JP5035700B2 - 逆バイアス安全動作領域測定装置 - Google Patents

Description

この発明はトランジスタ素子の電気的特性を測定するための装置に関し、特に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）およびバイポーラトランジスタの逆バイアス安全動作領域を測定するための装置に関する。

電力の変換および制御を行なうパワースイッチング素子として、ＩＧＢＴ、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）などの半導体スイッチング素子（パワートランジスタ）がある。これらのパワートランジスタは大電力および大電流を取扱うため、その破壊耐量を十分高くする必要がある。この様な素子の信頼性を保障するために、一般に、パワートランジスタ等に対しては、製造工程完了後、素子が所望の仕様値（定格値）を満たしているかの試験が行なわれる。

このパワートランジスタの試験時に測定される性能評価項目の１つに、バイポーラトランジスタおよびＩＧＢＴの逆バイアス安全動作領域（ＲＢＳＯＡ）がある。ＲＢＳＯＡは、ＩＧＢＴ（またはバイポーラトランジスタ）のターンオフ時、ＩＧＢＴ（またはバイポーラトランジスタ）が破壊しないコレクタ−エミッタ間電圧ＶＣＥおよびコレクタ−エミッタ間電流ＩＣＥの最大値が規定する領域である。バイポーラトランジスタを測定対象として、ＲＢＳＯＡを測定する構成の一例が、特許文献１（特開昭６２−３８３７２号公報）に示されている。

この特許文献１に示される構成においては、クランプ回路を用いて、バイポーラトランジスタのターンオフ時のコレクタ電圧をクランプする。駆動負荷として、誘導性負荷（コイル）が用いられ、この誘導性負荷は、主電源に接続される。主電源は、正電極が誘導性負荷を介して測定対象のバイポーラトランジスタのコレクタに接続され、負電極がこのバイポーラトランジスタのエミッタに接続される。

クランプ回路は、クランプ電源と、クランプダイオードと、抵抗素子および容量素子を含む。クランプダイオードは、アノードが測定対象のバイポーラトランジスタのコレクタに接続され、カソードがクランプ電源に接続される。抵抗素子および容量素子は、クランプダイオードのカソードとバイポーラトランジスタのエミッタとの間に、並列に接続され、クランプ電源は、これらの容量素子および抵抗素子と並列に接続される。

測定時においては、測定対象のバイポーラトランジスタのコレクタ電圧（主電源電圧）を高くするまたはベース電流の通電幅を増大させることにより、コレクタ電流を増大させる。そのコレクタ−エミッタ間電圧およびコレクタ電流の軌跡を測定し、安全動作領域を評価する。

また、バイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタ間に逆方向に接続されるダイオードの逆回復試験を行なう構成が、特許文献２（特開２００１−２２８２０１号公報）に示されている。この特許文献２においては、チップ単体のＩＧＢＴおよびダイオードを逆並列に接続し、ＩＧＢＴは、そのゲート（制御電極）に−１５Ｖが印加されて逆バイアス状態に設定される。このＩＧＢＴと直列に、第２ＩＧＢＴチップを接続し、この第２ＩＧＢＴをターンオン、ターンオフおよびターンオン動作させる。第２ＩＧＢＴの２回目のターンオン時に、ダイオードチップがオン状態からオフ状態へ移行し、このダイオードチップに対する逆回復試験が行なわれる。このダイオードチップの逆回復試験時に、スイッチング損失（コレクタ−エミッタ間電圧とコレクタ電流の積）により破壊した測定対象のＩＧＢＴを識別する。この破壊したＩＧＢＴチップを除去し、残りの非破壊状態のＩＧＢＴチップを選択して、ＩＧＢＴモジュールを構成する。

