JP2889089B2 - 素子特性測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、素子特性測定装置に関
し、特に被測定デバイス（負荷）に供給している電力の
把握を容易にするものである。

【０００２】

【従来の技術】カーブ・トレーサなどの素子特性測定装
置は、例えば、トランジスタのコレクタ・エミッタ間電
圧ＶCEとコレクタ電流Ｉｃの関係等、種々のデバイスの
特性を測定表示するために使用される。図５は、従来の
素子特性測定装置を用いてトランジスタ（被測定デバイ
ス）のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEに対するコレクタ
電流Ｉｃの特性を測定する場合の接続状態を示すブロッ
ク図である。ステップ・ジェネレータ１２は、被測定デ
バイス（負荷）１０のベースに階段状の電圧を供給す
る。なお、ステップ・ジェネレータ１２がエミッタに接
続された場合には、階段状の電流を供給する。コレクタ
・サプライ１４は、被測定デバイス１０に動作電圧を供
給するもので、この場合には被測定デバイス１０である
トランジスタのコレクタに電圧を供給している。コレク
タ・サプライ１４は、定電圧源１３及び内部直列抵抗１
５で構成される。この内部直列抵抗１５は、被測定デバ
イス１０に供給しようとする所望の最大ピーク電力に応
じてその抵抗値が切り換えられる。

【０００３】この従来例では、素子特性測定装置の表示
器として陰極線管（ＣＲＴ）を使用しており、電子ビー
ムはその垂直及び水平偏向板１９及び２１で偏向され、
ＶCEとＩｃの特性曲線が表示される。電流検出抵抗器２
０は、被測定デバイス１０に流れる電流を検出するため
に設けられる。電流検出抵抗器２０の両端間電圧は、垂
直軸増幅器１８で増幅され垂直偏向板１９に印加され
る。電流検出抵抗器２０の両端間電圧は、この場合では
コレクタ電流Ｉｃに比例している。コレクタ・エミッタ
間電圧ＶCEは水平軸増幅器１６で増幅され、水平偏向板
２１に印加される。

【０００４】図６は、従来の素子特性測定装置によりト
ランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEに対するコ
レクタ電流Ｉｃの特性を示す特性曲線を示している。コ
レクタ・サプライ１４の電圧を上昇させると、一般に特
性曲線は最初急激に立ち上がった後、水平軸方向に略水
平に延びていく。しかし、コレクタ・サプライ１０の電
圧を更に上昇させると降伏電圧に達して再び急激に立ち
上がろうとする。従来は、降伏電圧を越える電圧を被測
定デバイスに印加すると、被測定デバイスを破壊する恐
れがあるので、表示器の画面上の特性曲線を確認しなが
ら操作パネル（図示せず）により徐々にコレクタ・サプ
ライ１４の電圧を上昇させていた。

【０００５】ところで最大電力供給定理によれば、最大
ピーク電力時において内部直列抵抗の抵抗値と負荷のイ
ンピーダンスは等しくなり、また、両方に印加される電
圧も等しくなる。よってこのときの負荷にかかる電圧
は、コレクタ・サプライが供給する最大ピーク電圧の２
分の１となる。また、内部直列抵抗の抵抗値の選択によ
って、素子特性測定装置が被測定デバイスに供給できる
最大ピーク電力が定まることになる。つまり、内部直列
抵抗の抵抗値の選択によって、最大ピーク電力より大き
い電力を被測定デバイスに印加しないようにできる。従
来、この最大ピーク電力の設定は次の表１を参考にし
て、操作者が操作パネルを用いて行っていた。この設定
により、被測定デバイスに供給される電力は設定した最
大ピーク電力に制限される。

【０００６】

【表１】

【０００７】表１は、最大ピーク電力とコレクタ・サプ
ライ１４の内部直列抵抗１５との関係を示すもので、そ
の第１行はコレクタ・サプライ１４が供給する電圧を示
し、第１列は負荷にかかる電力を示している。内部直列
抵抗１５は、表１の如く予め算出されており、負荷に直
列に接続される。例えば、最大ピーク電力として２５０
Ｗを、最大ピーク電圧として１６Ｖを選択した場合、最
大ピーク電力供給時の内部直列抵抗の抵抗値は０．２６
Ωが選択される。従って、最大ピーク電力供給時の負荷
のインピーダンスも０．２６Ωとわかるので、最大ピー
ク電力を供給したときに負荷に流れる電流がわかる。よ
って、最大ピーク電力を供給したときに負荷に印加され
る電圧及び電流の点がわかり、この点と最大ピーク電圧
で電流が零の点を結んだ線で被測定デバイスに供給され
る電力が制限される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、測定実施時に
おいて表１をその都度参考にして最大ピーク電力を設定
するのは煩雑である。また、例えば、２５０Ｗと５０Ｗ
の中間に最大ピーク電力を設定したい場合などもある。
最大ピーク電圧についても同様である。そのため、最大
ピーク電力又は最大ピーク電圧は大ざっぱに設定し、特
性曲線の変化を観察して図６に示す降伏電圧の兆候が現
れたところでコレクタ・サプライで供給する電圧の上昇
を止めるのがより一般的な操作であった。ところが、被
測定デバイスに供給される電力に対して表示器の画面に
表示される特性曲線は時間的に遅れるので、結果的に被
測定デバイスに過剰な電力を供給し、破壊してまうこと
があった。また、最大ピーク電力に対して、現在、被測
定デバイスに供給されている電力がどの程度であるのか
把握するのが難しかった。

