JPS58100760A - 直流特性自動測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体素子、例えばダイオード、トランジスタ
、超Ｌ８Ｉ、太陽電池などの直流特性を自動的に測定す
るための装置に関する。

従来、半導体素子の直流特性を測定する装置としてカー
ブトレーサがあるが、本発明はかかる装置とは全く異な
り、半導体素子と測定装置（計測ユニット）との接続を
測定項目に合せて自動的に切換えると共に、データをデ
ジタル的に処理し、且つ測定結果を所望の種々のパター
ンで可視表示する装置を提供するものである。

本発明の第１の目的は表示部の表示を、メニューから測
定結果の表示までページ単位で構成し、各ページにおい
て、キー操作により各種の条件設定を行ない、ページを
めくって行くことにより一連の条件設定、測定を自動的
に実行しうる装置を提供することである。

本発明の第２の目的は表示部に表示されるシステムメツ
セージにしたがってキー操作をするだけで、測定条件の
設定、グラフ化、測定までの順序が自動的に行なわれる
、即ち対話式に一連の条件設定、測定を自動的に実行し
５る装置を提供することである。

本発明の第３の目的は表示部に表示されるシステムメツ
セージとカーソル、およびキーボード上のソフトキーを
有機的に関連づけることにより一連の条件設定、測定を
自動的に実行しうる装置を提供することである。

本発明の第４の目的は表示部に表示されるプロンプト前
足と、キーボード上のソフトキーとを対応させると共に
、表示部に表示される内容に応じてプロンプト表示を変
化させ、ソフトキーに多目的機能を持たせ、異なる多種
類の条件設定をソフトキーにより簡単に行うことができ
る装置を提供することである。

本発明の第５の目的は測定結果を複数個のモードで表示
しうる装置を提供することである。

本発明の第６の目的は電流源／電圧測定または電圧源／
電流測定のモードで動作するＳＭＵ（Ｓｔｉｍｕｌｕｓ
　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ　）　　
を測定部に使用し、被測定素子の測定項目に応じてモー
ド変換を自動的に行ないうる装置を提供することである
。

以下図面を用いて本発明を説明する。

第１図は本発明において用いられる計測ユニ゛ントの機
能を説明したブロック図である。図示された計測ユニッ
ト（以下８ＭＵという）１は、可変電圧源２と電流測定
回路３との直列回路並びに可変電流源４と電圧測定回路
５との並列回路、これら回路のいずれか一方を選択する
スイッチ６を含む。また可変電圧源２及び可変電流源４
は、コントローラ（図示せず）によってその出力電圧お
よび出力電流を変化させることが可能であり、その制御
は電圧制御端子７、電流制御端子８に印加される信号に
より制御される。そしてＳＭＵｌの出力端は暖測定索子
９に接続される。ここで被測定素子９としては半導体素
子、抵抗器などがあげられる。

第２図はバイポーラトランジスタの直流特性を測定する
場合の計測ユニットの接続法および動作状態を示したブ
ロック図である。本装置の測定部　　　　　“には複数
個のＳＭＵが内厳され、トランジスタの特性を測定する
場合には各端子にＳＭＵがそれぞれ接続される。図示の
状態はバイポーラトランジスタのＶｃｔ　（コレクター
エミッタ間電圧）対Ｉｃ（コレクタ電流）特性をＩｓ（
ベース電流）をパラメータとして測定する場合を示した
ものである。

よってエミッタに接続されるＳＭＵは定電圧源（Ｏｖ）
、ベースに接続されるＳＭＵは電流源、コレクタに接続
されるＳＭＵは電圧源として動作するように制御される
。このように各ＳＭＵの動作状態を任意に設定すること
により、Ｖ、−Ｉｃ。