特開昭６２−３８３７２号公報 特開２００１−２２８２０１号公報

コイルなどの誘導性負荷をＩＧＢＴまたはバイポーラトランジスタで駆動する場合、そのターンオフ時に、誘導性負荷によりサージが発生し、コレクタ電圧にサージ電圧が重畳される。上述の特許文献１に示されるクランプ回路は、このサージ電圧を吸収し、コレクタ電圧を所定の電圧レベルにクランプする。このクランプ回路において、ダイオード素子を介してサージ電圧が容量素子に放電される。クランプダイオードがサージ電圧を吸収してオン状態からオフ状態に移行する場合、また、リカバリ電流が逆方向に誘導性負荷に流れる。このダイオード素子の少数キャリアの完全な放出によりリカバリ電流が流れなくなっても、誘導性負荷を流れる電流は、リカバリ電流遮断後においても流れ続けようとする。そのため、再び、被測定素子のＩＧＢＴまたはバイポーラトランジスタのエミッタからコレクタへ逆方向に電流が流れる。

この場合、被測定素子のＩＧＢＴまたはバイポーラトランジスタには、本来電流が流れる方向と逆の方向に電流が流れるため、この逆方向電流によるエミッタ−コレクタ間電圧降下が非常に大きくなる。被測定素子のＩＧＢＴまたはバイポーラトランジスタのエミッタが接地ノードに接続されているため、コレクタ電圧が、負電圧となり、すなわちコレクタ電圧に負のサージ電圧が重畳される。この負のサージ電圧のために、クランプダイオードの破損または測定器の誤動作が生じる。

この負のサージ電圧は、クランプダイオードのリカバリ電流が大きくなるに従って大きくなる傾向がある（誘導性負荷により、リカバリ電流に対する電流が流されるため）。この負のサージ電圧を低減するためには、リカバリ電流の小さなダイオードをクランプダイオードとして使用する必要がある。リカバリ電流を小さくするためには、チップサイズの小さなダイオードを利用する必要がある。しかしながら、チップサイズを小さくすると、そのクランプダイオードは、クランプ動作時に駆動する順方向電流で破壊される状態が生じる可能性がある。また、クランプダイオードは、負のサージ電圧発生時の逆バイアス電圧に耐えられるように逆耐圧を高くする必要がある。しかしながら、このダイオードの耐圧を高くするとリカバリ電流が大きくなる傾向があり、両者はトレードオフの関係にあり、同時に解決するのは困難である。また、この負のサージ電圧が生じた場合、被測定素子のコレクタ−エミッタ間電圧を測定する測定器に逆極性の電圧が印加され、誤動作する可能性がある。

上述の特許文献１においては、この安全動作領域を測定するために、現実に、被測定トランジスタが破壊する電圧／電流点を測定しており、このような測定トランジスタ素子のターンオフ時におけるクランプダイオードと誘導性負荷による負のサージ電圧発生の問題については何ら検討していない。

また、特許文献２においては、ＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間に逆方向に接続されるダイオードの逆回復試験時に、このＩＧＢＴに逆リーク電流が流れることは開示している。正常／不良の判定は、識別ＩＧＢＴのターンオフ時に破壊したかまたは規定値以下の逆方向リーク電流が流れたかに従って正常チップを識別して行い、正常チップのみを使用する。しかしながら、この特許文献２においても、この逆方向ダイオード（フリーホイールダイオード）のリカバリ電流と誘導性負荷による負のサージ電圧発生については何ら考慮していない。この特許文献２に示される構成において、負電圧サージが発生して、トランジスタが破壊された場合、このトランジスタが、安全動作領域外の条件により破壊されたか否かの識別を行うことができず、正確な試験を行なうことができない。

それゆえ、この発明の目的は、被測定素子の破壊を生じさせることなく安全に逆バイアス安全動作領域を測定することのできる装置を提供することである。

この発明の第１の観点に係る逆バイアス安全動作領域測定装置は、測定対象のトランジスタ素子の第１および第２主電極間に逆並列に接続される、このトランジスタ素子の耐圧レベルよりも高い耐圧を有するダイオード素子と、このトランジスタ素子の第１主電極電圧をクランプするクランプ回路とを備える。

この発明の第２の観点に係る逆バイアス安全動作領域測定装置は、クランプ電源と、このクランプ電源の生成する電圧により少なくとも充電されるコンデンサと、トランジスタ素子の第１主電極とクランプ電源との間に接続されるクランプダイオードと、このクランプダイオードとコンデンサとの間にクランプダイオードと同一方向に接続される逆流防止ダイオードとを備える。

