイオード試験装置１のパワー半導体デバイスＱ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂのターンオンおよびターンオフタイミングを制御し、装着した全てのダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂに対し一定のエネルギー負荷を連続して印加する逆回復安全動作領域試験を実施し、かつ誘導性負荷Ｌへの還流動作および、電源Ｐもしくは平滑コンデンサＣへの回生動作により消費エネルギーを抑制した。【選択図】図２

Description

この発明は、パワースイッチング素子とともに用いられるダイオードの逆回復安全動作領域の試験方法に関する。

現在、大電力の変換および制御を扱うパワーエレクトロニクスにおいて、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、パワーＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）、ダイオードなどのパワー半導体デバイスが用いられている。これらは各種用途に応じ、組合せてモジュール化され、パワーモジュールとしてインバータやコンバータとして各種電源やモータ駆動システムに組み込まれている。

これらパワーモジュールの基本動作は、繰り返しの高速スイッチングである。また、大電圧、大電流がパワーモジュールに印加されるため、パワーモジュールの破壊耐量を十分高いものとする必要がある。パワーモジュールの信頼性を保証するため、一般に、パワー半導体デバイスに対しては、製造工程完了後、デバイスが所望の仕様値を満たしているかを測定する試験が行なわれる。

この試験時に測定される項目の１つに、モジュールに内蔵するダイオードの逆回復動作時の安全動作領域（Reverse Recovery Safety Operation Area：ＲＲＳＯＡ）評価試験がある。

ＲＲＳＯＡ評価試験とは、スイッチング時に発生するエネルギー損失（スイッチング損失）でダイオードが破壊せずに動作することを保証するために行なわれる耐量（耐エネルギー）試験である。この試験では、製品の性能によって規定されるアノード−カソード間電圧およびアノードーカソード間電流の範囲の中で、性能の限界域の電流を印加した後に遮断を実施することによって、ダイオードにスイッチング損失を発生させ、その耐量を図る。ＲＲＳＯＡ評価試験を行なう方法の一例が、特許文献１（特開２００１−２２８２０１号公報）に示されている。

特開２００１−２２８２０１号公報

特開２００１−２２８２０１号公報に示される方法では、第１のＩＧＢＴおよび逆並列に接続したダイオード（フライホイールダイオード）の一対の組合せで成る回路と、その回路に対して電流の導通を制御する第２のＩＧＢＴおよび誘導性負荷（コイル）を接続した、一般にハーフブリッジ回路と呼称される回路を用いている。

この回路を用いた試験では、まず第１のＩＧＢＴをオフした状態で第２のＩＧＢＴがターンオンされ、第２のＩＧＢＴに接続する誘導性負荷にエネルギーが蓄積される。次に第２のＩＧＢＴがターンオフすることによって、誘導性負荷に蓄積されたエネルギーが誘導性負荷に直列に接続されるダイオードに印加される。この際、他に消費を促すデバイスや負荷が存在しないため、第２のＩＧＢＴが引き続き繰り返しターンオンして電源電圧からエネルギーが供給される場合、誘導性負荷に蓄積したエネルギーは都度重畳され、累積的にエネルギーが増加する。よって、デバイスに印加されるエネルギーは毎回変化するため、この方法は、一定のエネルギーを連続してデバイスに印加することを目的とする評価には用いることができない。

また、評価可能なダイオードは一個であるので、複数のダイオードを評価するには、評価時、デバイスの取り付けや取り外しに都度時間を要する。このため、ランニングコストが高くなるという問題が生じる。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、逆回復安全動作領域の試験において、被試験素子である複数のダイオードに、一定の負荷を連続的に印加する試験装置および試験方法を提供するものである。

本開示は、ダイオード試験装置に関し、ダイオード試験装置は、電源回路と、電源回路の正極と負極との間に接続される平滑コンデンサと、第１レグおよび第２レグと、誘導性負荷とを備える。第１レグは、電源回路の正極と負極との間に直列に接続される第１上アームと第１下アームとを含む。第２レグは、電源回路の正極と負極との間に直列に接続される第２上アームと第２下アームとを含む。第１上アーム、第１下アーム、第２上アーム、第２下アームの各々は、被試験素子であるダイオードのアノード、カソードがそれぞれ接続される第１端子および第２端子と、第１端子および第２端子を経由して流れる電流を測定する電流検出器とを含む。誘導性負荷は、第１上アームと第１下アームとが接続される第１ノードと第２上アームと第２下アームとが接続される第２ノードとの間に接続される。

本発明による試験装置および試験方法を用いることによって、試験装置に装着した複数のダイオードに対して、逆回復安全動作領域の試験を一括して行なうことが可能となる。その結果、多数のダイオードに対して短時間で試験が行なえるので、作業効率が向上する。

ダイオードの逆回復時の動作について説明した図である。 実施の形態１に係る逆回復安全動作領域試験装置の構成を示す図である。 レグ一つあたりの基本構成を示す図である。 Ｄ１ＢおよびＤ２Ａの逆回復安全動作領域試験を行なう際のスイッチング素子の電流タイミングチャートである。 試験の際のタイミングＡ１における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＡ２における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＡ３における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＡ４における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＡ５における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＡ６における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＡ７における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＡ８における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＡ９における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＡ１０における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＡ１１における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＡ１２における電流経路について示した図である。 Ｄ１ＡおよびＤ２Ｂの逆回復安全動作領域試験を行なう際のスイッチング素子の電流タイミングチャートである。 試験の際のタイミングＢ１における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＢ２における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＢ３における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＢ４における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＢ５における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＢ６における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＢ７における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＢ８における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＢ９における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＢ１０における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＢ１１における電流経路について示した図である。 実施の形態２に従う逆回復安全動作領域試験装置の構成を示す図である。 ダイオードＤ（ｎ−１）ＢおよびＤｎＡの逆回復安全動作領域試験を行なう際のスイッチング素子の電流タイミングチャートである。 試験の際のタイミングＣ１における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＣ２における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＣ３における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＣ４における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＣ５における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＣ６における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＣ７における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＣ８における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＣ９における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＣ１０における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＣ１１における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＣ１２における電流経路について示した図である。 Ｄ（ｎ−１）ＡおよびＤｎＢの逆回復安全動作領域試験を行なう際のスイッチング素子の電流タイミングチャートである。 試験の際のタイミングＥ１における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＥ２における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＥ３における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＥ４における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＥ５における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＥ６における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＥ７における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＥ８における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＥ９における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＥ１０における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＥ１１における電流経路について示した図である。 試験の際のタイミングＥ１２における電流経路について示した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