Ｖａｔ　　Ｉｔ　、　Ｖｍｚ　−Ｉｎ　、　Ｖｃ　−Ｉ
　農等ｍ々（７）測定ヲ行つコとができる。

第３図は本発明の一実施例による直流特性自動装置のブ
ロック図である。図において、４個のＳＭＵ　１２．１
３，１４．１５が被測定素子（ＤＵＴ）１１の各端子に
接続される。キーボード２７はソフトキー、ページ制御
キー、測定キー、英数字キー、カーソルキー、エンタキ
ー等を含む。キーを押すととＫより発生する信号はコン
トローラ２２に与えられ、コントローラ２２は骸信号に
対応して、各部分に信号を選択送出する。各５Ｍ０１２
〜１５はマルチプレクサ１６または１７を介してデジタ
ル・アナログコンバータ（ＤＡＣ）１８またはアナログ
・デジタルコンバータ（ＡＤＯ）１９に接続される。メ
モリ２３はＳＭＵに設定される各種設定値をストアする
と共に、測定結果をストアしまた所望の演算を実行し、
結果をストアする。メモリ２４は例えば取りはずし可能
なメモリであり、演算結果をストアしておくために使用
する。メモリ２５はデータストア部、カーソル情報スト
ア部、マーカ情報ストア部等を含むメモリ部と、ストア
された情報を文字情報に変換する変換部分とを含み、キ
ーボード２７およびメモリ２３からのデータを受信して
、表示情報に変換されたデータを表示部２６に送出する
。またメモリ２３はプログラムもストアしうる。

測定に必要な電圧、電流情報はキーボード２７により設
定され、該情報はコントローラ２２に与えられる。コン
トローラ２２により発生されるＳＭＵ設定信号はＤＡＯ
ｌ　Ｂによりアナログ電圧に変換され、マルチプレク４
Ｐ１６を介して各ＳＭＵ１２〜１５に印加される。また
各５Ｍ０１２〜１５にされた信号２１がコントローラ２
２に伝達されもかくしてデジタル化された信号２１はメ
モリ２３にストアされると共に、所定の演算が実行され
、表示部２６に送られる。

なお、マルチプレクサを１個にしてもよく、またＳＭＵ
１２〜１５の各々にＤＡＣおよびＡＤｃを具える場合に
は、マルチプレクサを省略することができる。

第４図は本発明による装置の前面パネルを示した図であ
る。第３図と同一部分には同一符号が付しである。表示
部２６は測定条件、データ、測定結果等を表示する部分
２８と、プロンプト表示部２９とを有する。プロンプト
表示部２９は複数個の表示部２９Ａ〜２９ｇを有し後述
するように各種のプロンプト情報を表示する。３ｏはソ
フトキ一群であり、プロンプト表示部２９の表示部２９
Ａ〜２９Ｂに対応してそれぞれキー３０Ａ〜３０ｇが設
けられる。３１はページ制御キ一群であり、測定条件設
定から測定までの表示部２６のページを制御する。例え
ばキー３１Ａを押すと表示はメニュー画面に戻り、３１
Ｂを押すとメージが進み、３１Ｃを押すとページが前の
ページニ戻ル。３２はカーソルキーであり、画面上に生
ずるカーソルの位置を前後左右に移動させる。キー３３
は測定キーであり、測定を開始するときに使用する。エ
ンタキ−３４は画面に英数字を設定するときに、英数字
キー３６と共に使用される。キー３５はダブルファンク
ションキーであり英数字キーにダブルファンクションを
もたせる場合に使用する。

次に本発明装置の動作を説明する。

第５図から第１７図は測定結果の表示までの表示部の画
面の推移状態とソフトキーとを示した図である。以下第
２図、第３図および第５図〜第１７図を用いて説明する
。

例として、バイポーラトランジスタのエミッタ接地Ｖｃ
冨Ｉｃ特性を、工３をパラメータとして測定する場合を
説明する。第３図において、３個のＳＭＵが使用され、
コレクタ、エミッタ、ベース端子にそれぞれ接続される
。ここで上記測定を行うためには次のことを定義ないし
設定する必要がある。（ａ）、測定チャネルの定義、即
ち各端子に接続されたＳＭＵの出力電圧、電流名称の定
義、ＳＭＵのモード、機能の定義、（ｂ）、電源掃引条
件の設定、即ちＳＭＵの掃引条件や電圧、電流リミット
の設定、（ｃ）、データ表示モード、条件の設定以下上
記の動作を順を追って説明する。

