JP2020173197A - 半導体試験装置および半導体素子の試験方法。 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、IGBTでは、エミッタ端子e、コレクタ端子cであるが、MOSトランジスタの場合は、ソース端子、ドレイン端子となる。
電流電源装置Pa121は定電流I1=Iaを出力し、スイッチSWaがオンすることにより、定電流Iaがトランジスタ117に印加される。
トランジスタ117のチャンネル間電圧Vce(図16(c))は、電流Idが流れている時は、Vn電圧となり、オフ状態では、Vc電圧となる。
寄生容量リアクタンス151には、電流電源装置121により電荷がチャージされる。寄生誘導リアクタンス152は電流Iaを継続して流そうとする。
サージ電圧Vs、突入電流Isは、トランジスタ117に電圧ストレスおよび電流ストレスを与え、トランジスタ117は信頼性が劣化する。
また、本発明の半導体デバイスの試験方法は、試験トランジスタなどに、所定の設定した突入電流Is、サージ電圧Vsを印加することができる。
したがって、パワー半導体素子に対して実際の使用環境、実際の使用回路を想定して信頼性を評価することができる。
また、パワー半導体素子に限定されるものではなく、低電力用の半導体素子にも本発明は適用できることは言うまでもない。
加熱冷却プレート134には、試験サンプルとしてのトランジスタ117が積載されている。
図1は本発明の第1の実施例における半導体試験装置(たとえば、パワートランジスタを試験するパワーサイクル試験装置)の構成図である。
したがって、スイッチSL4がクローズすることにより、電流電源装置121が出力する定電流は、コイルLを経由しないでトランジスタ117に供給される。
可変抵抗の値が大きい場合は、トランジスタ117のゲート端子に印加するトランジスタ117のゲート信号の立上/立下波形の傾斜が緩やかになる。
一方、可変抵抗の抵抗値が小さい場合は、ゲート信号の立上/立下波形の傾斜が急峻になる。
可変抵抗Vrの値を変更あるいは所定値に設定することにより、トランジスタ117のオン時間を調整できる。
また、最大電源電圧を変化させ、試験デバイス通電中の電圧と定電流源の最大圧の差を変化させることで突入電流を調整することができる。
トランジスタ117の温度をダイオードDiの電圧からモニターするためには、温度係数を予め取得しておく必要がある。
以上の実施例では、予め、温度係数Kを求めるとしたが、本発明の半導体試験方法はこれに限定するものではない。
トランジスタ117と加熱冷却プレート134に密着して配置し、加熱冷却プレート134の温度が、トランジスタ117と略一致するように構成する。
オペアンプ回路(バッファ回路)116は、ダイオードDiの端子電圧Vi(端子c−端子e)を出力する。
スイッチ124a(Ssa)はクローズされ、スイッチ124b(Ssb)はオープンに設定される。
トランジスタ117のエミッタ端子eは接地されている。トランジスタ117のゲート端子gには、ゲートドライバ回路113が接続されている。
図3(a)のオン電圧Vgsに基づいて、トランジスタ117はオンオフされる。ゲートドライバ回路113はゲート信号制御回路112で制御される。
電流電源装置Pa121は定電流I1=Iaを出力し、スイッチSWaがオンすることにより、定電流Iaがトランジスタ117に印加される。
トランジスタ117のチャンネル間電圧は、電流Idが流れている時は、Vn電圧となり、オフ状態では、Vc電圧となる。
Vs=−L×Ia/tg
なお、上式では、電流の方向性を考慮して、「−」記号を付加している。
トランジスタ117に電流Idを供給していない時に、ダイオードDiの端子電圧を測定して、Tjを求める。
オペアンプ回路(バッファ回路)116は、ダイオードDiの端子電圧Vi(端子c−端子e)を出力する。
・温度Tjが所定範囲内から外れた場合。
・電圧Vceが所定の電圧範囲から外れた場合。
・熱抵抗が所定の範囲内から外れた場合。
図1の本発明の半導体試験装置は、所定のサージ電圧Vsを発生させてトランジスタ117の試験を実施することができる。
サージ電圧Vsの発生は、誘導リアクタンス回路123のいずれかのコイルL(L1、L2、L3)を選択することにより実施する。
Vs=−Ls×Ia/tg
図4は第2の実施例における半導体素子の試験方法の説明図である。図1に図示するようにスイッチ124b(Ssb)を有している。
本発明の半導体試験装置は、電流電源装置121aと電流電源装置121bとを有することにより、精度よく、所定の突入電流Isを発生させることができる。
トランジスタ117には、電流電源装置121aと電流電源装置121bとが出力される定電流が加算されて印加される。
図1のようにトランジスタ117のダイオードDiで、Tjを求める場合は、定電流Icは、チャンネル電流Idが流れていない時にダイオードDiに流す。
図10に示す第3の実施例における半導体試験装置では、定電流Iaを出力する電源装置121が配置されている。
電流電源装置Pa121は定電流I1=Iaを出力し、スイッチSWaがオンすることにより、定電流Iaがトランジスタ117に印加される。
他の構成、動作は図1の実施例で説明している構成、動作と同様であるので説明を省略する。
図10に示す第3の実施例の半導体試験装置は、試験で使用する突入電流Isを電流電源装置121とコンデンサ141で発生させる。
突入電流Isは、試験を行うトランジスタ117の仕様に基づいて決定する。また、トランジスタ117が使用される回路構成により決定する。
トランジスタ117m、トランジスタ117sの両方には電流Idが流れるため、トランジスタ117mとトランジスタ117sとは同時に試験が実施される。
他の構成、動作は、本明細書の実施例で説明しているので説明を省略する。