（動作原理）
まず各実施の形態に開示される試験方法において、試験対象とするダイオードの逆回復動作とその際に発生するエネルギー損失について原理を説明する。

図１は、ダイオードの逆回復時の動作について説明した図である。
ダイオードは、アノード（陽極）−カソード（陰極）間を順バイアスされた際、Ｐ型半導体領域から正孔がキャリアとして発生し、正孔はＮ型半導体領域に注入される。また、Ｎ型半導体領域からは電子が発生し、電子はＰ型半導体領域に注入される。この結果、図１の期間ＴＰ１に順方向に電流Ｉ３が流れる。次にダイオードへ印加されたバイアスが消失（≒遮断）すると、順方向導通を担ったキャリアは、完全に引抜かれるか消失するまでの期間（図１の期間ＴＰ２）、順バイアス時とは逆方向へと引っ張られ、逆方向電流Ｉ４が流れる。この現象をダイオードの逆回復動作と呼ぶ。逆回復動作の期間、ダイオードのアノード−カソード間には電圧Ｖ５、電流Ｉ６に示すような遷移的な電圧・電流が印加されるため、電流と電圧の積からなるエネルギーがスイッチングの損失、すなわち逆回復損失Ｌｏｓｓ８として発生し、ダイオードチップに負荷がかかる。また、この損失は、微小ながらチップ単体としてダイオードの発熱を促し、ダイオードの熱分布状態を変化させる。

逆回復安全動作領域試験とは、このスイッチング時に発生するエネルギー損失をストレスとしてダイオードチップに印加し、ダイオードの耐性（耐エネルギー性）を評価する試験である。逆回復安全動作領域試験では、ダイオードをターンオンして電流を導通したのち、ターンオフ状態へと状態を変化させる動作でストレスを印加する。

しかし、この時、仕様の範囲で破壊するか否かを精緻に見極める必要があるため、印加エネルギーを任意の値に制御する必要がある。さらに、エネルギー印加時のダイオードの熱分布状態も耐量を左右する要素であり、スイッチング損失が発生する前後の条件についても定まった状態を作り出す必要がある。

これらの課題を解決すべく発案した本発明の実施の形態について、以下に説明する。
実施の形態１．
図２は実施の形態１に係る逆回復安全動作領域試験装置の構成を示す図である。図２を参照して、ダイオード試験装置１は、電源回路Ｐと、電源回路Ｐの正極と負極との間に接続される平滑コンデンサＣと、レグ（ｌｅｇ）ＬＧ１およびレグＬＧ２と、誘導性負荷Ｌと、制御装置１００とを備える。

レグＬＧ１は、電源回路Ｐの正極と負極との間に直列に接続される上アームＵＡ１と下アームＬＡ１とを含む。レグＬＧ２は、電源回路Ｐの正極と負極との間に直列に接続される上アームＵＡ２と下アームＬＡ２とを含む。

上アームＵＡ１、下アームＬＡ１、上アームＵＡ２、下アームＬＡ２の各々は、被試験素子であるダイオードのアノード、カソードをそれぞれ接続する第１端子（端子ＴＭ１、ＴＭ３，ＴＭ５，ＴＭ７）および第２端子（端子ＴＭ２、ＴＭ４，ＴＭ６，ＴＭ８）と、第１端子、ダイオード、第２端子を経由して流れる電流を測定する電流検出器（Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｂ）とを含む。誘導性負荷Ｌは、上アームＵＡ１と下アームＬＡ１とが接続されるノードＮ１と上アームＵＡ２と下アームＬＡ２とが接続されるノードＮ２との間に接続される。

平滑コンデンサＣは、電源からの出力を安定させるために電源回路Ｐと並列に接続される。

制御装置１００は、電流検出器Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｂから、電流ＩＣ１Ａ，ＩＣ１Ｂ，ＩＣ２Ａ，ＩＣ２Ｂの検出値を受け、上アームＵＡ１，ＵＡ２、下アームＬＡ１，ＬＡ２にそれぞれゲート制御信号Ｆ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ２Ｂを出力する。

より詳細には、制御装置１００は、被試験素子であるダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂが逆並列に接続されるスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂの制御電極に制御信号Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ２Ａ，Ｆ２Ｂを与える。

図３は、レグ一つあたりの基本構成を示す図である。図３に示すように、基本構成回路（１レグ）は、上アーム側（ＱＡおよびＤＡ）と下アーム側（ＱＢおよびＤＢ）の各々において、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの電流のスイッチングを制御するスイッチング素子ＱＡ，ＱＢと、スイッチング素子ＱＡ，ＱＢと並列に逆方向に接続されたダイオード（フライホイールダイオード）ＤＡ，ＤＢとを含む。図２に示すダイオード試験装置は、被試験素子を取り付けた状態では、図２に示すようにレグを２個備える。さらに誘導性負荷Ｌを図２に示すように接続し、各測定対象モジュールに導通する電流を検出すべく電流検出器Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｂを図２に示す形態で接続する。

この図２に示すダイオード試験装置１の構成において、上アームＵＡ１のスイッチング素子をＱ１Ａ、逆接続したダイオードをＤ１Ａ、電流検出器をＳ１Ａとし、下アームＬＡ１のスイッチング素子をＱ１Ｂ、逆接続したダイオードをＤ１Ｂ、電流検出器をＳ１Ｂとする。

同様に、２対目の上アーム側のスイッチング素子をＱ２Ａ、逆接続したダイオードをＤ２Ａ、電流検出器をＳ２Ａとし、下アーム側のスイッチング素子をＱ２Ｂ、逆接続したダイオードをＤ２Ｂ、電流検出器をＳ２Ｂとする。

次に、上述の逆回復安全動作領域試験を行なうダイオード試験装置１において、装着した全てのダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂに対して、エネルギーを連続して印加し、かつ印加するエネルギーを所望の値に一定に保つことを特徴とする半導体装置の試験方法について説明する。

第１の試験方法として、ダイオード試験装置１に装着したダイオードＤ１Ｂ、Ｄ２Ａの逆回復安全動作領域試験の方法について説明する。

図４は、ダイオードＤ１ＢおよびＤ２Ａの逆回復安全動作領域試験を行なう際のスイッチング素子の電流タイミングチャートである。図５〜図１６は、試験の際の各タイミングにおける電流経路について示した図である。図４に示すタイミングＡ１〜Ａ１２と図５〜図１６のカッコ内に示すタイミングＡ１〜Ａ１２は、それぞれ対応している。

まず、スイッチング素子Ｑ２Ｂをターンオンし、続いてスイッチング素子Ｑ１Ａをターンオンする。スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ｂのターンオンが同時でなければ、逆に、スイッチング素子Ｑ１Ａをターンオンし、続いてスイッチング素子Ｑ２Ｂをターンオンしても良い。

図４のＡ１〜Ａ２の区間では、スイッチング素子Ｑ１Ａ、Ｑ２Ｂには図５（ｔ＝Ａ１）に示すように電源回路ＰからＱ１Ａ→Ｌ→Ｑ２Ｂという経路で電流が流れる。この電流値を、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ｂ近傍に設置した電流検出器Ｓ１Ａ、Ｓ２Ｂによって随時検出（モニタリング）する。ダイオードの逆回復安全動作領域の試験を行なうために必要な電流値より高めに設定した任意の電流値Ｉｔ２に、電流ＩＣ１Ａが達した時点でスイッチング素子Ｑ１Ａをターンオフする。