（１）メニュー 電源をオンにすると、第５図に示したメニュー画面が表
示される。そしてシステムメツセージ部（下部部分”）
　Ｋ　”５ＥＩＪＯＴ　ＣＨＡＮＮｇＬ’とい５メツセ
ージが表示される。例えば５個のチャネル（メニュー）
が示される。１．は測定チャネルの定義、２．は電源掃
引条件の設定、３．はデータ表示モード、条件の設定、
４４はオートシーケンス測定、５、は動作の手引き、を
示している。プロンプト表示部２９にはこれらの略称が
表示され、これら各部分２９Ａ〜２９Ｅに対応してソフ
トキー３０Ａ−３０Ｅの内容が定義される。測定チャネ
ルの定義を行うために１を選択し、ソフトキー３０Ａを
押す。なお、メニュー画面に表示すべき情報はメモリ２
３にストアされており、電源オンに対応してコントロー
ラ２２を介して表示部２６に送られる。以下に説明する
ようＫ、ソフトキー３０は、ｌａ）行き先のページを選
択する、ら）測定や表示の条件を設定する、（Ｃ）各種
の機能を実行する、等の機能を有する。

（２）測定チャネルの定義 ソフトキー３０Ａを押すことにより第６図に示した画面
に移行し、次のページが表示される。

同時にプロンプト表示部２９の表示も変化する。

システムメツセージ部には”　ＢＮＴＦ、几ＡＰＰＬＩ
ＯＡＴＩ（ＪＮ。

ＮＡＭＥ　ＡＮＤ　ｕｓｇ几ＦＯＴＮ”と表示され、枠
内に名称を定義すべきこと等が指示される。カーソルが
表示され、その位置に英数字キーを使って入力すべきこ
とが示される。第４図の英数字キー３６とエンタキ−３
４を使用して第６図の指定された各枠内に情報を入力す
る。しかしながらプロンプト表示部２９Ｂが示すようＫ
、ソフトキー３０Ｂを押すことＫより、ＳＭＵ１２〜１
４に定義すべき名称を簡単に定義することができる。ソ
フトキー３０Ｂを押すことにより第７図に示した名称が
定義される。ＳＭＵの出力（または測定）電圧、電流ヲ
■ｂ、　ＶＢ、　ＩＮ＼Ｉｃ　　と定義したことを示し
ている。なお、どのＳＭＵをトランジスタのどの端子に
接続したかは使用者が予め知っておぐべきことは勿論で
ある。もしＳＭＵの接続状態とソフトキー３０Ｂにより
定義した名称とが相違あるいは変更したい場合には、変
更したい部分にカーソルを移動させ、英数字キー３６と
エンタキー３４を用いて変更しうる。前述ソフトキー３
０Ｂの押圧と同時にカーソルは自動的に第８図に示した
位置に移動し、次にＳＭＵのモードを設定する。このと
キシステムメツセージ部Ｋ　ハ”　ＳＥＬｇＯＴ　ＭＯ
ＤＥ！ＷＩＴＨ５ＯＦＴ　ＫｇＹ”ト表示すレル。即ち
ｓＭＵを電圧源／電流測定モードで使用するか、電流源
／電圧測定モードで使用するかを設定する。工は電流源
／電圧測定モードを、■は電圧、源／電流測定モードを
意味し、ＯＯＭは電圧源／電流測定モードで例えば出力
電圧Ｏｖを意味する。エミッタはＯｖにするのでＳＭＵ
ｌはＯＯＭに、ベース電流を供給、変化させるのでＳＭ
Ｕ２はＩに、コレクタ電圧を供給、変化させるので５Ｍ
Ｕ３はＶＶＣ設定する。ここでプロンプト表示部２９に
は図示の表示がされ、ソフトキー３０Ａ、３０Ｂ、３０
０ＫＶ。

