JP6469953B2 - パワーデバイスのゲート電荷測定方法及びパワーデバイスの特性測定装置 - Google Patents
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Description
Vgs = Vmeas−(Imeas*Rs)、
IG = Imeas−Ip、
但し、Ip = Cp*dVgs/dt、
により補正し、Vgs及びIGを得る。
なお、出願当初の特許請求の範囲の記載は以下の通りである。
請求項1:
パワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性を求める方法であって、
第1と第2の測定条件における2回の直接測定により、第1と第2のゲート電荷特性を取得するステップと、
前記第1と第2のゲート電荷特性を合成して、前記デバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性を求めるステップと
を備えるパワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性を求める方法。
請求項2:
前記第1と第2のゲート電荷特性を取得するステップは、
第1のドレイン電流値と第1のドレイン−ソース電圧値において、第1のゲート電荷特性を測定するステップと、
第2のドレイン電流値と第2のドレイン−ソース電圧値において、第2のゲート電荷特性を測定するステップと
を備える、請求項1に記載の方法。
請求項3:
前記第1のゲート電荷特性は、ゲート電荷の増加に対するゲート−ソース電圧の増加の割合から第1〜第3の区間を備え、
前記第2のゲート電荷特性は、ゲート電荷の増加に対するゲート−ソース電圧の増加の割合から第4〜第6の区間を備え、
前記第1のドレイン電流値は、前記デバイスの仕様上の測定条件のドレイン電流値と等しく、前記第2のドレイン−ソース電圧値は、前記デバイスの仕様上の測定条件のドレイン−ソース電圧値と等しく、
前記合成し、ゲート電荷特性を求めるステップは、
前記第2の区間の始点と終点を求めるステップと、
前記第5の区間の始点と終点を求めるステップと、
前記第1のゲート電荷特性と前記第2のゲート電荷特性に基づいて、1以上の追加の特性を導き出すステップと、
前記第1のゲート電荷特性の1以上の部分と、前記第2のゲート電荷特性の1以上の部分と、前記1以上の追加の特性とを合成するステップと
を備える、請求項2に記載の方法。
請求項4:
前記第2の区間の終点を延伸し、前記第6の区間との第1の交点を求めるステップと、
前記第1の区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間を延伸した区間と、前記第1の交点から先の前記第6の区間の残りの部分とを合成して、パワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える請求項3に記載の方法。
請求項5:
前記第2の区間の終点を延伸し、前記第6の区間との第1の交点を求めるステップと、
前記第3の区間を、前記第1の交点を始点とするように傾きを保ったまま平行にコピーして第7の区間を生成するステップと、
前記第1の区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間を延伸した区間と、前記第7の区間とを合成して、パワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える請求項3に記載の方法。
請求項6:
前記第4の区間を延伸して前記第2の区間につなげるステップと、
前記第2の区間の終点を延伸して前記第6の区間との第1の交点を求めるステップと、
前記第4の区間と、前記第4の区間を延伸した区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間を延伸した区間と、前記第1の交点から先の前記第6の区間の残りの部分とを合成して、パワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える請求項3に記載の方法。
請求項7:
前記第4の区間を延伸して前記第2の区間につなげるステップと、
前記第2の区間の終点を延伸して前記第6の区間との第1の交点を求めるステップと、
前記第3の区間を、前記第1の交点を始点とするように傾きを保ったまま平行にコピーして第7の区間を生成するステップと、