この時、試験装置には図６（ｔ＝Ａ２）に示すように誘導性負荷Ｌに蓄積されたエネルギーが、Ｌ→Ｑ２Ｂ→Ｄ１Ｂ→Ｌという経路で還流する。

この還流時の経路で消費されるエネルギー損失は、スイッチング素子Ｑ２Ｂ、ダイオードＤ１Ｂの定常損失、および配線抵抗や誘導性負荷Ｌで発生する損失の合計となる。しかし、ｔ＝Ａ２〜Ａ３の還流期間を例えば１〜１００μｓｅｃといった十分に短い期間とすることによって、還流経路で消費されるエネルギー損失を十分に小さくすることが可能である。

次に、図７（ｔ＝Ａ３）に示すようにスイッチング素子Ｑ２Ｂをターンオフする。Ｌ→Ｄ２Ａ→Ｐ→Ｄ１Ｂ→Ｌという経路で電流が流れ、経路に流れるエネルギーは、電源回路Ｐまたは平滑コンデンサＣへと回生される。

ｔ＝Ａ３〜Ａ４の期間において、ダイオードＤ１ＢおよびＤ２Ａに流れる電流値ＩＣＤ１Ｂ，ＩＣＤ２Ａは、電流検出器Ｓ１ＢおよびＳ２Ａで随時検出されており、逆回復安全動作領域の試験で負荷したい所望の電流値−Ｉｔ４に達した際にスイッチング素子Ｑ１Ａをターンオンする。

このとき図８（ｔ＝Ａ４）に示すように、電流はＬ→Ｄ２Ａ→Ｑ１Ａ→Ｌの経路で流れ、試験装置は還流モードとなる。この時、破線で囲んだダイオードＤ１Ｂにおいては順方向に流れる電流が遮断されるため、逆回復動作によるエネルギー損失が発生し、ダイオードＤ１Ｂの逆回復安全動作領域の試験が可能となる（図４のＲＲ１）。ここで、破壊したか否かの判定は、電流検出器Ｓ１Ｂによって検出する電流値が任意に設定する閾値−Ｉｔｈを超過するか否かで実施する。

ダイオードＤ１Ｂが破壊した場合、図４に破線で示すように、ダイオードには、しきい値−Ｉｔｈよりも小さい（絶対値が大きい）電流が流れる。

次に、図９（ｔ＝Ａ５）に示すようにスイッチング素子Ｑ２Ｂをターンオンすることによって破線で囲んだダイオードＤ２Ａにおいて順方向に流れる電流を遮断することができるため、ダイオードＤ１Ｂに引き続いてダイオードＤ２Ａに対しても逆回復安全動作領域の試験が可能となる（図４のＲＲ２）。ここでも、破壊したか否かの判定は、電流検出器Ｓ２Ａによって検出する電流値が任意に設定する閾値を超過するか否かで実施する。

上述の試験方法においては、図５（ｔ＝Ａ１）に示す電源から電流を供給して経路に流れる電流値を増加させる状態と、図７（ｔ＝Ａ３）に示す回生によって経路に流れる電流値を低減させる状態とを、電流検出器Ｓ１Ａ、Ｓ２Ｂによって検出して任意の値で制御することによって、ダイオードを通過する電流の値を任意に制御することが可能となる。

これは、図８（ｔ＝Ａ４）に示すダイオードＤ１Ｂへの電流遮断による逆回復安全動作領域試験において、印加するエネルギーを任意に制御することと同義である。

さらに本実施の形態においては、還流状態の電流は上述のように減少量が十分に小さく、かつ回生状態の電流は電源回路Ｐもしくは平滑コンデンサＣに回生して再利用されるため、試験時にエネルギー消費を抑制することが可能となる。

さらに本実施の形態においては、誘導性負荷Ｌに蓄積されたエネルギーを用いて逆回復安全動作領域の試験を行なうため、特開２００１−２２８２０１号公報（特許文献１）に示す試験装置の構成では、逆回復安全動作領域の試験を行なうたびに所望のエネルギーを０から蓄積する必要がある点と比較すると、ダイオードへ印加するエネルギーの蓄積にかかる時間が短くなるという利点がある。

しかし、ｔ＝Ａ１〜Ａ５に示した試験においては、１点の課題がある。すなわち、ダイオードＤ１Ｂの遮断が回生状態からの遮断であり、ダイオードＤ２Ａの遮断が還流状態からの遮断であるので、遮断直前の各々のダイオードを導通する電流の状態が異なるため、両ダイオードの遮断時の熱分布状態が異なるという可能性が懸念される。

そこで、ｔ＝Ａ１〜Ａ５に示した試験に続き、ダイオードＤ１Ｂを還流モードから遮断し、ダイオードＤ２Ａを回生モードから遮断することによって、両ダイオードそれぞれに還流状態、回生状態後に遮断する試験を行なう。回生状態、還流状態後に遮断する試験を各ダイオードで一度ずつ行なうことによって、各ダイオードにストレスを均一に負荷することができる。

以下に上記に示すダイオードＤ１Ｂを還流モードから遮断し、ダイオードＤ２Ａを回生モードから遮断する試験の方法を説明する。

図９（ｔ＝Ａ５）における状態に引き続き、図１０（ｔ＝Ａ６）に示すようにスイッチング素子Ｑ２Ｂをターンオフし、Ｌ→Ｄ２Ａ→Ｑ１Ａ→Ｌという経路で電流を還流する。次に、図１１（ｔ＝Ａ７）に示すようにスイッチング素子Ｑ１Ａをターンオフし、Ｌ→Ｄ２Ａ→Ｐ→Ｄ１Ｂ→Ｌという経路でエネルギーを回生する。

これは、図９（ｔ＝Ａ５）の状態で電源からエネルギーが供給されることで増加した誘導性負荷Ｌのエネルギーを回生によって低減し、回路に流れる電流値を任意に制御することを目的としている。次に図１２（ｔ＝Ａ８）に示すようにスイッチング素子Ｑ２Ｂをターンオンすることによって、Ｌ→Ｑ１Ｂ→Ｄ１Ｂ→Ｌという経路で電流を還流させ、ダイオードＤ２Ａに導通する電流を遮断し、ダイオードＤ２Ａへ任意の電流値で逆回復安全動作領域の試験を行なうことができる。

さらに図１３（ｔ＝Ａ９）に示すようにスイッチング素子Ｑ１Ａをターンオンすることによって、Ｌ→Ｑ２Ｂ→Ｐ→Ｑ１Ａ→Ｌという経路が導通し、ダイオードＤ１Ｂに流れる電流を遮断し、ダイオードＤ１Ｂへ逆回復安全動作領域の試験を行なう。

次に図１４（ｔ＝Ａ１０）に示すようにスイッチング素子Ｑ１Ａをターンオフし、続いて図１５（ｔ＝Ａ１１）に示すようにスイッチング素子Ｑ２Ｂをターンオフすることによって誘導性負荷Ｌに蓄積したエネルギーを電源回路Ｐもしくは平滑コンデンサＣに回生し、回生が完了すると図１６（ｔ＝Ａ１２）に示すように経路で流れる電流は０となる。