他の構成、動作は他の実施例で説明している構成、動作と同様であるので説明を省略する。
112 ゲート信号制御回路
113 ゲートドライバ回路
114 電流制御回路
115 温度測定回路
116 オペアンプ回路
117 パワートランジスタ
118 定電流回路
121 電流電源装置
122 スイッチ回路
123 誘導リアクタンス回路
124 スイッチ回路
125 可変抵抗器
126 容量リアクタンス回路
131 制御ラック
132 電源装置
134 加熱冷却プレート
135 循環水パイプ
136 チラー(冷却・加温装置)
141 コンデンサ
151 寄生容量リアクタンス
152 寄生誘導リアクタンス
Claims (10)
- 半導体素子の試験方法であって、
前記半導体素子は、第1の端子と第2の端子とゲート端子を有するトランジスタであり、
第1の期間に第1の電流を印加し、
前記第1の期間より短い第2の期間、前記第1の期間に重畳させて第2の電流を印加し、
前記第1の期間の最初の時刻と、前記第2の期間の最初の時刻とを略一致させ、
前記第1の期間は、前記第1の期間より長い第3の期間で周期的に繰り返すことを特徴とする半導体素子の試験方法。 - 半導体素子の試験方法であって、
前記半導体素子は、第1の端子と第2の端子とゲート端子を有するトランジスタであり、
前記トランジスタの前記第1の端子と前記第2の端子間に電流を供給する経路を構成し、
前記電流が流れる経路に誘導リアクタンス素子を配置し、
前記トランジスタのゲート端子に、前記トランジスタを周期的にオンさせる信号を印加し、
前記トランジスタの第1の端子に、前記トランジスタがオンする前の第1の電圧よりも、前記トランジスタがオフした後に前記第1の電圧よりも高い第2の電圧を発生させることを特徴とする半導体素子の試験方法。 - 半導体素子の試験方法であって、
前記半導体素子は、第1の端子と第2の端子とゲート端子を有するトランジスタであり、
前記トランジスタの前記第1の端子と前記第2の端子間に電流を供給する経路を構成し、
前記電流が流れる経路に誘導リアクタンス素子を配置し、
前記トランジスタのゲート端子に、前記トランジスタを周期的にオンさせる信号を印加し、
前記電流経路において、
第1の期間に第1の電流を印加し、
前記第1の期間より短い第2の期間、前記第1の期間に重畳させて第2の電流を印加し、
前記第1の期間の最初の時刻と、前記第2の期間の最初の時刻とを略一致させ、
前記第1の期間は、前記第1の期間より長い第3の期間で周期的に繰り返し、
前記トランジスタの第1の端子に、前記トランジスタがオンする前の第1の電圧よりも、前記トランジスタがオフした後に前記第1の電圧よりも高い第2の電圧を発生させることを特徴とする半導体素子の試験方法。 - 前記トランジスタ素子の前記ゲート端子の入力インピーダンスを設定できることを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3記載の半導体素子の試験方法。
- 前記トランジスタ素子の第1の端子と第2の端子間を短絡する短絡手段を、更に具備することを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3記載の半導体素子の試験方法。
- 半導体素子を試験する半導体試験装置であって、
前記半導体素子に供給する第1の電流および第2の電流を発生する電流発生回路と、
前記半導体素子を動作させる信号を発生する動作信号発生回路を具備し、
前記電流発生回路は、前記第1の電流と前記第2の電流とを重畳し、かつ、前記第2の電流を流す期間は前記第1の電流を流す期間よりも短くなるように動作し、
前記動作信号発生回路は、前記半導体素子を、所定周期で動作させるように動作することを特徴とする半導体試験装置。 - 半導体素子を試験する半導体試験装置であって、
前記半導体素子に供給する第1の定電流を発生する第1の定電流回路と、
誘導リアクタンス素子を有する誘導リアクタンス回路と、
前記半導体素子を動作させる信号を発生する動作信号発生回路を具備し、
前記第1の定電流は、前記誘導リアクタンス素子を介して、前記半導体素子に供給することを特徴とする半導体試験装置。 - 半導体素子を試験する半導体試験装置であって、
前記半導体素子に供給する第1の電圧および第2の電圧を発生する電圧発生回路と、
前記半導体素子を動作させる信号を発生する動作信号発生回路を具備し、
前記電圧発生回路は、前記第1の電圧または前記第2の電圧を前記半導素子に印加し、
第1の電圧の印加により前記半導体素子に第1の電流が流れ、第2の電圧の印加により前記半導体素子に第2の電流が流れ、前記第1の電流は前記第2の電流より大きい関係があり、前記第2の電流を流す期間は前記第1の電流を流す期間よりも短く、
前記動作信号発生回路は、前記半導体素子を、所定周期で動作させるように動作することを特徴とする半導体試験装置。 - 半導体素子を試験する半導体試験装置であって、
前記半導体素子に供給する第1の定電流を発生する第1の定電流回路と、
前記半導体素子を動作させる信号を発生する動作信号発生回路を具備し、 前記半導体素子はトランジスタ素子であり、
前記トランジスタ素子のゲート端子に、前記トランジスタを動作させる信号電圧が印加する信号電圧回路を更に具備し、
前記信号電圧回路は、前記ゲート端子の入力インピーダンスを設定できることを特徴とする半導体試験装置。 - 前記半導体素子はトランジスタ素子であり、
前記トランジスタ素子のゲート端子以外の2端子間を短絡する短絡回路を、更に具備することを特徴とする請求項6または請求項7または請求項8または請求項9記載の半導体素子試験装置。
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