JP4845953B2 - 動特性検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、パワー半導体素子を用いたアナログ回路の動特性検査装置に関する。

従来、ＩＧＢＴなどのパワー半導体素子を用いたアナログ回路においては、パワー半導体素子の動作時におけるコレクタ電流やコレクタ−エミッタ間電圧などといった動特性を測定して検査することが行われている。
例えば、図９に示すように、パワー半導体素子であるＩＧＢＴ１１１・１１１を備える検査対象回路１１０においては、前記ＩＧＢＴ１１１・１１１の動作時におけるコレクタ電流Ｉｃやコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅなどが測定される。

具体的には、前記検査対象回路１１０は、ＩＧＢＴ１１１・１１１のゲート端子Ｇにゲート抵抗１１７を介して接続され、前記ゲート端子Ｇにゲート駆動信号を出力する駆動回路１１２、前記ＩＧＢＴ１１１・１１１のコレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間に接続され、動特性測定用の電圧が充電されるコンデンサ１１４、前記コンデンサ１１４に所定の電源電圧にて充電を行う電源装置１１３、および前記ＩＧＢＴ１１１・１１１のエミッタ端子Ｅと前記コンデンサ１１４との間に介装される負荷インダクタ１１５を備えている。

前記電源装置１１３は充電時に前記コンデンサ１１４に接続され、充電が完了すると前記コンデンサ１１４から切り離される構成となっており、ＩＧＢＴ１１１・１１１の動特性の測定は、コンデンサ１１４に充電された電圧のみにより行われる。
また、検査対象回路１１０におけるＩＧＢＴ１１１・１１１の動特性を測定して、その動特性の検査を行う動特性検査装置１０１は、前記コレクタ電流Ｉｃを測定するコレクタ電流センサ１０２およびコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅを測定するコレクタ−エミッタ間電圧センサ１０３を備えている。

前記検査対象回路１１０においては、図１０に示すように、前記駆動回路１１２によりゲート駆動信号を付与してＩＧＢＴ１１１・１１１を駆動し、ＩＧＢＴ１１１・１１１のオフ時におけるコレクタ電流Ｉｃおよびコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅの特性、ならびにＩＧＢＴ１１１・１１１のオン時におけるコレクタ電流Ｉｃおよびコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅの特性が、前記動特性検査装置１０１のコレクタ電流センサ１０２およびコレクタ−エミッタ間電圧センサ１０３により測定される。

このように、ＩＧＢＴ１１１・１１１の動特性を測定する場合、該ＩＧＢＴ１１１・１１１が破損してコレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間の電流経路が短絡されると、コンデンサ１１４が短絡されて大電流が流れることとなる。
このときに流れる電流の立ち上がりを遅らせる要素は電流経路の浮遊インダクタンスのみとなるが、前記検査対象回路１１０では前記浮遊インダクタンスが測定値に大きな影響を与えるため、前記浮遊インダクタンスは極小さな値に設定されている。
従って、図１１に示すように、前記電流経路には急峻な立ち上がりの短絡電流が流れて、検査対象が一気に焼損するとともに、動特性検査装置１０１にダメージが加わるおそれがある。

また、このような場合、検査対象回路１１０に過電流設定を行って装置保護を図ることが一般的に行われているが、この過電流設定は、例えば図１１に示すように、検査対象であるＩＧＢＴ１１１・１１１の正常動作時においても、リカバリ時には定格の数倍の電流が流れることを考慮した設定となっているため、装置の保護を図ることはできても、検査対象を保護することは困難である。

なお、ＩＧＢＴ素子などの半導体素子の動特性試験を行う半導体素子評価装置として、特許文献１に示されるような装置が開示されている。
特開２００８−１６４３６４号公報

そこで、本発明においては、パワー半導体素子を用いたアナログ回路の動特性検査装置において、検査中に素子不良などの検査対象の破損につながる異常が生じた場合、検査対象が破損する前に生じた異常を検出して、検査を中断することができる動特性検査装置を提供するものである。