前記第4の区間と、前記第4の区間を延伸した区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間を延伸した区間と、前記第7の区間とを合成して、パワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える請求項3に記載の方法。
請求項8:
前記第4の区間の終点を延伸し、前記第2の区間の始点を延伸して、第1の交点を求めるステップと、
前記第2の区間の終点を延伸して前記第6の区間との第2の交点を求めるステップと、
前記第3の区間を、前記第2の交点を始点とするように傾きを保ったまま平行にコピーして第7の区間を生成するステップと、
前記第4の区間と、前記第4の区間を延伸して前記第1の交点までの区間と、前記第1の交点から前記第2の区間の始点までの区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間を延伸して前記第2の交点までの区間と、前記第7の区間とを合成して、パワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える請求項3に記載の方法。
請求項9:
パワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性を求める方法であって、
第1の測定条件における1回のゲート電荷特性についての直接測定により、第1の特性を取得するステップと、
前記デバイスの第2の特性から、第1の補正値を得るステップと、
前記第1の特性に、前記第1の補正値に基づく修正を加えて、前記デバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性を求めるステップと
を備えるパワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性を求める方法。
請求項10:
前記第2の特性は、前記デバイスの仕様書の記載を用いる、請求項9に記載の方法。
請求項11:
前記第2の特性は、事前に前記デバイスを測定した測定データを用いる、請求項9に記載の方法。
請求項12:
前記第1の特性を取得するステップは、第1のドレイン電流値と第1のドレイン−ソース電圧値において、第1のゲート電荷特性を測定するステップを備え、
前記第2の特性は、前記デバイスのドレイン−ソース電圧対Crss容量特性であり、
前記第1のゲート電荷特性は、ゲート電荷の増加に対するゲート−ソース電圧の増加の割合から第1〜第3の区間を備え、
前記第1のドレイン電流値は、前記デバイスの仕様上の測定条件のドレイン電流値と等しく、
前記第1の補正値を得るステップは、前記第1のドレイン−ソース電圧値と、前記デバイスの仕様上の測定条件のドレイン−ソース電圧値との差に基づいて、前記第2の特性からゲート電荷についての補正値である前記第1の補正値を求めるステップを備え、
前記第1の補正値に基づく修正を加えて、前記ゲート電荷特性を求めるステップは、
前記第3の区間を、前記補正値だけ平行にシフトさせて前記第4の区間を生成するステップと、
前記第1の区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間の終点を前記補正値だけ延伸した区間と、第4の区間とを合成して、パワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える、請求項9〜11のいずれかに記載の方法。
請求項13:
前記第1の特性を取得するステップは、第1のドレイン電流値と第1のドレイン−ソース電圧値において、第1のゲート電荷特性を測定するステップを備え、
前記第2の特性は、前記デバイスのドレイン電流対ゲート−ソース電圧特性であり、
前記第1のゲート電荷特性は、ゲート電荷の増加に対するゲート−ソース電圧の増加の割合から第1〜第3の区間を備え、
前記第1のゲート−ソース電圧値は、前記デバイスの仕様上の測定条件のゲート−ソース電圧値と等しく、
前記第1の補正値を得るステップは、前記第1のドレイン電流値と、前記デバイスの仕様上の測定条件のドレイン電流値との差に基づいて、前記第2の特性から前記第1の補正値を求めるステップを備え、
前記第1の補正値に基づく修正を加えて、前記ゲート電荷特性を求めるステップは、
前記第2の区間を、前記補正値だけ平行にシフトさせて前記第4の区間を生成するステップと、
