JPH08129051A - 素子特性測定装置及び素子特性測定方法 - Google Patents

素子特性測定装置及び素子特性測定方法

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JPH08129051A
JPH08129051A JP29052694A JP29052694A JPH08129051A JP H08129051 A JPH08129051 A JP H08129051A JP 29052694 A JP29052694 A JP 29052694A JP 29052694 A JP29052694 A JP 29052694A JP H08129051 A JPH08129051 A JP H08129051A
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JP
Japan
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terminal
voltage
terminals
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JP29052694A
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English (en)
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Iwao Oki
巌 沖
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Tektronix Japan Ltd
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Sony Tektronix Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】流れ込む電流に関係なく出力端子の電位を正確
に基準電位に維持することが可能な素子特性測定装置を
提供すること。 【構成】出力増幅器10と、該出力増幅器の出力に応じ
て出力電圧を発生する出力端子18と、電圧検出端子2
0と、該電圧検出端子の電圧を検出する電圧検出用緩衝
増幅器30と、該緩衝増幅器の出力電圧と検出基準電位
との間の分圧出力を上記出力増幅器の入力端に帰還する
帰還回路R1、R2と、基準電位検出端子26と、該基準
電位検出端子の電位を検出し、上記検出基準電位を出力
する基準電位検出用緩衝増幅器28とを有し、更に、上
記出力端子と基準電位源との間に接続された第1スイッ
チ手段39と、上記電圧検出用緩衝増幅器の出力端と上
記基準電位検出用緩衝増幅器の入力端との間に接続され
た第2のスイッチ手段38とを具え、上記第1及び第2
スイッチ手段を同時に導通状態とする基準電位動作モー
ドを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体等の被測定素子
の特性を測定する素子特性測定装置及び素子特性測定方
法に関する。
【0002】
【従来技術】図3は、従来の素子特性測定装置の一例を
示すブロック図である。出力増幅器10は、マイクロ・
プロセッサ(μP)からの制御データを受けるデジタル
・アナログ変換器12からの出力電圧及び帰還電圧に応
じた出力電圧を発生する。この出力増幅器の出力電圧
は、緩衝増幅器14及び電流検出抵抗器16を介して出
力端子(Force)18から出力される。出力端子18は、
電圧検出端子(Sense)20と共に被測定素子22の一端
に共通接続されている。被測定素子22の他端は、基準
電位源端子(Ground Return)24及び基準電位検出端子
(Ground Return Sense)26に接続されている。基準電
位検出端子26は、基準電位検出用緩衝増幅器28の入
力端に接続され、この基準電位検出用緩衝増幅器28の
出力電位がこの素子特性測定装置の基準電位となる。ま
た、被測定素子22の一端の電圧は、電圧検出端子20
を介して電圧検出用緩衝増幅器30の入力端子に供給さ
れ、この電圧検出用緩衝増幅器30の出力電圧が被測定
素子22の一端の電圧値を正確に表している。この電圧
検出用緩衝増幅器30の出力端と基準電位検出用緩衝増
幅器28の出力端との間には、抵抗分圧回路R1及びR2
が接続されており、この分圧出力が出力増幅器10の反
転入力端に帰還されている。また、電圧検出用緩衝増幅
器30の出力は、アナログ・デジタル変換器32により
デジタル信号(電圧検出信号)に変換され、本装置を制
御しているマイクロ・プロセッサ(図示せず)に送られ
る。また、電流検出用抵抗器Rsの両端間の電圧は、差
動増幅器34により検出され、この検出出力はアナログ
・デジタル変換器36によりデジタル信号(電流検出信
号)に変換され、マイクロ・プロセッサに送られる。こ
のような素子特性測定装置は、電圧又は電流を供給して
電流又は電圧を夫々測定できることから、SMU(Sourc
e Measurement Unit)と呼ばれることもある。
【0003】以上の構成により、マイクロ・プロセッサ
は、デジタル・アナログ変換器への電圧制御データを調
整することにより、被測定素子22の一端に印加する電
圧を制御し、その時流れる電流値を電流検出信号のデー
タ(Iデータ)により及びその時の電圧値を電圧検出信
号のデータ(Vデータ)により測定できる。この時の測