上記課題を解決する動特性検査装置は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載のごとく、パワー半導体素子を用いたアナログ回路の動特性検査装置であって、検査対象回路と同等の応答特性を有したアナログ回路であるシミュレータ回路と、前記検査対象回路の動特性を測定するための検査対象回路用センサと、前記シミュレータ回路の動特性を測定するためのシミュレータ回路用センサと、検査対象回路用センサからの出力値と、シミュレータ回路用センサからの出力値とを即時的に比較することにより検査対象回路の動特性の異常の有無を判定する判定器とを備え、前記検査対象回路は、パワー半導体素子と、前記パワー半導体素子のゲート端子に駆動信号を出力する駆動回路と、前記パワー半導体素子のコレクタ端子とエミッタ端子との間に接続され、動特性測定用の電圧が充電されるコンデンサと、前記コンデンサに電源電圧にて充電を行う電源装置と、前記コンデンサにおける電源装置の負極が接続される側の端子と前記パワー半導体素子のエミッタ端子との間に介装される負荷インダクタと、前記コンデンサの両電極間に設けられる強制中断回路とを備え、前記判定器は、検査対象回路用センサからの出力値と、シミュレータ回路用センサからの出力値とを即時的に比較して、両出力値の偏差を出力する偏差出力用比較器と、前記比較器による比較の結果得られた検査対象回路用センサからの出力値とシミュレータ回路用センサからの出力値との偏差と、予め設定された閾値とを比較して、検査対象回路の動特性の異常の有無を判定し、前記偏差が前記閾値よりも大きく、検査対象回路用センサからの出力値に異常があると判定したときに異常信号を出力する判定用比較器と、を備え、前記強制中断回路は、スイッチおよび抵抗を備えており、前記判定器から前記異常信号が出力されると、前記スイッチが閉じることにより前記コンデンサの電荷を抜くように構成される。

また、請求項２記載のごとく、前記シミュレータ回路は、その回路定数が検査対象回路に対して所定倍小さく構成される。

本発明によれば、検査対象回路の異常を高精度かつ高速で検出することが可能となり、検査対象回路が備えるパワー半導体素子が焼損することを防止することができる。
特に、シミュレータ回路の回路定数を検査対象回路に対して所定倍小さく構成した場合には、シミュレータ回路の構成部材として、安価な低電圧用・低電流用の部品を用いることができるとともに、シミュレータ回路の回路設計を容易とすることができ、シミュレータ回路を低コストにて構成することが可能となる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

図１に示す検査対象回路１０は、該検査対象回路１０における検査対象素子となるパワー半導体素子１１を用いたアナログ回路に構成されており、本例の場合、パワー半導体素子１１としてＩＧＢＴ素子が適用されている。
前記検査対象回路１０は、前記パワー半導体素子１１と、パワー半導体素子１１のゲート端子Ｇａにゲート抵抗１７を介して接続され、前記ゲート端子Ｇａにゲート駆動信号を出力する駆動回路１２と、前記パワー半導体素子１１のコレクタ端子Ｃａとエミッタ端子Ｅａとの間に接続され、動特性測定用の電圧が充電されるコンデンサ１４と、前記コンデンサ１４に電源電圧Ｖｃｃ１にて充電を行う電源装置１３と、前記コンデンサ１４における電源装置１３の負極が接続される側の端子と前記パワー半導体素子１１のエミッタ端子Ｅａとの間に介装される負荷インダクタ１５と、前記負荷インダクタ１５と並列に配置され、前記パワー半導体素子１１のエミッタ端子Ｅａにカソード端子が接続されるダイオード１６とを備えている。

前記電源装置１３は充電時に前記コンデンサ１４に接続され、コンデンサ１４への充電が完了すると前記コンデンサ１４から切り離される構成となっており、パワー半導体素子１１の動特性の測定は、コンデンサ１４に充電された電圧のみにより行われる。
また、パワー半導体素子１１の駆動は、前記駆動回路１２によりパワー半導体素子１１のゲート端子Ｇａにゲート駆動信号を付与することにより行う。