ｔ＝Ａ７〜Ａ１２に示す方法によって、ダイオードＤ１Ｂの遮断は還流状態からの遮断、ダイオードＤ２Ａの遮断は回生状態からの遮断となる。Ａ７〜Ａ１２期間では、一度目の遮断前状態がＡ１〜Ａ６期間とは変化しているので、総計して、ダイオードＤ１ＢおよびＤ２Ａは２度ずつ、それぞれ還流状態および回生状態からの遮断による逆回復安全動作領域試験を行なうことができる。

再び図４を参照して、以上説明した動作の制御についてまとめる。制御装置１００は、図４の第１期間Ｔ１において、上アームＵＡ１および下アームＬＡ２が共に導通している状態から上アームＵＡ１がターンオフした後に下アームＬＡ２がターンオフするように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂを制御する。制御装置１００は、第１期間Ｔ１の後に続く第２期間Ｔ２において、上アームＵＡ１がターンオンした後に下アームＬＡ２がターンオンするように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂを制御する。制御装置１００は、第２期間Ｔ２の後に続く第３期間Ｔ３において、下アームＬＡ２がターンオフした後に上アームＵＡ１がターンオフするように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂを制御する。制御装置１００は、第３期間Ｔ３の後に続く第４期間Ｔ４において、下アームＬＡ２がターンオンした後に上アームＵＡ１がターンオンするように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂを制御する。

次に、第２の試験方法として、ダイオード試験装置１に装着した残りのダイオードＤ１Ａ、Ｄ２Ｂの逆回復安全動作領域試験の方法について説明する。

図１７は、ダイオードＤ１ＡおよびＤ２Ｂの逆回復安全動作領域試験を行なう際のスイッチング素子の電流タイミングチャートである。図１８〜図２８は、ダイオードＤ１ＡおよびＤ２Ｂの逆回復安全動作領域試験の際の各タイミングにおける電流経路を示す図である。図１７に示すタイミングＢ１〜Ｂ１２と図１８〜図２８のカッコ内に示すタイミングＢ１〜Ｂ１２は、それぞれ対応している。

図１７のタイミングＢ１に先立ってスイッチング素子Ｑ２Ａをターンオンし、続いてタイミングＢ１においてスイッチング素子Ｑ１Ｂをターンオンする。この時、スイッチング素子Ｑ２Ａ、Ｑ１Ｂには図１７（ｔ＝Ｂ１〜Ｂ２）の区間に示す電流が、図１８（ｔ＝Ｂ１）に示す経路で流れる。この電流値を、スイッチング素子Ｑ２Ａ、Ｑ１Ｂ近傍に設置した電流検出器Ｓ２Ａ、Ｓ１Ｂによってモニタリングし、設定した電流値Ｉｔｈ２に達したタイミングＢ２でスイッチング素子Ｑ２Ａをターンオフする。

この時、試験装置には図１９（ｔ＝Ｂ２）に示すように誘導性負荷Ｌに蓄積されたエネルギーが、Ｌ→Ｑ１Ｂ→Ｄ２Ｂ→Ｌという経路で還流する。

次に、図２０（ｔ＝Ｂ３）に示すようにスイッチング素子Ｑ１Ｂをターンオフすると、Ｌ→Ｄ１Ａ→Ｐ→Ｄ２Ｂ→Ｌという経路で電流が流れ、エネルギーは電源回路Ｐもしくは平滑コンデンサＣへと回生される。

次に、図２１（ｔ＝Ｂ４）に示すようにスイッチング素子Ｑ２Ａをターンオンすると、Ｌ→Ｄ１Ａ→Ｑ２Ａ→Ｌという経路で電流が流れ試験装置は還流モードとなる。この時、ダイオードＤ２Ｂにおいては順方向に流れる電流が遮断されるため、逆回復動作によるエネルギー損失が発生し、ダイオードＤ２Ｂの逆回復安全動作領域の試験が可能となる。ここで、ダイオードＤ２Ｂが破壊したか否かの判定は、電流検出器Ｓ２Ｂにおいて検出する電流値が任意に設定する閾値を超過するか否かで実施する。

次に、図２２（ｔ＝Ｂ５）に示すようにスイッチング素子Ｑ１ＢをターンオンすることによってダイオードＤ１Ａにおいて順方向に流れる電流が遮断されるため、ダイオードＤ２Ｂに引き続いてダイオードＤ１Ａの逆回復安全動作領域の試験が可能となる。ここで、ダイオードＤ１Ａが破壊したか否かの判定は、電流検出器Ｓ１Ａによって検出する電流値が任意に設定する閾値を超過するか否かで実施する。

上述のダイオードＤ１Ａ，Ｄ２Ｂの逆回復安全動作領域試験の方法においては、図４〜図１６に示したダイオードＤ１Ｂ，Ｄ２Ａの試験と同様に、図１８に示す電源回路Ｐから電流を供給して経路に流れる電流値を増加させる状態と、図２０に示す回生状態によって経路に流れる電流値を低減させる状態とを、電流検出器Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂによって検出してスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御することによって、ダイオードを通過する電流の値を任意に制御することが可能となる。これは、ダイオードへの電流遮断による逆回復安全動作領域試験において、ダイオードに印加するエネルギーを任意に制御することと同義である。

さらに上述の試験においては、還流状態の電流は減少量が十分に小さく、かつ回生状態では電流は電源回路Ｐもしくは平滑コンデンサＣに回生して再利用されるため、エネルギー消費を抑制することが可能となる。

また、上述の試験に続き、ダイオードＤ２Ｂを還流モードからの遮断、ダイオードＤ１Ａを回生モードからの遮断とすることによって、両ダイオードそれぞれに回生状態、還流状態後に遮断する試験を行なう。回生状態、還流状態後に遮断する試験を各ダイオードで一度ずつ行なうことによって、ストレスを均一に負荷することができる。

以下に上記に示すダイオードＤ２Ｂを還流モードから遮断し、ダイオードＤ１Ａを回生モードから遮断する試験の方法を説明する。

図２２における状態に続き、図２３（ｔ＝Ｂ６）に示すようにスイッチング素子Ｑ１Ｂをターンオフし、Ｌ→Ｄ１Ａ→Ｑ２Ａ→Ｌという経路で電流を還流する。次に、図２４（ｔ＝Ｂ７）に示すようにスイッチング素子Ｑ２Ａをターンオフし、Ｌ→Ｄ１Ａ→Ｐ→Ｄ２Ｂ→Ｌという経路でエネルギーを回生する。

次に図２５（ｔ＝Ｂ８）に示すようにスイッチング素子Ｑ１Ｂをターンオンすることによって、Ｌ→Ｑ１Ｂ→Ｄ２Ｂ→Ｌという経路で電流を還流させ、ダイオードＤ１Ａに導通する電流を遮断し、ダイオードＤ１Ａへ任意の電流値で逆回復安全動作領域の試験を行なうことができる。