定電圧の基準となる電位が基準検出用緩衝増幅器から出
力される基準検出電位である。なお、基準電位源端子2
4に直結された基準電位源(接地端)を基準電位として
使用しないのは、精密測定を行う場合には、電流が流れ
込むことにより導線等の微小抵抗による僅かな電圧降下
も無視できなくなるからであり、高入力抵抗を有する緩
衝増幅器28により基準電位を検出し、これを基準電位
とすることにより高精度の測定を実現しているのであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図3の素子特性測定装
置(SMU)を複数個使用して複数の端子を有する被測
定素子の各端子に接続し、特性を測定する場合がある。
この測定の一例を図4に示す。図4では、3個のSMU
40−1、40−2及び40−3を使用し、被測定素子
であるトランジスタ22のコレクタ、ベース及びエミッ
タに夫々出力端子18及び電圧検出端子20を接続して
いる。また、3個のSMUの基準電位源端子24及び基
準電位検出端子26は、総てが直結され、基準電位を共
通にしている。このように結線すると、各SMUを適当
に制御することにより、エミッタ接地、ベース接地、コ
レクタ接地等の種々の測定を結線を変更することなく容
易に行うことができる。
【0005】しかし、例えば、エミッタ接地の測定をす
るためにSMU40−3の出力を基準電位(0V)に設
定し、仮想的な接地端子として利用した場合、SMU4
0−3に流れ込む電流が増加すると、SMU40−3の
出力電位を0Vに維持することが困難になり、この電位
の誤差がそのまま測定誤差に反映する結果となる。ま
た、大電流が流れ込むと回路素子が損傷を受ける虞もあ
る。
【0006】よって、本発明の目的は、流れ込む電流に
関係なく出力端子の電位を正確に基準電位に維持するこ
とが可能な素子特性測定装置を提供することである。
【0007】本発明の他の目的は、複数の端子を有する
被測定素子の2以上の端子に素子特性測定装置を接続
し、基準電位を確実に一定に維持した正確な測定を容易
に行うことが可能な素子特性測定方法を提供することで
ある。
【0008】
【課題を解決する為の手段】本発明の素子特性測定装置
は、出力増幅器と、該出力増幅器の出力に応じて出力電
圧を発生する出力端子と、電圧検出端子と、該電圧検出
端子の電圧を検出する電圧検出用緩衝増幅器と、該緩衝
増幅器の出力電圧と検出基準電位との間の分圧出力を上
記出力増幅器の入力端に帰還する帰還回路と、基準電位
検出端子と、該基準電位検出端子の電位を検出し、上記
検出基準電位を出力する基準電位検出用緩衝増幅器とを
有し、更に、上記出力端子と基準電位源との間に接続さ
れた第1スイッチ手段と、上記電圧検出用緩衝増幅器の
出力端と上記基準電位検出用緩衝増幅器の入力端との間
に接続された第2のスイッチ手段とを具え、上記第1及
び第2スイッチ手段を同時に導通状態とする基準電位動
作モードを有することを特徴とする。
【0009】本発明の素子特性測定方法によれば、上記
の素子特性測定装置を、複数の端子を有する被測定素子
の2以上の端子の各々に1つずつ対応させ、上記素子特
性測定装置の上記出力端子及び電圧検出端子を上記被測
定素子の対応する端子に共通接続し、これらの素子特性
測定装置間において、上記基準電位源同士を相互接続
し、かつ上記基準電位検出用緩衝増幅器の入力端同士を
接続し、これらの素子特性測定装置の何れか1つを上記
基準電位動作モードに設定することを特徴とする。
【0010】
【実施例】図1は、本発明による素子特性測定装置(S
MU)の好適実施例の構成を示すブロック図である。図
1では、図3の要素に対応するものには同一の参照符号
を付している。図3の従来の構成と異なる点は、2つの
リレー・スイッチ38及び39の追加である。リレー・
スイッチ38は、電圧検出用緩衝増幅器30の出力端と
基準電位検出用緩衝増幅器28の入力端との間に接続さ
れ、もう1つのリレー・スイッチ39は、出力端子18
と基準電位源(すなわち、基準電位源端子24)に接続
されている。これらの2つのリレー・スイッチ38及び
39は、マイクロ・プロセッサ(図示せず)により制御
され、基準電位動作モードに設定されることにより、同
時に導通状態となる。この基準電位動作モードに設定す
るのは、複数のSMUの出力端子及び電圧検出端子を、
複数の端子を有する被測定素子(DUT)の対応する端
子に夫々接続し、その中の1つのSMUを基準電位源と
して動作させたい場合である。したがって、図1におい
て、出力端子18及び電圧検出端子20は、対応するD
UTの端子に共通接続され、基準電位源端子24は、他
のSMUの基準電位源端子に接続され、基準電位検出端
子26は、他のSMUの基準電位検出端子に接続され
る。その他の部分に関しては、図3の回路構成と同様な
ので、説明は省略する。マイクロ・プロセッサは、リレ
ー・スイッチ38及び39を同時に導通させて基準電位
動作モードに設定すると共にDAC12に供給する制御
データを調整してDAC12の出力電圧を0Vに設定す
る。
【0011】図2は、図1の素子特性測定装置(SM
U)を3つ使用し、被測定素子(DUT)であるトラン
ジスタ22の測定をする場合の回路を示している。トラ
ンジスタ22のエミッタ、ベース及びコレクタには、夫
々に対応するSMUの出力端子及び電圧検出端子が接続
される。これら3つのSMU42−1、42−2、及び
42−3において、各基準電位源端子24が共通接続さ