図１に示すように、パワー半導体素子１１を備える検査対象回路１０の動特性を測定して、その動特性の検査を行う動特性検査装置１は、検査対象回路１０におけるコレクタ電流Ｉｃ１を測定するコレクタ電流センサ２Ａ、検査対象回路１０におけるコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１を測定するコレクタ−エミッタ間電圧センサ３Ａを備えている。

また、動特性検査装置１は、検査対象回路１０と時定数などの指標が同等であり、検査対象回路１０と同等の応答特性を有したアナログ回路であるシミュレータ回路２０を備えている。
前記シミュレータ回路２０は、ＩＧＢＴ素子などのパワー半導体素子２１と、前記パワー半導体素子２１のコレクタ端子Ｃｂとエミッタ端子Ｅｂとの間に接続され、動特性測定用の電圧が充電されるコンデンサ２４と、前記コンデンサ２４に電源電圧Ｖｃｃ２にて充電を行う電源装置２３と、前記コンデンサ２４における電源装置２３の負極が接続される側の端子と前記パワー半導体素子２１のエミッタ端子Ｅｂとの間に介装される負荷インダクタ２５と、前記負荷インダクタ２５と並列に配置され、前記パワー半導体素子２１のエミッタ端子Ｅｂにカソード端子が接続されるダイオード２６とを備えている。
前記パワー半導体素子２１のゲート端子Ｇｂは、前記ゲート抵抗１７を介して前記駆動回路１２に接続されている。

前記電源装置１３ｂは充電時に前記コンデンサ２４に接続され、コンデンサ２４への充電が完了すると前記コンデンサ２４から切り離される構成となっており、パワー半導体素子２１の動特性の測定は、コンデンサ２４に充電された電圧のみにより行われる。
また、パワー半導体素子２１は、前記駆動回路１２からパワー半導体素子２１のゲート端子Ｇａにゲート駆動信号を付与することにより駆動される。
なお、前記パワー半導体素子２１を含むシミュレータ回路２０は、事前に正常に動作することが確認されているものである。

さらに、動特性検査装置１は、前記シミュレータ回路２０におけるコレクタ電流Ｉｃ２を測定するコレクタ電流センサ２Ｂ、シミュレータ回路２０におけるコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２を測定するコレクタ−エミッタ間電圧センサ３Ｂを備えている。

つまり、動特性検査装置１が備えるシミュレータ回路２０は、パワー半導体素子１１、コンデンサ１４、電源装置１３、負荷インダクタ１５、およびダイオード１６といった検査対象回路１０の構成要素と同等の構成要素である、パワー半導体素子２１、コンデンサ２４、電源装置２３、負荷インダクタ２５、およびダイオード２６を備えている。
そして、シミュレータ回路２０のパワー半導体素子２１は、駆動回路１２により、検査対象回路１０のパワー半導体素子１１と同時に駆動されるように構成されている。

また、シミュレータ回路２０は、検査対象回路１０と同等な指標を有していればよいため、検査対象回路１０が高電圧かつ大電流にて動特性を測定するものであっても、シミュレータ回路２０は回路定数を適宜選択して低電圧かつ小電流にて動特性を測定するように構成することが可能である。

具体的には、シミュレータ回路２０の各構成要素となるコンデンサ２４、電源装置２３、および負荷インダクタ２５の定数、ならびにコレクタ電流Ｉｃ２を次のように設定している。
つまり、本例では、シミュレータ回路２０の電流の応答時間を検査対象回路１０に対して同等にするとともにシミュレータ回路２０の電源電圧Ｖｃｃ２を検査対象回路１０の電源電圧Ｖｃｃ1よりも低くすることに着目して、前記各構成要素の定数を設定している。