さらに図２６（ｔ＝Ｂ９）に示すようにスイッチング素子Ｑ２ＡをターンオンすることによってＬ→Ｑ１Ｂ→Ｐ→Ｑ２Ａ→Ｌという経路が導通し、ダイオードＤ２Ｂに流れる電流を遮断し、ダイオードＤ２Ｂへ逆回復安全動作領域の試験を行なう。

次に図２７（ｔ＝Ｂ１０）に示すようにスイッチング素子Ｑ２Ａをターンオフし、続いて図２８（ｔ＝Ｂ１１）に示すようにスイッチング素子Ｑ１Ｂをターンオフすることによって誘導性負荷Ｌに蓄積したエネルギーを電源回路Ｐもしくは平滑コンデンサＣに回生する。

この方法によって、ダイオードＤ２Ｂの遮断は還流状態からの遮断、ダイオードＤ１Ａの遮断は回生状態からの遮断となる。Ｂ７〜Ｂ１２期間では、一度目の遮断前状態がＢ１〜Ｂ６期間とは変化しているので、総計して、ダイオードＤ２ＢおよびＤ１Ａは２度ずつ、それぞれ還流状態および回生状態からの遮断による逆回復安全動作領域試験を行なうことができる。

再び図１７を参照して、以上説明した制御についてまとめる。制御装置１００は、図１７に示す第５期間Ｔ５において、下アームＬＡ１および上アームＵＡ２が共に導通している状態から上アームＵＡ２がターンオフした後に下アームＬＡ１がターンオフするように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂを制御する。制御装置１００は、第５期間Ｔ５の後に続く第６期間Ｔ６において、下アームＬＡ１がターンオンした後に上アームＵＡ２がターンオンするように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂを制御する。制御装置１００は、第６期間Ｔ６の後に続く第７期間Ｔ７において、上アームＵＡ２がターンオフした後に下アームＬＡ１がターンオフするように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂを制御する。制御装置１００は、第７期間Ｔ７の後に続く第８期間Ｔ８において、上アームＵＡ２がターンオンした後に下アームＬＡ１がターンオンするように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂを制御する。

以上、図３に示すＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの電流のスイッチングを制御するスイッチング素子Ｑと、このスイッチング素子と並列に逆方向に接続されたダイオードＤを、上アーム側（ＱＡおよびＤＡ）と下アーム側（ＱＢおよびＤＢ）で一対として備えることを基本構成し、この基本構成の回路を２対備えた試験装置で逆回復安全動作領域試験方法について述べた。図４〜図１６に示した第１の試験方法と図１７〜図２８に示した第２の試験方法をそれぞれ１回以上組合せて評価することによって、試験装置に装着した全てのダイオードに対して、エネルギーを印加する逆回復安全動作領域試験を一括して行なうことが可能となる。

好ましくは、制御装置１００は、期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４におけるスイッチング素子の制御（第１の試験方法）と期間Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８におけるスイッチング素子の制御（第２の試験方法）とを２回以上繰り返して実行する。

また、第１の試験方法と第２の試験方法をそれぞれ２回以上組合せて評価することによって、試験装置に装着したダイオードに任意の回数、連続してエネルギーを印加する逆回復安全動作領域試験を行なうことも可能となる。

また、還流状態の電流は減少せず、かつ回生状態では電流は電源もしくは平滑コンデンサに回生して再利用されるため、エネルギー消費を抑制することが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１では、図３に示す基本構成の回路を２個備えた試験装置で逆回復安全動作領域試験方法について述べたが、図３の基本構成を３個以上、つまり任意のｎ個（ｎは３以上の整数）備える構成であっても、同様な方法を適用することができる。

図２９は、実施の形態２に従う逆回復安全動作領域試験装置の構成を示す図である。図２９を参照して、ダイオード試験装置１０１は、電源回路Ｐと、電源回路Ｐの正極と負極との間に接続される平滑コンデンサＣと、ｎ個のレグＬＧ１〜レグＬＧｎと、誘導性負荷Ｌとを備える。なお、図２９には図示を省略しているが、ダイオード試験装置１０１は、図２の制御装置１００と同様なレグＬＧ１〜レグＬＧｎを制御する制御装置をさらに備える。

ＬＧ１〜レグＬＧｎの各々は、図３に示す基本構成を有する。図２９のレグＬＧ１は、図２に示すレグＬＧ１と同様な構成であり、図３の基本構成に電流検出器Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂが組み込まれている。またレグＬＧ２〜ＬＧｎも同様な構成を有し、上アーム側に電流検出器Ｓ２Ａ〜ＳｎＡが組み込まれ、下アーム側に電流検出器Ｓ２Ｂ〜ＳｎＢが組み込まれている。

図２９に示す試験装置の構成において、レグＬＧ１は、上アーム側にスイッチング素子Ｑ１Ａと、逆接続したダイオードＤ１Ａと、電流検出器Ｓ１Ａとを含み、下アーム側にスイッチング素子Ｑ１Ｂと、逆接続したダイオードＤ１Ｂと、電流検出器Ｓ１Ｂとを含む。

ｍを２〜ｎの整数とすると、レグＬＧｍは、上アーム側にスイッチング素子ＱｍＡと、逆接続したダイオードＤｍＡと、電流検出器ＳｍＡとを含み、下アーム側にスイッチング素子ＱｍＢと、逆接続したダイオードＤｍＢと、電流検出器ＳｍＢとを含む。

平滑コンデンサＣは、電源回路Ｐからの出力を安定させるために電源回路Ｐと並列に接続される。

図２９の誘導性負荷Ｌは、一方端が互いに接続され他方端がそれぞれ対応するレグＬＧ１〜ＬＧｎの中央のノードＮ１〜Ｎｎに接続されたリアクトルＬ１〜Ｌｎを含む。

次に、ダイオード試験装置１０１に装着した全てのダイオードに対して、エネルギーを連続して印加し、かつ印加するエネルギーを所望の値に一定に保つことを特徴とする半導体装置の試験方法について説明する。

第１の試験方法として、ダイオードＤ（ｎ−１）ＢおよびＤｎＡの逆回復安全動作領域試験を行なう方法について説明する。

図３０は、ダイオードＤ（ｎ−１）ＢおよびＤｎＡの逆回復安全動作領域試験を行なう際のスイッチング素子の電流タイミングチャートである。図３１〜図４２において、試験の際の電流経路について示す。図３０におけるタイミングＣ１〜Ｃ１２と、図３１〜図４２におけるタイミングＣ１〜Ｃ１２とはそれぞれ対応している。

まず、スイッチング素子ＱｎＢをターンオンし、続いてスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ａをターンオンする。図３０のｔ＝Ｃ１〜Ｃ２の区間において、スイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ａ、ＱｎＢには図３１（ｔ＝Ｃ１）に示すように電流が流れる。この電流値を、スイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ａ、ＱｎＢ近傍に設置した電流検出器Ｓ（ｎ−１）Ａ、ＳｎＢによって随時検出（モニタリング）し、電流ＩＣＱ（ｎ−１）Ａがダイオードの逆回復安全動作領域の試験を行なうために必要な電流値より高めに設定した任意の電流値に達した時点で、ｔ＝Ｃ２においてスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ａがターンオフされる。