前記第1の区間と、前記第1の区間の終点を延伸した区間と、第4の区間と、前記第3の区間の一部とを合成して、パワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える、請求項9〜11のいずれかに記載の方法。
請求項14:
3端子のパワーデバイスであるDUTと、
前記DUTの第1の端子と第2の端子とに接続された第1のSMUと、
前記DUTの前記第2の端子と第3の端子とに接続された第2のSMUと
を備える、パワーデバイスの特性の測定装置。
請求項15:
前記第2のSMUは、前記デバイスの仕様上の測定条件のドレイン電流か、前記デバイスの仕様上の測定条件のゲート−ソース電圧かのいずれか一方しか、一度に供給できない請求項14に記載の装置。
請求項16:
前記第2のSMUは、前記DUTの前記第2の端子と前記第3の端子と追加の1組の端子を介して1組のケーブルにより接続され、前記DUTの前記第2の端子と前記第3の端子間の電圧を測定する、請求項14又は15に記載の装置。
請求項17:
前記第2のSMUと前記DUTの前記第3の端子間に、電流負荷デバイスを備え、
前記電流負荷デバイスには、前記電流負荷デバイスに流れる電流を制御する第3のSMUが接続される、請求項14〜16のいずれかに記載の装置。
請求項18:
前記第1のSMUと第2のSMUは、電圧源と、電流源と、電圧測定ユニットと、電流測定ユニットとを備える、請求項14〜16のいずれかに記載の装置。
請求項19:
前記DUTの前記第1の端子は前記DUTのゲート端子であり、前記第2の端子はソース端子であり、前記第3の端子はドレイン端子であり、前記装置は、請求項1〜13のいずれかに記載の方法を実施してパワーデバイスの仕様上の測定条件に基づいたゲート電荷特性を求める、請求項14〜18のいずれかに記載の装置。
請求項20:
前記第1のSMUは、事前に前記DUTの前記第1の端子と前記第2の端子を短絡して測定した第1の補正抵抗値と、事前に前記DUTの前記第1の端子と前記第2の端子を開放して測定した第1の補正電流値とにより、電圧及び電流の測定値を補正する、請求項14〜19のいずれかに記載の装置。
1202 DUT
1204、1208、1210 SMU
1206 電流負荷デバイス
1210、1211、1212、1214、1216、1218、1220、1222 ケーブル
1230 コントローラ
Claims (17)
- パワーデバイスの仕様書に規定されたゲート電圧対ゲート電荷曲線であるゲート電荷特性を、前記仕様書の前記ゲート電荷特性に規定されたドレイン電流及びドレイン−ソース電圧についての測定条件に基づいて求める方法であって、
ドレイン電流及びドレイン−ソース電圧について、前記測定条件を、片方は、ドレイン電流についてだけ前記測定条件を満足し、他方は、ドレイン−ソース電圧についてだけ前記測定条件を満足するような、第1と第2の測定条件における2回の直接測定により、第1と第2のゲート電荷特性を取得するステップと、
前記第1と第2のゲート電荷特性を合成して、前記デバイスの仕様書に規定された前記測定条件に基づいたゲート電荷特性を求めるステップと
を備えるパワーデバイスの仕様書に規定された測定条件に基づいたゲート電荷特性を求める方法。 - 前記第1と第2のゲート電荷特性を取得するステップは、
第1のドレイン電流値と第1のドレイン−ソース電圧値において、第1のゲート電荷特性を測定するステップと、
第2のドレイン電流値と第2のドレイン−ソース電圧値において、第2のゲート電荷特性を測定するステップと
を備える、請求項1に記載の方法。 - 前記第1のゲート電荷特性は、ゲート電荷の増加に対するゲート−ソース電圧の増加の割合から第1〜第3の区間を備え、
前記第2のゲート電荷特性は、ゲート電荷の増加に対するゲート−ソース電圧の増加の割合から第4〜第6の区間を備え、
前記第1のドレイン電流値は、前記デバイスの仕様書に規定された前記測定条件のドレイン電流値と等しく、前記第2のドレイン−ソース電圧値は、前記デバイスの仕様書に規定された前記測定条件のドレイン−ソース電圧値と等しく、
前記合成し、ゲート電荷特性を求めるステップは、
前記第2の区間の始点と終点を求めるステップと、
前記第5の区間の始点と終点を求めるステップと、
前記第1のゲート電荷特性と前記第2のゲート電荷特性に基づいて、1以上の追加の特性を導き出すステップと、
前記第1のゲート電荷特性の1以上の部分と、前記第2のゲート電荷特性の1以上の部分と、前記1以上の追加の特性とを合成するステップと
を備える、請求項2に記載の方法。 - 前記第2の区間の終点を延伸し、前記第6の区間との第1の交点を求めるステップと、