まず、検査対象回路１０の負荷インダクタ１５へ電流をチャージするときの回路方程式は、次の数１にて表わすことができる。

なお、数１において、Ｌｃ１は負荷インダクタ１５のインダクタンスを表している。

従って、検査対象回路１０の電源電圧Ｖｃｃ１に対してシミュレータ回路２０の電源電圧Ｖｃｃ２を「Ｖｃｃ２＝Ｖｃｃ１／１００」に設定した場合、シミュレータ回路２０と検査対象回路１０との応答時間を同等にするためには、シミュレータ回路２０の負荷インダクタ２５のインダクタンスＬｃ２、およびコレクタ電流Ｉｃ２を、それぞれ「Ｌｃ２＝Ｌｃ１」、「Ｉｃ２＝Ｉｃ１／１００」に設定すればよい。

また、検査対象回路１０のコンデンサ１４の両端電圧は、次の数２にて表わされる。

なお、数２において、Ｃ１はコンデンサ１４の容量を表している。

シミュレータ回路２０のコレクタ電流Ｉｃ２は、検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１の１／１００しか流れないため、検査対象回路１０とシミュレータ回路２０との電圧降下を同等とするためには、シミュレータ回路２０のコンデンサ２４の容量Ｃ２を、「Ｃ２＝Ｃ１／１００」に設定すればよい。

このように、コンデンサ２４の容量Ｃ２、電源装置２３の電源電圧Ｖｃｃ２、負荷インダクタ２５のインダクタンスＬｃ２、およびコレクタ電流Ｉｃ２を、それぞれ「Ｃ２＝Ｃ１／１００」、「Ｌｃ２＝Ｌｃ１」、「Ｖｃｃ２＝Ｖｃｃ１／１００」、「Ｉｃ２＝Ｉｃ１／１００」に設定することで、シミュレータ回路２０の電流の応答時間を検査対象回路１０と同等にすることが可能となっている。

例えば、図２に示すように、検査対象回路１０の電源電圧Ｖｃｃ1、コレクタ電流Ｉｃ１、負荷インダクタ１５のインダクタンスＬｃ１、およびコンデンサ１４の容量Ｃ１を、それぞれ１０００Ｖ、１００Ａ、１００μＨ、および１００００μＦとした場合、シミュレータ回路２０の電源電圧Ｖｃｃ２、コレクタ電流Ｉｃ２、負荷インダクタ２５のインダクタンスＬｃ２、およびコンデンサ２４の容量Ｃ２を、それぞれ１０Ｖ、１Ａ、１００μＨ、および１００μＦに設定する。

この場合、シミュレータ回路２０は、検査対象回路１０の電源電圧Ｖｃｃ１、コレクタ電流Ｉｃ１、およびコンデンサ１４の容量Ｃ１に対して、それぞれ１／１００の電源電圧Ｖｃｃ２、１／１００のコレクタ電流Ｉｃ２、および１／１００のコンデンサ２４の容量Ｃ２にて構成することができ、検査対象回路１０よりも低電圧かつ低電流の回路に構成することができる。
このように、シミュレータ回路２０を検査対象回路１０よりも低電圧かつ低電流の回路に構成することで、シミュレータ回路２０の構成部材として、安価な低電圧用・低電流用の部品を用いることができるとともに、シミュレータ回路２０の回路設計を容易とすることができるため、シミュレータ回路２０を低コストにて構成することが可能となっている。
但し、シミュレータ回路２０は、検査対象回路１０全く同じ回路であって（電圧、電流も同じ）、正常に動作することが予め確認されているものを用いることも可能である。

また、本例のシミュレータ回路２０は、その回路定数を検査対象回路１０に対して所定倍小さく構成する例として、電源電圧Ｖｃｃ２、コレクタ電流Ｉｃ２および容量Ｃ２を、それぞれ電源電圧Ｖｃｃ１、コレクタ電流Ｉｃ１および容量Ｃ１の１／１００倍となるように構成しているが、この倍率に限定されるものではなく、所望の倍率に適宜設定することができる。