この時、ダイオード試験装置１０１には、図３２（ｔ＝Ｃ２）に示すように誘導性負荷に蓄積されたエネルギーが、Ｌ→ＱｎＢ→Ｄ（ｎ−１）Ｂ→Ｌという経路で還流する。この還流時の経路で消費されるエネルギー損失は、パワー半導体デバイスの定常損失、および配線抵抗や誘導性負荷で発生する損失の合計となる。しかし、図３２（ｔ＝Ｃ２）の還流期間（図３０のｔ＝Ｃ２〜Ｃ３）を例えば１〜１００μｓｅｃといった十分に短い期間とすることによって、経路で消費されるエネルギー損失を十分に小さくすることが可能である。

次に、図３３（ｔ＝Ｃ３）に示すようにスイッチング素子ＱｎＢをターンオフする。経路に流れるエネルギーは、Ｌ→ＤｎＡ→Ｐ→Ｄ（ｎ−１）Ｂ→Ｌという経路によって、電源回路Ｐもしくは平滑コンデンサＣへと回生される。この時のダイオードＤ（ｎ−１）ＢおよびＤｎＡに流れる電流値は、それぞれ電流検出器Ｓ（ｎ−１）ＢおよびＳｎＡで随時検出される。検出された電流値が、逆回復安全動作領域の試験で負荷したい所望の電流値に達した際に、図３４（ｔ＝Ｃ４）に示すようにスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ａをターンオンする。誘導性負荷Ｌに残っているエネルギーは、図３４（ｔ＝Ｃ４）に示す経路、Ｌ→ＤｎＡ→Ｑ（ｎ−１）Ａ→Ｌで流れ、還流モードとなる。この時、ダイオードＤ（ｎ−１）Ｂにおいては順方向に流れる電流が遮断されるため、逆回復動作によるエネルギー損失が発生し、ダイオードＤ（ｎ−１）Ｂの逆回復安全動作領域の試験が可能である。ここで、ダイオードＤ（ｎ−１）Ｂが破壊したか否かの判定は、電流検出器Ｓ（ｎ−１）Ｂによって検出する電流値が任意に設定する閾値を超過するか否かで実施する。

次に、図３５（ｔ＝Ｃ５）に示すようにスイッチング素子ＱｎＢをターンオンすることによってダイオードＤｎＡにおいて順方向に流れる電流を遮断することができる。このため、ダイオードＤ（ｎ−１）Ｂに引き続いてダイオードＤｎＡの逆回復安全動作領域の試験が可能となる。ここで、破壊したか否かの判定は、電流検出器ＳｎＡによって検出する電流値が任意に設定する閾値を超過するか否かで実施する。

さらに上述の試験に続き、ダイオードＤ（ｎ−１）Ｂを還流モードから遮断し、ダイオードＤｎＡを回生モードから遮断することによって、両ダイオードそれぞれに回生状態、還流状態後に遮断する試験を行なう。

回生状態、還流状態後に遮断する試験を各ダイオードで一度ずつ行なうことによって、ストレスを均一に負荷することができる。

以下に上記に示すダイオードＤ（ｎ−１）Ｂを還流モードから遮断し、ダイオードＤｎＡを回生モードから遮断する試験の方法を示す。

図３５における状態に引き続き、図３６（ｔ＝Ｃ６）に示すようにスイッチング素子ＱｎＢをターンオフし、Ｌ→ＤｎＡ→Ｑ（ｎ−１）Ａ→Ｌという経路で電流を還流する。

次に、図３７（ｔ＝Ｃ７）に示すようにスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ａをターンオフし、Ｌ→ＤｎＡ→Ｐ→Ｄ（ｎ−１）Ｂ→Ｌという経路でエネルギーを回生する。これは、図３５（ｔ＝Ｃ５）の状態で電源回路Ｐからエネルギーが供給されることで増加した誘導性負荷Ｌのエネルギーを回生によって低減し、回路に流れる電流値を任意に制御することを目的としている。

次に図３８（ｔ＝Ｃ８）に示すようにスイッチング素子ＱｎＢをターンオンすることによって、Ｌ→Ｑ（ｎ−１）Ｂ→Ｄ（ｎ−１）Ｂ→Ｌという経路で電流を還流させ、ダイオードＤｎＡに導通する電流を遮断する。これにより、ダイオードＤｎＡに対して任意の電流値で逆回復安全動作領域の試験を行なうことができる。

さらに図３９（ｔ＝Ｃ９）に示すようにスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）ＡをターンオンすることによってＬ→ＱｎＢ→Ｐ→Ｑ（ｎ−１）Ａ→Ｌという経路が導通し、ダイオードＤ（ｎ−１）Ｂに流れる電流を遮断し、ダイオードＤ（ｎ−１）Ｂへ逆回復安全動作領域の試験を行なうことができる。

次に図４０（ｔ＝Ｃ１０）に示すようにスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ａをターンオフし、続いて図４１（ｔ＝Ｃ１１）に示すようにスイッチング素子ＱｎＢをターンオフすることによって、誘導性負荷Ｌに蓄積されたエネルギーを電源回路Ｐもしくは平滑コンデンサＣに回生し、回生が完了すると、図４２（ｔ＝Ｃ１２）に示すように経路で流れる電流は０となる。

以上説明した方法によって、ダイオードＤ（ｎ−１）Ｂの電流遮断は還流状態からの遮断となり、ダイオードＤｎＡの電流遮断は回生状態からの遮断となる。したがって、ｔ＝Ｃ１〜Ｃ６の場合と比べて、一度目の遮断前状態がｔ＝Ｃ７〜Ｃ１２では変化することとなり、総計して、ダイオードＤ（ｎ−１）ＢおよびＤｎＡは２度ずつ、それぞれ還流状態および回生状態からの遮断による逆回復安全動作領域試験を行なうことができる。

次に、第２の試験方法として、第１の試験方法で試験を行ったダイオードＤ（ｎ−１）Ｂの上アーム側に位置するダイオードＤ（ｎ−１）Ａ、第１の試験方法で試験を行ったダイオードＤｎＡの下アーム側に位置するダイオードＤｎＢの逆回復安全動作領域試験の方法について説明する。

図４３は、ダイオードＤ（ｎ−１）ＡおよびＤｎＢの逆回復安全動作領域試験を行なう際のスイッチング素子の電流タイミングチャートである。図４４〜図５５において、試験の際の電流経路を示す。図４３におけるタイミングＥ１〜Ｅ１２と、図４４〜図５５におけるタイミングＥ１〜Ｅ１２とはそれぞれ対応している。

まず、スイッチング素子ＱｎＡをターンオンし、続いてスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ｂをターンオンする。この時、スイッチング素子ＱｎＡ、Ｑ（ｎ−１）Ｂには図４４（ｔ＝Ｅ１）に示すように電流が流れ、図４３のｔ＝Ｅ１〜Ｅ２の区間においてこの電流が流れる。この電流値を、スイッチング素子ＱｎＡ、Ｑ（ｎ−１）Ｂ近傍に設置した電流検出器ＳｎＡ、Ｓ（ｎ−１）Ｂによってモニタリングし、設定した電流値に達した時点でスイッチング素子ＱｎＡをターンオフする。