トランジスタ素子の第１および第２主電極間に逆方向にダイオード素子を接続することにより、ダイオード素子のターンオフ時、トランジスタ素子を流れる逆方向電流をバイパスすることができ、負のサージ電圧発生を抑制することができる。

また、クランプダイオードとクランプ用コンデンサとの間にクランプダイオードから見て順方向に逆流防止ダイオードを接続することにより、クランプダイオードのリカバリ電流源となるコンデンサから流れる電流の経路を遮断することができ、そこでクランプダイオードのリカバリ電流を遮断することができ、応じて、測定対象のトランジスタ素子に逆方向リーク電流が流れるのを防止することができる。

この発明の実施の形態１に従う逆バイアス安全動作領域測定装置の構成を示す図である。 逆バイアス安全動作領域測定時のコレクタ電流−コレクタ−エミッタ間電圧だけを示す図である。 この発明の実施の形態１に従う測定装置における被測定素子のターンオン時の電流の流れる経路を示す図である。 この発明の実施の形態１に従う測定装置における被測定素子のターンオフ移行時の電流が流れる経路を示す図である。 被測定素子遮断後の電流が流れる経路を示す図である。 クランプダイオードのリカバリ動作時の電流が流れる経路を示す図である。 このリカバリ動作後の逆方向電流が流れる経路を示す図である。 被測定素子に対する逆流防止ダイオードが接続されていない場合の測定回路の電流および電圧波形を示す図である。 図１に示す測定回路における電流および電圧波形を示す図である。 この発明の実施の形態２に従う逆バイアス安全動作領域測定装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態３に従う測定装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態４に従う測定装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態５に従う測定装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態６に従う測定装置の構成を示す図である。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う逆バイアス安全動作領域測定装置の構成を示す図である。図１において、被測定素子１に対し、逆バイアス安全動作領域測定回路２が接続される。被測定素子１は、たとえばベアチップ状態のＩＧＢＴ４が構成される。被測定素子１は、ＩＧＢＴではなくバイポーラトランジスタであってもよく、ベアチップ状態で、逆バイアス安全動作領域の測定を行うことが可能な素子であればよい。以下の説明においては、被測定素子１として、ＩＧＢＴ４が示されるが、バイポーラトランジスタであってもよいため、単に被測定素子１と称す。

この被測定素子１がベアチップ状態で、測定回路２により、逆バイアス安全動作領域が測定される。この測定回路２は、主電源１３と、主電源１３と被測定素子１のコレクタ端子の間に接続される誘導性負荷（Ｌ負荷）１２と、主電源１３と並列に接続されるコンデンサ１４を含む。主電源１３は、正電極が誘導性負荷１２に接続される。コンデンサ１４は、たとえば電解コンデンサで構成され、大きな容量値を有し、主電源１３の電源電圧（ＶＣＣ）を安定化する。

誘導性負荷１２は、たとえばコイルで構成される。この誘導性負荷１２を用いることにより、被測定素子１のターンオフ時にサージ電圧を発生させる。ＩＧＢＴおよびバイポーラトランジスタなどのパワートランジスタは、実使用時、モータ等の誘導性負荷を駆動する用途に向けられることが多く、その実使用時の状況に合わせる。

測定回路２は、さらに、被測定素子１のコレクタ電圧をクランプするクランプ回路１０と、被測定素子１外部にコレクタ−エミッタ間に逆並列に接続されるダイオード素子８を含む。このダイオード素子８は、アノードが被測定素子１のコレクタに接続され、カソードが被測定素子１のエミッタに接続される。クランプ回路１０は、クランプ電源１６と、被測定素子１のコレクタとクランプ電源１６の間に順方向に接続されるクランプダイオード１５と、クランプ電源１６と並列にクランプダイオード１５と接地ノードとの間に接続されるコンデンサ１７とを含む。このコンデンサ１７はクランプ電源１６の電圧を安定化するために用いられる。クランプダイオート１５は、アノードが被測定素子１のコレクタに接続され、カソードがクランプ電源１６の正電極に接続される。