前述のように構成される動特性検査装置１により検査対象回路１０の動特性を測定する際には、駆動回路１２からの駆動信号を、検査対象回路１０におけるパワー半導体素子１１のゲート端子Ｇａに印加するとともに、シミュレータ回路２０におけるパワー半導体素子２１のゲート端子Ｇａにも印加して、パワー半導体素子１１とパワー半導体素子２１とを同時に駆動し、その駆動時における、検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１およびコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１、ならびにシミュレータ回路２０のコレクタ電流Ｉｃ２およびコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２を、それぞれコレクタ電流センサ２Ａ、コレクタ−エミッタ間電圧センサ３Ａ、コレクタ電流センサ２Ｂ、およびコレクタ−エミッタ間電圧センサ３Ｂにより測定するように構成している。

図３、図４に示すように、前記動特性検査装置１は、検査対象回路１０のコレクタ電流センサ２Ａにて測定されたコレクタ電流Ｉｃ１の値と、シミュレータ回路２０のコレクタ電流センサ２Ｂにて測定されたコレクタ電流Ｉｃ２の値とを、リアルタイム（即時的）に比較することにより検査対象回路１０の動特性の一つであるコレクタ電流値の異常の有無を判定するコレクタ電流判定器５、および、検査対象回路１０のコレクタ−エミッタ間電圧センサ３Ａにて測定されたコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１の値と、シミュレータ回路２０のコレクタ−エミッタ間電圧センサ３Ｂにて測定されたコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２の値とを、リアルタイム（即時的）に比較することにより検査対象回路１０の動特性の一つであるコレクタ−エミッタ間電圧値の異常の有無を判定するコレクタ−エミッタ間電圧判定器６を備えている。

コレクタ電流判定器５は、検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１の値とシミュレータ回路２０のコレクタ電流Ｉｃ２の値とを比較して、両値の偏差ΔＩｃを出力する偏差出力用比較器５１と、前記偏差出力用比較器５１からの出力値と、予め設定された前記偏差ΔＩｃの閾値とを比較して検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１値の異常の有無を判定する判定用比較器５２とを有している。
前記偏差出力用比較器５１は、検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１の値が入力される測定対象電流値入力端子５１ａ、シミュレータ回路２０のコレクタ電流Ｉｃ２の値が入力されるシミュレータ回路電流値入力端子５１ｂ、および前記偏差ΔＩｃが出力される偏差出力端子５１ｃ、およびシミュレータ回路２０のコレクタ電流Ｉｃ２の値を補正するゲイン補正器５１ｄを備えており、シミュレータ回路２０のコレクタ電流Ｉｃ２の値を、前記ゲイン補正器５１ｄにより検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１の値と比較可能な値に補正したうえでコレクタ電流判定器５に入力するように構成している。

前記判定用比較器５２は、前記偏差出力用比較器５１から出力された前記偏差ΔＩｃが入力される偏差入力端子５２ａ、予め設定された前記偏差ΔＩｃの閾値が入力される閾値入力端子５２ｂ、および検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１値の異常の有無の判定結果が出力される判定結果出力端子５２ｃを備えている。
なお、前述のように、検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１およびシミュレータ回路２０のコレクタ電流Ｉｃ２を、「Ｖｃｃ２＝Ｖｃｃ１／１００」となるように設定した場合は、前記ゲイン補正器５１ｄを、コレクタ電流Ｉｃ２値を１００倍する補正を行うように構成することで、シミュレータ回路２０のコレクタ電流Ｉｃ２を検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１と比較可能な値に補正することができる。つまり、コレクタ電流Ｉｃ１とコレクタ電流Ｉｃ２とが同じレンジとなるように補正することができる。

また、コレクタ−エミッタ間電圧判定器６は、検査対象回路１０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１の値とシミュレータ回路２０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２の値とを比較して、両値の偏差ΔＶｃｅを出力する偏差出力用比較器６１と、前記偏差出力用比較器６１からの出力値と、予め設定された前記偏差ΔＶｃｅの閾値とを比較して検査対象回路１０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１値の異常の有無を判定する判定用比較器６２とを有している。
前記偏差出力用比較器６１は、検査対象回路１０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１の値が入力される測定対象電流値入力端子６１ａ、シミュレータ回路２０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２の値が入力されるシミュレータ回路電流値入力端子６１ｂ、および前記偏差ΔＶｃｅが出力される偏差出力端子６１ｃ、およびシミュレータ回路２０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２の値のゲインを補正するゲイン補正器６１ｄを備えており、シミュレータ回路２０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２の値を、前記ゲイン補正器６１ｄにより検査対象回路１０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１の値と比較可能な値に補正したうえでコレクタ−エミッタ間電圧判定器６に入力するように構成している。