この時、ダイオード試験装置１０１には図４５（ｔ＝Ｅ２）に示すように誘導性負荷Ｌに蓄積されたエネルギーが、Ｌ→Ｑ（ｎ−１）Ｂ→ＤｎＢ→Ｌという経路で還流する。

次に、図４６（ｔ＝Ｅ３）に示すようにスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ｂをターンオフする。Ｌ→Ｄ（ｎ−１）Ａ→Ｐ→ＤｎＢ→Ｌという経路が導通し、経路に流れるエネルギーは、電源回路Ｐもしくは平滑コンデンサＣへと回生される。

次に、図４７（ｔ＝Ｅ４）に示すようにスイッチング素子ＱｎＡをターンオンすることによって、Ｌ→Ｄ（ｎ−１）Ａ→ＱｎＡ→Ｌという経路が導通し、還流モードとなる。この時、ダイオードＤｎＢにおいては順方向に流れる電流が遮断されるため、逆回復動作によるエネルギー損失が発生し、ダイオードＤｎＢの逆回復安全動作領域の試験が可能となる。ここで、ダイオードＤｎＢが破壊したか否かの判定は、電流検出器ＳｎＢによって検出する電流値が任意に設定する閾値を超過するか否かで実施する。

次に、図４８（ｔ＝Ｅ５）に示すようにスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ｂをターンオンする。これにより、ダイオードＤ（ｎ−１）Ａにおいて順方向に流れる電流を遮断することができ、ダイオードＤｎＢに引き続いてダイオードＤ（ｎ−１）Ａの逆回復安全動作領域の試験が可能となる。ここで、破壊したか否かの判定は、電流検出器Ｓ（ｎ−１）Ａによって検出する電流値が任意に設定する閾値を超過するか否かで実施する。

上述のダイオードＤ（ｎ−１）Ａ，ＤｎＢの逆回復安全動作領域試験の方法においては、ダイオードＤ（ｎ−１）Ｂ，ＤｎＡの試験と同様に、図４４（ｔ＝Ｅ１）に示す電源回路Ｐから電流を供給して経路に流れる電流値を増加させる状態と、図４６（ｔ＝Ｅ３）に示す回生状態によって経路に流れる電流値を低減させる状態とを、電流検出器Ｓ（ｎ−１）Ａ、Ｓ（ｎ−１）Ｂ、ＳｎＡ、ＳｎＢにおいて検出して任意の値で制御することによって、ダイオードを通過する電流の値を任意に制御することが可能となる。

これは、ダイオードへの電流遮断による逆回復安全動作領域試験において、印加するエネルギーを任意に制御することと同義である。

さらに上述の試験においては、還流状態の電流は上述のように減少が十分に小さく、かつ回生状態では電流は電源回路Ｐもしくは平滑コンデンサＣに回生して再利用されるため、エネルギー消費を抑制することが可能となる。

また、上述の試験に続き、ダイオードＤｎＢを還流モードからの遮断とし、ダイオードＤ（ｎ−１）Ａを回生モードからの遮断とすることによって、両ダイオードそれぞれに回生状態、還流状態後に遮断する試験を行なう。

図４８（ｔ＝Ｅ５）における状態に続き、図４９（ｔ＝Ｅ６）に示すようにスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ｂをターンオフし、Ｌ→Ｄ（ｎ−１）Ａ→ＱｎＡ→Ｌという経路で電流を還流する。

次に、図５０（ｔ＝Ｅ７）に示すようにスイッチング素子ＱｎＡをターンオフし、Ｌ→Ｄ（ｎ−１）Ａ→Ｐ→ＤｎＢ→Ｌという経路でエネルギーを回生する。

次に図５１（ｔ＝Ｅ８）に示すようにスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ｂをターンオンすることによって、Ｌ→Ｑ（ｎ−１）Ｂ→ＤｎＢ→Ｌという経路で電流を還流させる。これにより、ダイオードＤ（ｎ−１）Ａに導通する電流を遮断し、任意の電流値でダイオードＤ（ｎ−１）Ａに対する逆回復安全動作領域の試験を行なうことができる。

さらに図５２（ｔ＝Ｅ９）に示すようにスイッチング素子ＱｎＡをターンオンすることによってＬ→Ｑ（ｎ−１）Ｂ→Ｐ→ＱｎＡ→Ｌという経路が導通させる。これにより、ダイオードＤｎＢに流れる電流を遮断し、ダイオードＤｎＢへ逆回復安全動作領域の試験を行なうことができるようになる。

次に図５３（ｔ＝Ｅ１０）に示すようにスイッチング素子ＱｎＡをターンオフし、続いて図５４（ｔ＝Ｅ１１）に示すようにスイッチング素子Ｑ（ｎ−１）Ｂをターンオフすることによって、誘導性負荷Ｌに蓄積されたエネルギーを電源回路Ｐもしくは平滑コンデンサＣに回生し、回生が完了すると、図５５（ｔ＝Ｅ１２）に示すように経路で流れる電流は０となる。

以上の方法によって、ダイオードＤｎＢの遮断は還流状態からの遮断、ダイオードＤ（ｎ−１）Ａの遮断は回生状態からの遮断となる。ｔ＝Ｅ７〜Ｅ１２におけるダイオードの遮断と、ｔ＝Ｅ１〜Ｅ６におけるダイオードの遮断とは、一度目の遮断前状態が変化することとなり、総計して、ダイオードＤｎＢおよびＤ（ｎ−１）Ａは２度ずつ、それぞれ還流状態および回生状態からの遮断による逆回復安全動作領域試験を行なうことができる。

以上、レグＬＧ（ｎ−１）とレグＬＧｎの基本構成を成す一対の回路に存在するダイオードの試験方法について述べたが、対をなすレグの組合せは任意の組合せとして試験してもよい。レグＬＧ１からレグＬＧｎまでを１回以上選択し、対をなすレグの任意の組合せにおいて第１の試験方法と第２の試験方法を１回以上試験することによって、ダイオード試験装置に装着した全てのダイオードにエネルギーを印加する逆回復安全動作領域試験が可能となる。

また、対をなすレグの任意の組合せに対し、第１の試験方法と第２の試験方法をそれぞれ２回以上組合せて評価することによって、試験装置に装着したダイオードに任意の回数、連続してエネルギーを印加する逆回復安全動作領域試験が可能となる。

また、還流状態では電流の減少はわずかであり、かつ回生状態では電流は電源もしくは平滑コンデンサに回生して再利用されるため、エネルギー消費を抑制することが可能となる。

以上、実施の形態１および実施の形態２では、スイッチング素子とダイオードとが一体化された素子を意図して、図２の端子ＴＭ１，ＴＭ２等を配置しているが、ダイオード素子がスイッチング素子とは分離された構成であっても良い。この場合にはダイオードのみが交換可能であるように、ダイオードの両端に端子が配置されるようにしても良い。また、スイッチング素子として、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴを例に記載したが、スイッチング素子として他のパワー半導体デバイスを使用してもよい。