れ、各基準電位検出端子26が共通接続されている。ま
た、図4の場合と異なり、これらの基準電位源端子24
と基準電位検出端子26は接続されていない。この理由
は次のとおりである。つまり、図1の回路が図2の42
−3のSMUであると仮定した場合、エミッタ接地の測
定をするためには、リレー・スイッチ38及び39を導
通させて基準電位動作モードに設定する。すると、SM
U42−3の出力端子18がリレー・スイッチ39を介
して基準電位源に接続される。この場合に、基準電位源
端子24と基準電位検出端子26が接続されていると、
大電流が基準電位源に流れ込んだときに基準電位検出端
子26の電位も変化し、基準電位検出用緩衝増幅器28
の出力である検出基準電位も僅かながら変化する可能性
があると共に、リレー・スイッチ38を介して基準電位
源端子24の電位変化が内部回路にも影響を与える虞が
あるからである。したがって、この実施例ように基準電
位源端子24と基準電位検出端子26を分離しておけ
ば、3つのSMU42−1、42−2及び42−3の基
準電位である検出基準電位が共通で安定なものとなり、
測定の精度及び信頼性が向上する。また、基準電位動作
モードに設定されたSMU42−3の出力端子18に流
れ込んだ電流は基準電位源に吸収されるので、出力増幅
器に影響を与えることがなく回路素子の損傷や動作の不
安定等の問題を発生することがない。
【0012】また、リレー・スイッチ38により電圧検
出用緩衝増幅器30の出力端を基準電位検出用緩衝増幅
器28の入力端に接続する理由は次のとおりである。す
なわち、出力端子18の電位を基準電位に維持したい基
準電位動作モードでは、他の回路から出力端子18に電
流が流れ込む結果、どうしても出力端子18の電位が上
昇傾向となる。この場合、電圧検出用緩衝増幅器30に
より検出した電圧をリレー・スイッチ38を介して基準
電位検出用緩衝増幅器28の入力端に供給してやれば、
出力端子18の電位は、常に検出基準電位となるように
制御される結果となり、この基準電位が3つのSMUで
共通となるので、測定精度の劣化が起きることがなくな
るからである。
【0013】以上、本発明の好適実施例を説明したが、
本発明は、上述の実施例のみに限定されるものではな
く、本発明の要旨から逸脱することなく、種々の変形及
び修正を加え得ることは当業者には明らかである。
【0014】
【発明の効果】本発明の素子特性測定装置は、出力端子
を確実かつ正確にに基準電位に維持できる基準電位動作
モードをスイッチ切り替えにより容易に実現できるの
で、従来のような測定誤差を発生せず、測定精度及び信
頼性が格段に向上する。特に、複数の素子特性測定装置
を被測定素子の各端子に接続する本発明の測定方法によ
れば、手作業による結線の変更等を全くすることなく、
高精度で信頼性の高い測定を容易に行える。また、基準
電位動作モードの素子特性測定装置は、増幅器に過大な
電流が流れ込まないので損傷の虞もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の素子特定測定装置の一実施例の構成を
示すブロック図である。
【図2】図1の装置を使用した本発明の測定方法を説明
するためのブロック図である。
【図3】従来の素子特性測定装置の構成を示すブロック
図である。
【図4】従来の測定方法を説明するためのブロック図で
ある。
【符号の説明】
10 出力増幅器 18 出力端子 20 電圧検出端子 22 被測定素子(DUT) 24 基準電源端子 26 基準電位検出端子 28 基準電位検出用緩衝増幅器 30 電圧検出用緩衝増幅器 38 リレー・スイッチ 39 リレー・スイッチ R1、R2 帰還回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力増幅器と、該出力増幅器の出力に応
    じて出力電圧を発生する出力端子と、電圧検出端子と、
    該電圧検出端子の電圧を検出する電圧検出用緩衝増幅器
    と、該緩衝増幅器の出力電圧と検出基準電位との間の分
    圧出力を上記出力増幅器の入力端に帰還する帰還回路
    と、基準電位検出端子と、該基準電位検出端子の電位を
    検出し、上記検出基準電位を出力する基準電位検出用緩
    衝増幅器とを有する素子特性測定装置において、 上記出力端子と基準電位源との間に接続された第1スイ
    ッチ手段と、 上記電圧検出用緩衝増幅器の出力端と上記基準電位検出
    用緩衝増幅器の入力端との間に接続された第2のスイッ
    チ手段とを具え、 上記第1及び第2スイッチ手段を同時に導通状態とする
    基準電位動作モードを有することを特徴とする素子特性
    測定装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の素子特性測定装置を、複
    数の端子を有する被測定素子の2以上の端子の各々に1
    つずつ対応させ、上記素子特性測定装置の上記出力端子
    及び電圧検出端子を上記被測定素子の対応する端子に共
    通接続し、 これらの素子特性測定装置間において、上記基準電位源
    同士を相互接続し、かつ上記基準電位検出用緩衝増幅器
    の入力端同士を接続し、 これらの素子特性測定装置の何れか1つを上記基準電位
    動作モードに設定することを特徴とする素子特性測定方
    法。
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