Ｉ、ＯＯＭ　　の設定が定義される。よってカーソルの
位置に対応してこれらのソフトキーを押すことによりモ
ード設定ができる。これらの設定はメモリ２３中にスト
アされる。しかしながら測定キー３３を押すまでＳＭＵ
のモード設定は行なわれない。

上記設定が終ｒすると、カーソルは第９図に示す機能（
ＦＯＴＮ）設定部分に移行すると共に、プロンプト表示
部２９が変化する。そしてシステムメツセージ部にバー
８ＥＬＢＯＴ　ＦＯＴＮ　ＷＩＴＨＳＯＦＴＫｇＹ”と
表示される。機能設定においては、ｓＭ　　　′Ｕの出
力電圧または電流を一定にするか、変化させるかを定義
する。エミッタ電圧ｖ８はｏｖで一定にするので、０Ｏ
ＮＳＴに、Ｉｎ、Ｖｃ　　は変化させるのでＶＡＲ（変
数）と定義する。ここでＶＣを第１１１（ｖＡＲＩ）、
ＩＩ　を第２変数（ＶＡＲ２）と定義する。これらの設
定もソフトキーを使用することにより簡単に行ない５る
。さらにユーザファンクション（ＵＳＥＲＦＯＴＮ　’
）として、ＮＡＭＥ項目に定義した名称を用いて演算式
を定義しうる。本例では電流増幅率をＨＦＥ＝ＩＯ／Ｉ
Ｂとして定義している（第６図参照）。以上で測定チャ
ネルの定義を修ｒする。ＮＥＸＴキー３１Ｂを押すこと
により次のページに進行し、電源掃引条件の設定に移行
する。

（３）電源掃引条件の設定 第１０図に示した画面となり、プロンプト表示も変化し
、ソフトキー３０に新たな機能が定義される。ここでは
以前に定義した変数ＶＡＲＩ、ＶＡＲ。

２に対する具体的条件を設定する。第１１図に示すよう
に、まずソフトキー３０Ａを使用して掃引モードとして
例えば直線（ＬＩＮＥＡＲ）変化を定義する。次にＶｃ
のスタート、ストップ電圧、可変電圧幅、電圧リミット
、ｈに対するスタート電流、可変電流幅、電流リミット
を英数字キー３６とエンタキ−３４を用い【設定する。

なおＬＯＧとは掃引電圧（電流）を対数的に変化させる
ことを示す。カーソルがＳ　ＴＡＲＴ　−ＶＡＲ１の位
置にきたときは、システムメツセージ部”ＦｉＮＴＥＲ
ＶＡＬＵＥＷＩＴＨＮＵＭＥＲＩＣＫＥＹ’″となる。

これら条件ないし数値はキーボードより設定され、メモ
リ２３中にストアされる。図示の状態はコレクタ電圧■
ｃをＯｖ〜ＩＯＶまで０．ＩＶステップで変化させ、ベ
ース電流Ｉｓを１０μＡから１０ｐＡステツプで５０〃
Ａまで変化させることを示し、コレクタ電流リミッタは
１００ｍＡ、ベース電圧リミットは２ｖである。

以上で電源掃引条件の設定を修了する。Ｎ　ＥＸＴキー
３１Ｂ　を押すことにより、次のページに進行する。

（４）データ表示モード、条件の設定 第１２図に示す画面が表示される。掃引モードは上述（
３）の設定条件により自動的に掃引モード（８ＷＥＥＰ
）Ｋ設定される。そしてまず表示モ−ドの設定を行う。