前記判定用比較器６２は、前記偏差出力用比較器６１から出力された前記偏差ΔＶｃｅが入力される偏差入力端子６２ａ、予め設定された前記偏差ΔＶｃｅの閾値が入力される閾値入力端子６２ｂ、および検査対象回路１０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１値の異常の有無の判定結果が出力される判定結果出力端子６２ｃを備えている。
なお、前述のように、検査対象回路１０とシミュレータ回路２０との間で、「Ｃ２＝Ｃ１／１００」、「Ｌｃ２＝Ｌｃ１」、「Ｖｃｃ２＝Ｖｃｃ１／１００」、「Ｉｃ２＝Ｉｃ１／１００」となるように設定した場合は、前記ゲイン補正器６１ｄを、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２値を１００倍する補正を行うように構成することで、シミュレータ回路２０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２を検査対象回路１０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１と比較可能な値に補正することができる。

以上のように構成される動特性検査装置１においては、検査対象回路１０の動特性を示すコレクタ電流Ｉｃ１およびコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１の検査を、以下のフローにより行う。
図５に示すように、動特性検査装置１は、まず、駆動回路１２により検査対象回路１０のパワー半導体素子１１およびシミュレータ回路２０のパワー半導体素子２１を駆動する（Ｓ０１）。

次に、パワー半導体素子１１・１２の駆動時における、検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１およびコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１といった動特性、ならびにシミュレータ回路２０のコレクタ電流Ｉｃ２およびコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２といった動特性が、それぞれ検査対象回路１０のコレクタ電流センサ２Ａおよびコレクタ−エミッタ間電圧センサ３Ａ、ならびにシミュレータ回路２０のコレクタ電流センサ２Ｂおよびコレクタ−エミッタ間電圧センサ３Ｂにより測定される（Ｓ０２）。

測定された検査対象回路１０の動特性およびシミュレータ回路２０の動特性は、前記コレクタ電流判定器５およびコレクタ−エミッタ間電圧判定器６の偏差出力用比較器５１・６１に入力されて、両回路１０・２０の動特性の偏差が算出される（Ｓ０３）。
具体的には、測定された検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１が偏差出力用比較器５１に入力されるとともに、シミュレータ回路２０のコレクタ電流Ｉｃ２がゲイン補正器５１ｄにより補正されたうえで偏差出力用比較器５１に入力され、両コレクタ電流Ｉｃ１・Ｉｃ２の偏差ΔＩｃが偏差出力用比較器５１にて算出され出力される。
また、測定された検査対象回路１０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１が偏差出力用比較器６１に入力されるとともに、シミュレータ回路２０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２がゲイン補正器６１ｄにより補正されたうえで偏差出力用比較器６１に入力され、両コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１・Ｖｃｅ２の偏差ΔＶｃｅが偏差出力用比較器６１にて算出され出力される。

さらに、偏差出力用比較器５１から出力されたコレクタ電流Ｉｃ１・Ｉｃ２の偏差ΔＩｃおよび前記偏差ΔＩｃの閾値が判定用比較器５２に入力されるとともに、偏差出力用比較器６１から出力されたコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１・Ｖｃｅ２の偏差ΔＶｃｅおよび前記偏差ΔＶｃｅの閾値が判定用比較器６２に入力され、該判定用比較器５２・６２において、偏差ΔＩｃ・ΔＶｃｅとこれらの閾値とが比較され、検査対象回路１０におけるコレクタ電流Ｉｃ１およびコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１の異常の有無が判定される（Ｓ０４）。