ダイオード素子８は、被測定素子１のターンオフ時に逆バイアス状態に設定されるため、この被測定素子１の耐圧よりも大きな耐圧を有する。ダイオード素子８は、被測定素子１と別のチップで構成され、この測定時において被測定素子１のコレクターエミッタ間に逆並列にプローブ等を用いて半固定的に接続され、被測定素子１の実使用時または測定完了後には被測定素子１と分離される。

クランプ回路１０により、被測定素子１のコレクタ電圧は、クランプ電源１６の電圧とクランプダイオード１５の順方向降下電圧の和の電圧レベルにその上限値がクランプされる。クランプ電源１６が生成する電圧は、主電源１３が生成する電圧よりも高い電圧レベルに設定され、常時、主電源からクランプ回路１０に電流が流れるのが防止される。

測定回路２は、測定装置本体に含まれ、この測定装置は、電流センサＣＴを含み、被測定素子１のコレクタを流れる電流が検出され、コレクタ−エミッタ間電流ＩＣＥが測定される。また、図示しない測定装置本体において電圧計が配置され、図示しないプローブを用いてこの被測定素子１のコレクタ−エミッタ間電圧が測定される。

通常の逆バイアス安全動作領域測定時においては、図示しない測定装置本体に含まれるゲートドライバからパルス状の駆動信号を与え、被測定素子１をオン状態に駆動し、誘導性負荷１２を介して主電源１３から被測定素子に電流を流す。この被測定素子１のコレクタ−エミッタ間に流れる電流は、ゲートドライバからの被測定素子１の制御電極（ゲート）に与えられる駆動信号のパルス幅に比例する。この駆動信号のパルス幅を調整し、被測定素子１を介して流れる電流が所定の大きさの電流（たとえば定格電流値）に到達すると、被測定素子１の駆動信号を、例えば逆バイアス状態のオフ状態に設定し、被測定素子１をオフ状態に駆動する。この被測定素子１がオン状態からオフ状態に転移する場合、その主電極（コレクタおよびエミッタ電極）に流れる電流は、瞬間的に０Ａ（アンペア）に低下するのではなく、減衰しつつ０Ａに到達する。このとき、コレクタ電圧がクランプ回路１０によりクランプ電圧で固定されており、誘導性負荷１２に電流が流れている間、被測定素子１のコレクタ電圧は、クランプ回路１０のクランプ電圧にクランプされる。したがって、通常の逆バイアス安全動作領域測定時の被測定素子１のターンオフ時には、図２に示すようなＩ−Ｖ波形（リサージュ波形）が得られる。

図２において、縦軸にコレクタ電流ＩＣＥを示し、横軸にコレクタ−エミッタ間電圧ＶＣＥを示す。このリサージュ波形から、コレクタ電流ＩＣＥの最大値（たとえば定格値）およびコレクタ−エミッタ間電圧ＶＣＥの最大値（たとえば定格電圧）で規定される領域ＲＧが、逆バイアス安全動作領域ＲＢＳＯＡ内に存在するかを識別することができる。次に、この発明の実施の形態１に従う測定回路の負電圧サージの吸収について、各々、電流が流れる経路を示す図３から７を参照して説明する。

図３に示すように、被測定素子１がオン状態のときには、誘導性負荷１２を介して被測定素子１のコレクタ−エミッタ間に電流Ｉが流れる。

次に、被測定素子１がオン状態からオフ状態へ移行する場合、図４に示すように、被測定素子１の主電極間（コレクターエミッタ間）に流れる電流が減衰し始めるものの、誘導性負荷１２に蓄積されたエネルギにより、同じ大きさの電流が流れ続けようとする。したがって、誘導性負荷１２を流れる電流Ｉのうち、被測定素子１を流れる電流Ｉ１が電流Ｉより低下した分だけ、クランプ回路１０に分流される。すなわち、クランプダイオード１５がオン状態となり、電流Ｉ２によりコンデンサ１７が充電される。