前記第1の区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間を延伸した区間と、前記第1の交点から先の前記第6の区間の残りの部分とを合成して、パワーデバイスの仕様書に規定された前記測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える請求項3に記載の方法。 - 前記第2の区間の終点を延伸し、前記第6の区間との第1の交点を求めるステップと、
前記第3の区間を、前記第1の交点を始点とするように傾きを保ったまま平行にコピーして第7の区間を生成するステップと、
前記第1の区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間を延伸した区間と、前記第7の区間とを合成して、パワーデバイスの仕様書に規定された前記測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える請求項3に記載の方法。 - 前記第4の区間を延伸して前記第2の区間につなげるステップと、
前記第2の区間の終点を延伸して前記第6の区間との第1の交点を求めるステップと、
前記第4の区間と、前記第4の区間を延伸した区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間を延伸した区間と、前記第1の交点から先の前記第6の区間の残りの部分とを合成して、パワーデバイスの仕様書に規定された前記測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える請求項3に記載の方法。 - 前記第4の区間を延伸して前記第2の区間につなげるステップと、
前記第2の区間の終点を延伸して前記第6の区間との第1の交点を求めるステップと、
前記第3の区間を、前記第1の交点を始点とするように傾きを保ったまま平行にコピーして第7の区間を生成するステップと、
前記第4の区間と、前記第4の区間を延伸した区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間を延伸した区間と、前記第7の区間とを合成して、パワーデバイスの仕様書に規定された前記測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える請求項3に記載の方法。 - 前記第4の区間の終点を延伸し、前記第2の区間の始点を延伸して、第1の交点を求めるステップと、
前記第2の区間の終点を延伸して前記第6の区間との第2の交点を求めるステップと、
前記第3の区間を、前記第2の交点を始点とするように傾きを保ったまま平行にコピーして第7の区間を生成するステップと、
前記第4の区間と、前記第4の区間を延伸して前記第1の交点までの区間と、前記第1の交点から前記第2の区間の始点までの区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間を延伸して前記第2の交点までの区間と、前記第7の区間とを合成して、パワーデバイスの仕様書に規定された前記測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備える請求項3に記載の方法。 - パワーデバイスの仕様書に規定されたゲート電圧対ゲート電荷曲線であるゲート電荷特性を、前記仕様書の前記ゲート電荷特性に規定されたドレイン電流及びドレイン−ソース電圧についての測定条件に基づいて求める方法であって、
ドレイン電流について前記測定条件を満足するような第1のドレイン電流値及び第1のドレイン−ソース電圧値である第1の測定条件における1回のゲート電荷特性についての直接測定により、第1のゲート電荷特性である第1の特性を取得するステップと、
ドレイン−ソース電圧について前記測定条件を満足するゲート電荷特性を求めるために、前記デバイスのドレイン−ソース電圧対C rss 容量特性である第2の特性から、前記第1の特性に関する第1の補正値を得るステップと、
前記第1の特性に、前記第1の補正値に基づく修正を加えて、前記デバイスの仕様書に規定された前記測定条件に基づいたゲート電荷特性を求めるステップと
を備え、
前記第1のゲート電荷特性は、ゲート電荷の増加に対するゲート−ソース電圧の増加の割合から第1〜第3の区間を備え、
前記第1の補正値を得るステップは、前記第1のドレイン−ソース電圧値と、前記デバイスの仕様書に規定された前記測定条件の前記ドレイン−ソース電圧値との差に基づいて、前記第2の特性からゲート電荷についての補正値である前記第1の補正値を求めるステップを備え、