前記判定用比較器５２・６２において、前記偏差ΔＩｃ・ΔＶｃｅとこれらの閾値とを比較した際に、前記偏差ΔＩｃ・ΔＶｃｅの少なくとも一方が前記閾値よりも大きく、コレクタ電流Ｉｃ１およびコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１の少なくとも一方に異常があると判定されたときには、判定用比較器５２・６２の判定結果出力端子５２ｃ・６２ｃから異常信号を出力して、即時に検査対象回路１０における動特性の測定を中断する。
このように、検査対象回路１０の測定値とシミュレータ回路２０の測定値とを即時的に（リアルタイムに）比較することで、検査対象回路１０の異常を高精度かつ高速で検出することが可能となり、パワー半導体素子１１が焼損することを防止することができる。

従来では、動特性測定時にパワー半導体素子１１に破損が生じた場合、パワー半導体素子１１が焼損してしまっていたので不良解析を行うことが出来なかったが、本例では、動作不良などの破損が生じたパワー半導体素子１１が焼損する前に検査対象回路１０における動特性の測定を中断することができるので、破損したパワー半導体素子１１の不良解析を行うことができるようになり、不良対策を迅速に行って不良率の低減を図ることが可能となる。

検査対象回路１０における動特性の測定を中断するための構成としては、具体的には、例えば図６に示すような構成とすることができる。
つまり、検査対象回路１０におけるコンデンサ１４の両電極間に強制中断回路１８を設けることができる。

前記強制中断回路１８は、スイッチ１８ａおよび抵抗１８ｂを備えており、前記スイッチ１８ａは判定用比較器５２・６２から異常信号が出力されていない通常時には開いている。
これに対し、判定用比較器５２・６２から異常信号が出力されると前記スイッチ１８ａが閉じ、検査対象回路１０内を流れている電流を強制中断回路１８側へ導き、強制中断回路１８を通じてコンデンサ１４の電荷を抜く。
このように、判定用比較器５２・６２から異常信号が出力されるとスイッチ１８ａを閉じて瞬時にコンデンサ１４の電荷を抜き、パワー半導体素子１１に急峻な立ち上がりの電流が流れて焼損してしまうことを防止している。

この場合、前記スイッチ１８ａとして半導体スイッチを用いることで、パワー半導体素子１１へ流れる電流を特に高速に遮断することができる。
また、コンデンサ１４の電荷を瞬時に抜くためには、前記抵抗１８ｂをできるだけ低抵抗値に設定することが好ましい。

また、パワー半導体素子１１がオン状態からオフ状態へ切り換わるダイオード還流時には、付加インダクタ１５にチャージされている電流がダイオード１６を通じて還流するが、前記スイッチ１８ａをオンすることで、還流している電流をパワー半導体素子１１内のダイオードを通じて強制中断回路１８側へ流して瞬時に消費することが可能となり、パワー半導体素子１１が焼損する前に動特性の測定を中断することができる。

また、本例の動特性検査装置１においては、シミュレータ回路２０のコレクタ電流Ｉｃ２やコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２などのゲインを補正するゲイン補正器５１ｄ・６１ｄを備えているが、図７に示すように、コレクタ電流Ｉｃ２やコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ２などのシミュレータ回路２０からのシミュレータ出力を、検査対象回路１０のコレクタ電流Ｉｃ１やコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１などの測定出力と比較する際に、ゲインを補正するだけでは対応できない場合は、適切な補正を行うことができる伝達特性を備えた補正器７１ｄを具備する判定器７を用いることができる。
なお、前記判定器７は、コレクタ電流判定器５の偏差出力用比較器５１やコレクタ−エミッタ間電圧判定器６の偏差出力用比較器６１と同様の偏差出力用比較器７１、およびコレクタ電流判定器５の判定用比較器５２やコレクタ−エミッタ間電圧判定器６の判定用比較器６２と同様の判定用比較器７２を備えている。