次いで、図５に示すように、被測定素子１が完全にオフ状態となり、その主電極間の電流経路が遮断されると、誘導性負荷１２に流れる電流Ｉは、すべてクランプ回路１０を流れ、クランプダイオード１５を介してコンデンサ１７が充電される。

クランプ回路１０のクランプ電圧が、主電源１３の電圧ＶＣＣよりも高いため、誘導性負荷１２を介して流れる電流が、一定の割合で減衰し、一旦０Ａとなる。この後、図６に示すように、クランプダイオード１５のリカバリ特性により、リカバリ電流がクランプ電源１６の正電極から流れ、誘導性負荷１２を介して主電源１３の正電極に流れる。このとき、クランプダイオード１５の少数キャリアが完全になくなると、クランプダイオード１５のカソード−アノード間に流れる電流が遮断される。

しかしながら、誘導性負荷１２に流れる電流は、その自己誘導により、クランプダイオード１５の遮断後もさらに流れ続けようとする。このとき、図７に示すように、誘導性負荷１２に流れる電流により、ダイオード素子８が順方向バイアスされてオン状態となり、誘導性負荷１２を流れる電流が、接地ノードからダイオード素子８を介して主電源１３に流れ、被測定素子１のエミッタ−コレクタ間には電流は流れない。このとき、ダイオード素子８は順方向に接続されてオン状態となっており、その順方向降下電圧は、被測定素子１のエミッタ−コレクタ間逆バイアス状態の電圧降下量に比べて十分小さく、負のサージ電圧発生を抑制することができ、クランプダイオード１５の破損および電流センサＣＴに結合される図示しない測定器における誤動作を防止することができる。また、被測定素子１においては、ＩＧＢＴ４のエミッタ−コレクタ間に逆方向に電流が流れるのが抑制され、被測定素子１の破壊等を防止することができる。

また、ダイオード素子８は、被測定素子１がターンオフ状態のとき、大きな被測定素子のコレクタ−エミッタ間電圧ＶＣＥが逆方向に印加されるものの、被測定素子１の耐圧よりも十分大きな耐圧を有しており、接合破壊は防止される。

図８は、ダイオード素子８が設けられていない場合の電流および電圧波形を示す図である。図８において、横軸に時間軸を取り、左縦軸に電圧軸を取り、右縦軸に電流軸を取る。直線ＣＩは、被測定素子１として、ＩＧＢＴ４が用いられた場合のコレクタ−エミッタ間電圧ＶＣＥを示し、直線ＣＩＩは、被測定素子１のＩＧＢＴの主電極（コレクタ）に流れる電流を示し、直線ＣＩＩＩが、クランプダイオード１５を流れる電流を示す。

この図８に示すように、ＩＧＢＴのターンオフ時、ＩＧＢＴ４の主電極を流れる電流が低下するにつれて、クランプダイオード１５を流れる電流は、一旦増加した後そのリカバリ電流により負の方向に変化する。このとき、ＩＧＢＴ４のコレクタ電圧が、接地電圧ＧＮＤ（０Ｖ）よりも低い負電圧レベルまで低下し、負のサージ電圧が発生する。この負のサージ電圧に従ってＩＧＢＴの主電極間（コレクターエミッタ間）に電流が逆方向に流れる（マイナス電流）。この後、また、誘導性負荷の電流によりＩＧＢＴ４のコレクタ電流が正の方向に流れ。コレクタ電圧が上昇する。このコレクタ電圧は、振動を繰り返した後、定常状態に復帰する。

図９は、この発明の実施の形態１に従う測定回路の電流および電圧波形を示す図である。図９においても、横軸に時間軸を取り、左縦軸に電圧軸を取り、右縦軸に電流軸を取る。直線ＣＩ、ＣＩＩおよびＣＩＩＩは、図８に示す曲線と同じパラメータを示し、すなわち、曲線ＣＩは、ＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間電圧を示し、曲線ＣＩＩは、ＩＧＢＴの主電極間を流れる電流であり、曲線ＣＩＩＩは、クランプダイオード１５を流れる電流を示す。