前記第1の補正値に基づく修正を加えて、前記ゲート電荷特性を求めるステップは、
前記第3の区間を、前記第1の補正値だけ平行にシフトさせて前記第4の区間を生成するステップと、
前記第1の区間と、前記第2の区間と、前記第2の区間の終点を前記第1の補正値だけ延伸した区間と、第4の区間とを合成して、パワーデバイスの仕様書に規定された前記測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備えるパワーデバイスの仕様書に規定された測定条件に基づいたゲート電荷特性を求める方法。 - パワーデバイスの仕様書に規定されたゲート電圧対ゲート電荷曲線であるゲート電荷特性を、前記仕様書の前記ゲート電荷特性に規定されたドレイン電流及びドレイン−ソース電圧についての測定条件に基づいて求める方法であって、
ドレイン−ソース電圧について前記測定条件を満足するような第1のドレイン電流値及び第1のドレイン−ソース電圧値である第1の測定条件における1回のゲート電荷特性についての直接測定により、第1のゲート電荷特性である第1の特性を取得するステップと、
ドレイン電流について前記測定条件を満足するゲート電荷特性を求めるために、前記デバイスのドレイン電流対ゲート−ソース電圧特性である第2の特性から、前記第1の特性に関する第1の補正値を得るステップと、
前記第1の特性に、前記第1の補正値に基づく修正を加えて、前記デバイスの仕様書に規定された前記測定条件に基づいたゲート電荷特性を求めるステップと
を備え、
前記第1のゲート電荷特性は、ゲート電荷の増加に対するゲート−ソース電圧の増加の割合から第1〜第3の区間を備え、
前記第1の補正値を得るステップは、前記第1のドレイン電流値と、前記デバイスの仕様書に規定された前記測定条件の前記ドレイン電流値との差に基づいて、前記第2の特性から前記第1の補正値を求めるステップを備え、
前記第1の補正値に基づく修正を加えて、前記ゲート電荷特性を求めるステップは、
前記第2の区間を、前記第1の補正値だけ平行にシフトさせて前記第4の区間を生成するステップと、
前記第1の区間と、前記第1の区間の終点を延伸した区間と、第4の区間と、前記第3の区間の一部とを合成して、パワーデバイスの仕様書に規定された前記測定条件に基づいたゲート電荷特性とするステップと
を備えるパワーデバイスの仕様書に規定された測定条件に基づいたゲート電荷特性を求める方法。 - 前記第2の特性は、前記デバイスの前記仕様書の記載を用いる、請求項9又は10に記載の方法。
- 前記第2の特性は、事前に前記デバイスを測定した測定データを用いる、請求項9又は10に記載の方法。
- 3端子のパワーデバイスであるDUTと、
前記DUTの第1の端子と第2の端子とに接続された第1のSMUと、
前記DUTの前記第2の端子と第3の端子とに接続された第2のSMUと
を備え、
前記DUTの前記第1の端子は前記DUTのゲート端子であり、前記第2の端子はソース端子であり、前記第3の端子はドレイン端子であり、
前記パワーデバイスの仕様書に規定された測定条件に基づいたゲート電荷特性を求める場合には、前記第2のSMUを、前記DUTへのドレイン電流の供給及びドレイン−ソース電圧の供給のいずれかに利用することにより、請求項1〜12のいずれかに記載の方法を実施してゲート電荷特性を求める、
パワーデバイスの特性の測定装置。 - 前記第2のSMUは、前記DUTの前記第2の端子と前記第3の端子と追加の1組の端子を介して1組のケーブルにより接続され、前記DUTの前記第2の端子と前記第3の端子間の電圧を測定する、請求項13に記載の装置。
- 前記第2のSMUと前記DUTの前記第3の端子間に、電流負荷デバイスを備え、
前記電流負荷デバイスには、前記電流負荷デバイスに流れる電流を制御する第3のSMUが接続される、請求項13又は14に記載の装置。 - 前記第1のSMUと第2のSMUは、それぞれ、電圧源と、電流源と、電圧測定ユニットと、電流測定ユニットとを備える、請求項13又は14に記載の装置。
- 前記第1のSMUは、事前に前記DUTの前記第1の端子と前記第2の端子を短絡して測定した第1の補正抵抗値と、事前に前記DUTの前記第1の端子と前記第2の端子を開放して測定した第1の補正電流値とにより、電圧及び電流の測定値を補正する、請求項13〜16のいずれかに記載の装置。
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