【０００９】そこで本発明の目的は、被測定デバイスの
安全動作領域の確認が容易な素子特性測定装置を提供す
ることである。本発明の他の目的は、最大ピーク電力供
給時の負荷線を表示することにより被測定デバイス（負
荷）に供給している電力の把握が容易な素子特性測定装
置を提供することである。本発明の他の目的は、最大ピ
ーク電力供給時の負荷線を表示することにより、被測定
デバイスの破壊を防止できる素子特性測定装置を提供す
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の素子特性測定装
置は、被測定デバイス１０に電力を供給する電力供給手
段１４と、被測定デバイス１０に供給する最大ピーク電
力又は最大ピーク電圧を設定する設定手段３６と、最大
ピーク電力、最大ピーク電圧及び電力供給手段１４の内
部抵抗の値の関係を記憶する記憶手段３０又は３２と、
被測定デバイス１０の電気特性を表示する表示手段３４
と、演算制御手段２８を具えている。演算手段２８は、
設定手段３６により大ピーク電力及び最大ピーク電圧を
設定すると記憶手段３０又は３２が記憶する最大ピーク
電力、最大ピーク電圧及び電力供給手段１４の内部抵抗
１５の値の関係から内部抵抗１５の抵抗値を決定して、
被測定デバイス１０に流れる電流を決定する。最大ピー
ク電力を供給したときの被測定デバイス１０の電圧は最
大ピーク電圧の２分の１であるから、最大ピーク電力供
給時の電流及び電圧が定まる。これで定まった電流及び
電圧の点と、最大ピーク電圧で電流が零の点を通る負荷
線を引けば、被測定デバイス１０に最大ピーク電力を供
給したときの負荷線を表示手段３４に表示できる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の素子特性測定装置のブロッ
ク図である。図中、従来と対応するブロックには同じ符
号を付している。コレクタ・サプライ（電力供給手段）
１４は、内部直列抵抗１５と定電圧源１３で構成されて
いる。内部直列抵抗１５は、その抵抗値を被測定デバイ
ス１０に供給する電力に応じて変更可能である。また、
定電圧源１３のインピーダンスは、ほぼ零とみなすこと
ができる一定値である。コレクタ・サプライ１４には、
デジタル・アナログ変換器を使用しても良く、バス２６
に接続されて所望の電圧及び電力を負荷に供給する。本
発明の素子特性測定装置によれば、被測定デバイス（負
荷）１０に印加される電圧は電圧検出器１６で検出さ
れ、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２２でデジタ
ル値に変換される。

【００１２】図１の実施例では、被測定デバイス１０と
してエミッタ接地のトランジスタが使用されており、ス
テップ・ジェネレータ１２が階段状の電圧をベースに供
給している。なお、ステップ・ジェネレータ１２は、図
示せずもバス２６に接続されている。被測定デバイス１
０としてはダイオード等でも良く、この場合ステップ・
ジェネレータ１２を使用する必要はない。電流検出抵抗
器２０の両端間電圧は差動増幅器１８で検出され、ＡＤ
Ｃ２４でデジタル値に変換される。ＡＤＣ２２及び２４
の出力デジタル値は、一旦ＲＡＭなどのメモリ３０に記
憶された後、ＣＰＵ２８で必要に応じて処理される。そ
して、被測定デバイス１０の電気特性が表示器（表示手
段）３４に表示される。電流検出抵抗器２０の抵抗値は
既知なので、被測定デバイス１０を流れる電流はＡＤＣ
２４の出力デジタル値から算出することができる。な
お、電流検出抵抗器２０の抵抗値は、ＲＡＭなどのメモ
リ３０に記憶しておいても良いし、ＲＯＭなどのメモリ
３２に記憶しておいても良い。

【００１３】メモリ（記憶手段）３０又は３２には、表
１に示すようなコレクタ・サプライ１４が供給する電圧
と、被測定デバイス１０が消費する電力と、コレクタ・
サプライ１４の内部直列抵抗１５の抵抗値との関係が記
憶されている。バス２６は、各ブロックを接続してい
る。操作パネル３６は、バス２６及びＣＰＵ２８を介し
てコレクタ・サプライ１４が出力する電圧及び電力を設
定することができる。操作パネル３６により最大ピーク
電圧又は最大ピーク電力も設定可能で、好適には連続的
にその値を変更することができる。