この図９に示すように、ＩＧＢＴのターンオフ時、直線ＣＩＩで示すＩＧＢＴの主電極電流が低下するにつれ、クランプダイオード１５を流れる電流が増大し、次いでリカバリ電流が発生する（直線ＣＩＩＩ）。このクランプダイオード１５にリカバリ電流が生じても、直線ＣＩおよびＣＩＩで示すコレクタ−エミッタ間電圧およびコレクタ電流においては、瞬間的に、その逆方向の曲線部分で示すように負電圧パルスおよび主電極電流が発生するものの、大きな負電圧のサージは発生していない。ＩＧＢＴ４のコレクタ電圧は、誘導性負荷１２により、そのリンギングが大きくなるものの、負電圧にまで到達することはなく、コレクタ−エミッタ間の逆方向電流を十分に抑制でき、負のサージ電圧発生を抑制していることが明確に見られる。

以上のように、この発明の実施の形態１に従えば、被測定素子の主電極間に逆並列にダイオード素子を接続しており、被測定素子ターンオフ後のコレクタの負のサージ電圧を抑制することができ、測定時の誤動作、および被測定素子の破壊およびクランプダイオードの破壊を抑制することができる。

［実施の形態２］
図１０は、この発明の実施の形態２に従う逆バイアス安全動作領域測定装置の構成を示す図である。この図１０に示す測定回路２は、以下の点で、図１に示す測定回路１とその構成が異なる。すなわち、被測定素子１のコレクタ−エミッタ間に逆方向に接続されるダイオード素子として、ショットキーダイオード１８が用いられる。この図１０示す測定回路２の他の構成は、図１に示す測定回路の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。

ショットキーダイオード１８は、金属と半導体との間のショットキーバリアを利用して整流を行う素子であり、ＰＮダイオードに比べて、その接合容量は小さく、リカバリ電流を十分小さくすることができる。したがって、図７に示す状態で、ショットキーダイオード１８を介して電流が流れた後、主電源１３の電源電圧ＶＣＣの影響により、ショットキーバリアダイオード１８から容量性負荷１２を介して流れる電流が一旦０Ａとなった後、瞬間的にリカバリ電流が流れ、この被測定素子１のコレクタ電圧に正のサージが発生することが考えられ、測定が不安定となることが考えられる。しかしながら、ショットキーダイオード１８は、そのリカバリ電流は十分小さく、このような正のサージ電圧発生を抑制でき、図９に示すコレクタ電圧の振動を小さくすることができ、安定に測定を行なうことができる。

なお、このショットキーダイオード１８の耐圧は、被測定素子１の耐圧よりも十分大きくされる。また、この逆並列ダイオードとしては、ショットキーダイオード１８ではなくても、リカバリ電流の小さなダイオード、すなわち、低リカバリダイオードであれば、利用可能である。

以上のように、この発明の実施の形態２に従えば、被測定素子のコレクタ−エミッタ間に逆並列に低リカバリダイオードを接続しており、この逆並列ダイオードのオン状態からオフ状態移行時のリカバリ電流を低減することができ、正のサージが発生するのを抑制でき、安定な測定を実現することができる。

［実施の形態３］
図１１は、この発明の実施の形態３に従う測定回路の構成を示す図である。図１１においては、被測定素子１のコレクタ−エミッタ間には、ダイオード素子は設けられない。一方、クランプ回路１０において、クランプダイオード１５のカソードとクランプコンデンサ１７の間に順方向にダイオード２０が接続される。すなわち、ダイオード２０は、アノードがクランプダイオード１５のカソードに接続され、そのカソードがコンデンサ１７の正電極に接続される。この図１１に示す測定回路の他の構成は、図１に示す測定回路の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。

負のサージ発生の原因となるクランプダイオード１０のリカバリ電流のほとんどは、クランプコンデンサ１７から供給される。したがって、このダイオード２０を、クランプダイオード１５とクランプコンデンサ１７間に順方向に接続することにより、クランプコンデンサ１７からクランプダイオード１５に供給される電流が遮断される。このとき、クランプダイオード１５のリカバリ電流は、クランプ電源１６の正電極を通過して与えられる。しかしながら、クランプ電源１６は、内部抵抗があり、その内部抵抗の電圧降下の影響により、リカバリ電流を十分低く抑制することができる。