また、図８に示すように、動特性検査装置１の測定対象となる検査対象回路１０がＣＰＵなどを含む低速なデバイスである場合には、シミュレータ回路をソフトウェアにて構成し、ソフトウェア上で動特性検査を行うようにすることもできる。
このように構成した場合は、シミュレータ出力を検査対象回路１０の測定出力と比較可能にする補正をソフトウェア上で容易に行うことができるため、検査対象回路１０の動特性の異常の有無を判定する判定器８に前述のゲイン補正器５１ｄ・６１ｄや補正器７１ｄなどの補正器を動特性検査装置１に備える必要はなくなる。

検査対象回路、ならびに、動特性検査装置のシミュレータ回路、検査対象回路の動特性測定用のセンサ、およびシミュレータ回路の動特性測定用のセンサを示す回路図である。 検査対象回路とシミュレータ回路との各定数を示す図である。 動特性検査装置のコレクタ電流判定器を示すブロック図である。 動特性検査装置のコレクタ−エミッタ間電圧判定器を示すブロック図である。 検査対象回路における動特性の検査フローを示す図である。 検査対象回路における動特性の測定を中断するための構成を示す回路図である。 シミュレータ回路からのシミュレータ出力を検査対象回路の測定出力と比較する際に、ゲインを補正するだけでは対応できない場合に、適切な補正を行うことができる判定器を備えた動特性検査装置を示すブロック図である。 シミュレータ回路をソフトウェアにて構成した動特性検査装置を示すブロック図である。 従来の検査対象回路の動特性検査装置を示す回路図である。 従来の動特性検査装置にて測定される検査対象回路の動特性の波形を示す図である。 パワー半導体素子が破損したときのコレクタ電流の波形を示す図である。

１ 動特性検査装置
２Ａ・２Ｂ コレクタ電流センサ
３Ａ・３Ｂ コレクタ−エミッタ間電圧センサ
５ コレクタ電流判定器
６ コレクタ−エミッタ間電圧判定器
１１・２１ パワー半導体
１２ 駆動回路
１３・２３ 電源装置
１４・２４ コンデンサ
１５・２５ 負荷インダクタ
１６・２６ ダイオード
１８ 強制中断回路
５１・６１ 偏差出力用比較器
５２・６２ 判定用比較器

Claims (2)

1. パワー半導体素子を用いたアナログ回路の動特性検査装置であって、
   検査対象回路と同等の応答特性を有したアナログ回路であるシミュレータ回路と、
   前記検査対象回路の動特性を測定するための検査対象回路用センサと、
   前記シミュレータ回路の動特性を測定するためのシミュレータ回路用センサと、
   検査対象回路用センサからの出力値と、シミュレータ回路用センサからの出力値とを即時的に比較することにより検査対象回路の動特性の異常の有無を判定する判定器と、を備え、
   前記検査対象回路は、
   パワー半導体素子と、
   前記パワー半導体素子のゲート端子に駆動信号を出力する駆動回路と、
   前記パワー半導体素子のコレクタ端子とエミッタ端子との間に接続され、動特性測定用の電圧が充電されるコンデンサと、
   前記コンデンサに電源電圧にて充電を行う電源装置と、
   前記コンデンサにおける電源装置の負極が接続される側の端子と前記パワー半導体素子のエミッタ端子との間に介装される負荷インダクタと、
   前記コンデンサの両電極間に設けられる強制中断回路とを備え、
   前記判定器は、
   検査対象回路用センサからの出力値と、シミュレータ回路用センサからの出力値とを即時的に比較して、両出力値の偏差を出力する偏差出力用比較器と、
   前記比較器による比較の結果得られた検査対象回路用センサからの出力値とシミュレータ回路用センサからの出力値との偏差と、予め設定された閾値とを比較して、検査対象回路の動特性の異常の有無を判定し、前記偏差が前記閾値よりも大きく、検査対象回路用センサからの出力値に異常があると判定したときに異常信号を出力する判定用比較器と、を備え、
   前記強制中断回路は、スイッチおよび抵抗を備えており、前記判定器から前記異常信号が出力されると、前記スイッチが閉じることにより前記コンデンサの電荷を抜くように構成される、
   ことを特徴とする動特性検査装置。
2. 前記シミュレータ回路は、その回路定数が検査対象回路に対して所定倍小さく構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の動特性検査装置。

Images