【００１４】本発明の素子特性測定装置は、図２に示す
ように表示器３４の画面上で最大ピーク電力供給時の負
荷線を表示することができる。本発明の好適実施例によ
れば、まずコレクタ・サプライ１４が被測定デバイス１
０に供給してもよい最大ピーク電圧Ｖｐを操作パネル３
６により所望の値に設定する。次に、最大ピーク電力Ｐ
ｗを所望の値に設定する。最大ピーク電圧Ｖｐ及び最大
ピーク電力Ｐｗは、負荷、即ち被測定デバイス１０の最
大定格から定めれば良い。最大ピーク電圧Ｖｐ及び最大
ピーク電力Ｐｗが定まると、ＣＰＵ２８がメモリ３０又
は３２の記憶内容を用いてコレクタ・サプライ１４の内
部直列抵抗１５の抵抗値Ｒｐを決定する。さらに最大ピ
ーク電力Ｐｗ供給時の負荷の電圧ＶをＶ＝Ｖｐ／２によ
って求める。同時にこのときの電流ＩをＩ＝Ｖ／Ｒｐに
よって求める。そしてこの電圧Ｖ及び電流Ｉの点と、最
大ピーク電圧Ｖｐで電流が零の点とを通る負荷線を表示
器３４の画面上に表示する。

【００１５】これによって操作者は、最大ピーク電力Ｐ
ｗ供給時の負荷線を事前に確認できる。この時点で必要
に応じて、さらに最大ピーク電力の設定を変更しても良
い。負荷線が表示されているので、当業者ならば設定変
更を感覚的に適切に行うことができる。これにより、操
作パネルでコレクタ・サプライ１４の出力電圧を大ざっ
ぱに上げていっても、最大ピーク電力供給時に対して現
在どの程度の電力を被測定デバイスに供給しているのか
の把握が容易であり、被測定デバイス１０に過剰な電力
を供給するのを防止できる。また、上述において最大ピ
ーク電力の設定を変更する代わりに内部抵抗１５の抵抗
値を変更しても良い。

【００１６】図３は本発明の他の好適実施例を示してい
る。まず最大ピーク電圧Ｖｐを操作パネル３６により所
望の値に設定する。これによって、最大ピーク電圧Ｖｐ
で電流が零の点が定まる。するとこの点を支点として負
荷線が電流軸の目盛りのスケールに応じて適切に表示さ
れる。次にこの負荷線を所望の傾斜にすべく表示器３４
の画面を見ながら操作パネル３６で最大ピーク電力Ｐｗ
を変更する。これによって、負荷線（の傾斜）を変更で
きる。

【００１７】本発明のさらに他の実施例によれば図４に
示すように、最大ピーク電圧Ｖｐを操作パネル３６によ
り所望の値に設定した後、電圧が零のときに負荷に供給
する電流Ｉｐを設定する。これによって、電圧が零のと
き電流の点Ｉｐと最大ピーク電圧Ｖｐで電流が零の点と
を結んで負荷線として表示しても良い。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、素子特性測定装置にお
いて最大ピーク電力供給時の負荷線を表示するので、被
測定デバイス（負荷）に過剰に電力を供給するのを防止
できる。また、最大ピーク電力供給時の負荷線を画面上
に表示しながらその傾斜を変更することもでき、被測定
デバイスに供給している電力を容易に把握することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の素子特性測定装置のブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施例による最大ピーク電力供給時
の負荷線の表示を示した図である。

【図３】本発明の他の実施例による最大ピーク電力供給
時の負荷線の表示を示した図である。

【図４】本発明の他の実施例による最大ピーク電力供給
時の負荷線の表示を示した図である。

【図５】従来の素子特性測定装置のブロック図である。

【図６】従来の素子特性測定装置によりトランジスタの
エミッタ・コレクタ電圧に対するコレクタ電流の特性曲
線を表示した例である。

【符号の説明】

１０ 被測定デバイス １２ ステップ・ジェネレータ １３ 定電圧源 １４ 電力供給手段 １５ 内部抵抗 １６ 電圧検出器 １８ 差動増幅器 ２０ 電流検出抵抗器 ２２ アナログ・デジタル変換器 ２４ アナログ・デジタル変換器 ２６ バス ２８ 制御手段 ３０、３２ 記憶手段 ３４ 表示手段 ３６ 設定手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定デバイスに電力を供給する電力供
   給手段と、 上記被測定デバイスに供給する最大ピーク電圧又は最大
   ピーク電力を設定する設定手段と、 上記最大ピーク電力、上記最大ピーク電圧及び上記電力
   供給手段の内部抵抗の値の関係を記憶する記憶手段と、 上記被測定デバイスの電気特性を表示する表示手段と、 上記最大ピーク電力を上記被測定デバイスに供給したと
   きの負荷線を演算して上記表示手段に表示させる演算制
   御手段とを具えることを特徴とする素子特性測定装置。