ダイオード２０のアノードは、クランプ電源１６の正電極と同電位であり、カソード電極は、クランプコンデンサ１７の正電極と同一電位である。また、クランプ電源１６の正電極とクランプコンデンサ１７の正電極も、ほとんど同一電位である。したがって、この逆流防止ダイオード２０には、小さな逆バイアス電圧しか印加されないため、定格電圧の低いダイオードを用いても十分にクランプダイオードのリカバリ電流を抑制する効果を得ることができる。

以上のように、この発明の実施の形態３に従えば、クランプ回路においてクランプダイオードとクランプコンデンサの間に順方向にダイオードを接続している。したがって、クランプダイオードのリカバリ電流を抑制でき、このリカバリ電流が原因となる負のサージ電圧が、被測定素子１のコレクタに発生するのを防止することができる。

［実施の形態４］
図１２は、この発明の実施の形態４に従う逆バイアス安全動作領域測定装置の構成を示す図である。図１２に示す測定装置は、以下の点で、図１１に示す測定装置とその構成が異なる。すなわち、測定回路２内のクランプ回路１０において、逆流防止ダイオード２０と並列に、クランプダイオード１５のカソードとクランプコンデンサ１７の正電極の間に抵抗素子２２が接続される。この図１２に示す測定装置の他の構成は、図１１に示す測定装置の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。

図１２に示す測定回路２において、被測定素子１がターンオフした後、クランプダイオード１５がリカバリ動作する。このリカバリ動作時、クランプコンデンサ１７からクランプダイオード１５へ電流が流れる場合、抵抗素子２２を介してクランプダイオード１５へ電流を供給する。このとき、抵抗素子２２の抵抗値により電圧降下が生じ、クランプダイオード１５に注入されるリカバリ電流のエネルギが、抵抗素子２２における電圧降下により消費される。したがって、クランプダイオード１５のリカバリ電流が抑制され、応じて被測定素子１のコレクタ電位の負のサージを抑制することができる。

なお、抵抗素子２２の抵抗値は、クランプ電源１６の内部抵抗よりも小さくして、リカバリ電流をクランプコンデンサ１７から供給する。これにより、クランプ電流がクランプ電源１６の電流容量を超えて供給されてクランプ電源１６が破壊されるのを防止することができる。

以上のように、この発明の実施の形態４においては、クランプ回路において、クランプコンデンサとクランプダイオードの間に互いに並列に逆流防止ダイオードおよび抵抗素子を接続している。従って、クランプダイオードのリカバリ電流を抑制でき、応じて負のサージの発生を抑制することができる。また、抵抗素子の抵抗値をクランプ電源の内部抵抗よりも小さくすることにより、クランプ電源の電流容量を超えて電流が流れるのを抑制でき、クランプ電源の破壊を防止することができる。

［実施の形態５］
図１３は、この発明の実施の形態５に従う逆バイアス安全動作領域測定装置の構成を示す図である。図１３に示す測定装置は、図１２に示す測定装置と以下の点で、その構成が異なる。すなわち、クランプ回路１０において、逆流防止ダイオード２０に接続されるクランプコンデンサ１７と別に、抵抗素子２２と接地ノードの間に第２のクランプコンデンサ２４を設ける。図１３に示す測定回路２の他の構成は、図１２に示す測定回路２の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。

クランプコンデンサ１７の容量値よりも、第２のクランプコンデンサ２４の容量値を小さくする。したがって、クランプダイオード１５に対するリカバリ電流が、この第２のクランプコンデンサ２４から抵抗素子２２を介して流れるとき、流れる電流量をより小さくすることができ、応じて、被測定素子１のコレクタに負のサージが発生するのを抑制することができる。また、実施の形態４と同様の効果を得ることができる。