（ダイオードの製造方法への適用）
実施の形態１または２において説明したダイオード試験装置およびダイオード試験方法は、ダイオードの製造工程の一部としても考えることができる。ダイオードの製造方法は、半導体プロセスによってダイオードを製造する工程と、個々のチップに分割された複数のダイオード、またはパッケージに封止された複数のダイオードをダイオード試験装置１または１０１に装着し、ストレスを印加する工程と、ストレス印加後の複数のダイオードから破壊されたダイオードを取り除く工程とを含む。ダイオードが破壊されたか否かの判定は、たとえば、図４の時刻ｔ＝Ａ５付近に破線で示したように、ダイオード試験装置で試験中にダイオードに流れる電流の大きさがしきい値より大きくなったことによって判定すればよい。また、ダイオード試験装置でストレスを印加した後に別のテスターなどの計測装置によってリーク電流を測定すればよい。

（効果）
以上の試験方法を用いることによって、ダイオード試験装置に装着した全てのダイオードに対して逆回復安全動作領域の試験が可能となる。また、各試験を通じて任意の一定のエネルギーを連続してダイオードに印加することが可能である。また、上記試験方法は、還流状態では電流の減少が少なく、かつ回生状態では電流は電源もしくは平滑コンデンサに回生して再利用されるため、エネルギー消費を抑制することが可能となる。またダイオードへ印加するエネルギーの蓄積に掛かる時間を短くすることが可能となる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１０１ ダイオード試験装置、１００ 制御装置、Ｃ 平滑コンデンサ、Ｄ，Ｄ１Ｂ，Ｄ１Ａ，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂ，ＤｎＡ，ＤｎＢ ダイオード、Ｌ 誘導性負荷、Ｌ１〜Ｌｎ リアクトル、ＬＡ１，ＬＡ２，ＵＡ１，ＵＡ２ アーム、ＬＧ，ＬＧ１〜ＬＧｎ レグ、Ｎ１〜Ｎｎ ノード、Ｐ 電源回路、Ｑ，Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ，ＱＡ，ＱＢ，ＱｎＡ，ＱｎＢ スイッチング素子、Ｓ，Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｂ，ＳｎＡ，ＳｎＢ 電流検出器、ＴＭ１〜ＴＭ８ 端子。

Claims (6)

1. 電源回路と、
   前記電源回路の正極と負極との間に接続される平滑コンデンサと、
   第１レグおよび第２レグとを備え、
   前記第１レグは、前記電源回路の正極と負極との間に直列に接続される第１上アームと第１下アームとを含み、
   前記第２レグは、前記電源回路の正極と負極との間に直列に接続される第２上アームと第２下アームとを含み、
   前記第１上アーム、前記第１下アーム、前記第２上アーム、前記第２下アームの各々は、
   被試験素子であるダイオードのアノード、カソードがそれぞれ接続される第１端子および第２端子と、
   前記第１端子および前記第２端子を経由して流れる電流を測定する電流検出器とを含み、
   前記第１上アームと前記第１下アームとが接続される第１ノードと前記第２上アームと前記第２下アームとが接続される第２ノードとの間に接続される誘導性負荷をさらに備える、ダイオード試験装置。
2. 前記被試験素子である前記ダイオードが逆並列に接続されるスイッチング素子の制御電極に制御信号を与える制御装置をさらに備え、
   前記制御装置は、
   第１期間において、前記第１上アームおよび前記第２下アームが共に導通している状態から前記第１上アームがターンオフした後に前記第２下アームがターンオフするように、前記スイッチング素子を制御し、
   前記第１期間の後に続く第２期間において、前記第１上アームがターンオンした後に前記第２下アームがターンオンするように、前記スイッチング素子を制御し、
   前記第２期間の後に続く第３期間において、前記第２下アームがターンオフした後に前記第１上アームがターンオフするように、前記スイッチング素子を制御し、
   前記第３期間の後に続く第４期間において、前記第２下アームがターンオンした後に前記第１上アームがターンオンするように、前記スイッチング素子を制御する、請求項１に記載のダイオード試験装置。
3. 前記制御装置は、さらに、
   第５期間において、前記第１下アームおよび前記第２上アームが共に導通している状態から前記第２上アームがターンオフした後に前記第１下アームがターンオフするように、前記スイッチング素子を制御し、
   前記第５期間の後に続く第６期間において、前記第１下アームがターンオンした後に前記第２上アームがターンオンするように、前記スイッチング素子を制御し、
   前記第６期間の後に続く第７期間において、前記第２上アームがターンオフした後に前記第１下アームがターンオフするように、前記スイッチング素子を制御し、
   前記第７期間の後に続く第８期間において、前記第２上アームがターンオンした後に前記第１下アームがターンオンするように、前記スイッチング素子を制御する、請求項２に記載のダイオード試験装置。
4. 前記制御装置は、前記第１〜第４期間における前記スイッチング素子の制御と前記第５〜第８期間における前記スイッチング素子の制御とを２回以上繰り返して実行する、請求項３に記載のダイオード試験装置。
5. 試験装置を用いたダイオードの試験方法であって、
   前記試験装置は、
   電源回路と、
   前記電源回路の正極と負極との間に接続される平滑コンデンサと、
   第１レグおよび第２レグとを備え、
   前記第１レグは、前記電源回路の正極と負極との間に直列に接続される第１上アームと第１下アームとを含み、
   前記第２レグは、前記電源回路の正極と負極との間に直列に接続される第２上アームと第２下アームとを含み、
   前記第１上アーム、前記第１下アーム、前記第２上アーム、前記第２下アームの各々は、
   被試験素子であるダイオードのアノード、カソードをそれぞれ接続する第１端子および第２端子と、
   前記第１端子、前記ダイオード、前記第２端子を経由して流れる電流を測定する電流検出器とを含み、
   前記試験装置は、
   前記第１上アームと前記第１下アームとが接続される第１ノードと前記第２上アームと前記第２下アームとが接続される第２ノードとの間に接続される誘導性負荷をさらに備え、
   前記試験方法は、
   第１期間において、前記第１上アームおよび前記第２下アームが共に導通している状態から前記第１上アームがターンオフした後に前記第２下アームがターンオフするように、前記被試験素子である前記ダイオードが逆並列に接続されるスイッチング素子を制御するステップと、
   前記第１期間の後に続く第２期間において、前記第１上アームがターンオンした後に前記第２下アームがターンオンするように、前記スイッチング素子を制御するステップと、
   前記第２期間の後に続く第３期間において、前記第２下アームがターンオフした後に前記第１上アームがターンオフするように、前記スイッチング素子を制御するステップと、
   前記第３期間の後に続く第４期間において、前記第２下アームがターンオンした後に前記第１上アームがターンオンするように、前記スイッチング素子を制御するステップとを備える、ダイオードの試験方法。
6. 請求項５に記載の試験方法によって、前記第１上アーム、前記第１下アーム、前記第２上アーム、前記第２下アームにそれぞれ取り付けられた第１〜第４のダイオードにストレスを印加する工程と、
   ストレス印加後の前記第１〜第４のダイオードから破壊されたダイオードを取り除く工程とを備える、ダイオードの製造方法。
   

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