［実施の形態６］
図１４は、この発明の実施の形態６に従う逆バイアス安全動作領域測定装置の構成を示す図である。この図１４に示す測定回路２は、以下の点で、図１３に示す測定回路の構成と異なる。すなわち、クランプ回路１０において、抵抗素子２２とダイオード２６の直列体が、クランプダイオード１５のカソードと接地ノードの間に接続される。ダイオード２６は、カソードがクランプダイオード１５のカソードに接続され、アノードが抵抗２２に接続される。図１４に示す測定回路２の他の構成は、図１３に示す測定回路２の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。

抵抗素子２２の抵抗値は、先の実施の形態４および５と同様、クランプ電源１６の内部抵抗よりも小さな抵抗値に設定される。この図１４に示す構成において、クランプ電源１６から抵抗２２に流入する電流を、ダイオード２６により遮断する。クランプダイオード１５のリカバリ動作時においては、リカバリ電流が抵抗２２からダイオード２６を介してクランプダイオード１５へ供給される。この場合、図１２および図１３に示す構成と同様、抵抗素子２２の電圧降下によりリカバリ電流を小さくすることができる。また、抵抗素子２２にはクランプコンデンサ（１７または２４）が接続されていないため、図１３に示す実施の形態５の構成に比べて、さらに、クランプダイオード１５のリカバリ電流を低減することができる。

以上のように，この発明の実施の形態６においては、クランプダイオードのリカバリ電流を、逆流防止ダイオードにより抑制するとともに、抵抗素子およびダイオードを介して供給している。従って、クランプダイオードのリカバリ電流をより低減することができ、被測定素子１のコレクタに負のサージが発生するのをより抑制することができる。

この発明に係る逆バイアス安全動作領域測定装置は、バイポーラトランジスタまたはＩＧＢＴなどのバイポーラ動作をするパワートランジスタの逆バイアス安全動作領域を測定する装置に適用することにより、被測定素子およびクランプダイオードの破壊を生じることなく、正確な測定を行なうことができる。

１ 被測定素子、２ 測定回路、４ ＩＧＢＴ、８ ダイオード素子、１２ 誘導性負荷、１３ 主電源、１４ 主電源コンデンサ、１５ クランプダイオード、１６ クランプ電源、１７ クランプコンデンサ、１８ ショットキーダイオード、２０ 逆流防止用ダイオード、２２ 抵抗素子、２４ 第２のクランプコンデンサ、２６ ダイオード。

Claims (6)

1. 第１および第２の主電極と制御電極とを有するトランジスタ素子の逆バイアス安全動作領域を測定するための装置であって、
   前記トランジスタ素子の第１および第２の主電極の間に逆並列に接続される、前記トランジスタ素子の耐圧よりも高い耐圧を有するダイオード素子、および
   前記トランジスタ素子の第１主電極の電圧をクランプするクランプ回路を備える、逆バイアス安全動作領域測定装置。
2. 前記ダイオード素子は、逆回復電流の小さなダイオード素子である、請求項１記載の逆バイアス安全動作領域測定装置。
3. 第１および第２の主電極と制御電極とを有するトランジスタ素子の逆バイアス安全動作領域を測定するための装置であって、
   クランプ電源、
   前記クランプ電源の生成する電圧により充電されるクランプコンデンサ、
   前記トランジスタ素子の第１の主電極と前記クランプ電源との間に接続されるクランプダイオード、および
   前記クランプダイオードと前記コンデンサとの間に前記クランプダイオードと同一方向に接続される逆流防止ダイオードを備える、逆バイアス安全動作領域測定装置。
4. 前記逆流防止ダイオードと並列に接続される抵抗素子をさらに備える、請求項３記載の逆バイアス安全動作領域測定装置。
5. 前記クランプ電源と並列に接続される抵抗および第２コンデンサの直列体をさらに備える、請求項３記載の逆バイアス安全動作領域測定装置。
6. 前記クランプ電源と並列に接続される抵抗および第２ダイオードの直列体をさらに備え、前記第２ダイオードは、前記クランプ電源に対して逆方向に接続される、請求項３記載の逆バイアス安全動作領域測定装置。

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