システムメツセージ部は′″５ＢＬＢＯＴＤＩＳＰＬＡ
Ｙ　ＭＯＤＥ　ＷＩＴＨ５ＯＦＴ　ＫＥＹ″　どなる。

表示は４種類の表示、即ちグラフ表示、リスト表示、マ
）　ＩＪクス表示、シュムー表示が可能である。

これらの選択はソフトキー３０により行ないうる。

グラフ表示を選択すると仮定し、ソフトキー３０Ａを押
すと、第１３図に示す画面となる。次に表示条件の設定
を行う。即ちカーソルの指示にしたがってＸ、Ｙ軸のデ
ータ設定を行う。まずソフトキー３０Ａ、３０ＤＫよｌ
）Ｘ軸ニＶｃ、Ｙ軸ニＩＣヲ設定する。この設定が終了
すると、カーソルは第１５図に示すスケーリング（ＳＱ
Ｌ）の位置に移行し、そしてプロンプト表示も変化する
。そしてスケーリングを直線または対数にソフトキーに
より設定する。次に英数字キー３６とエンタキ−３４を
用いて、Ｘ、Ｙ軸の最少、最大値の設定を行う。図示の
状態は、ｖｃは０〜１０　Ｖ、　ＩｃはＯ〜ｌＯｍＡま
でをプロットすることを示す。以上で表示モード、条件
の設定を終了する。ＮＥＸＴキー３１Ｂを押すことによ
り次のページに移行する。

（５）測　定 第１６図に示す画面が表示され、システムメツセージ部
には＠ＰＲｇ８８　ＡＮＡＬＹＳＩＳ　ＯＲＭｌＳＵＲ
ＭｇＮＴ　ＫＢＹ”　とｔｅ示さｈる。ナオコノ画面に
は測定結果のデータが表示されていなＶが、以前の測定
結果がメモリ２３中にストアされている場合にはデータ
が表示され、例えばソフトキー３０Ｂを用いてメモリ２
４中へのデータのストアを行５ことができる（ＳＴＯＲ
Ｅ）。測定キー３３を押すことにより第１７図の画面忙
移行し、今まで設定した条件に従ってデータが表示され
る。周知のＶｃｇ　　Ｉｃ特性が（３）で設定した５個
のＩ３をパラメータとして表示されている。プロンプト
表示部２９は次の処理がなしうろことを示しており、例
えばソフトキー３０Ｂを押すことによりマーカ（ＭＡＲ
ＫＥＲ）表示を行ない、表示曲線上の各点のデータを測
定しうる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　［。

測定キー３３を押すと、前述の既に設定された測定条件
等を示すデータがメモリ２３よりコントローラ２２を介
して５Ｍ０１２〜１４に送られる。

より具体的にはＤＡ０１８の出力信号はＳＭＵの電圧端
子７、電流端子８に送られ、コレクタに接続されたＳＭ
Ｕｌ４の電圧端子７には０〜ＩＯＶまで０．１ｖステツ
プで出力電圧が変化するような制御信号が、電流端子８
には電流リミットが１００ｍＡとなる制御信号が印加さ
れる。そして５Ｍ０１２〜１４より測定結果（ＳＭＵｌ
　４のコレクタ電圧）がコントローラ２２を介してメモ
リ２３に送られる。またメモリ２３よりメモリ２５にデ
ータが送られ表示用データに変換され、所望の表示が行
なわれる。上述した例では、第２３図に示すよ５に第１
変数（ｖＡａｉ、コレクタ電圧）　Ｖｃはスタート値ａ
（ＯＶ）よりストップ値Ｃ（ＩＯＶ）までステップ値ｂ
（０，１Ｖ）で変化され、一方第２変数（ＶＡＲ２，ベ
ース電ａ）　は１０／７Ａステ７７”で変化される。よ
って１０１Ｘ５＝５０５個のデータが得られデジタル量
としてメモリ２３にストアされる。

第１８〜第２０図は表示モードをリスト（ＬＩＳＴモー
ドとした場合の表示部の画面を示したものである。電源
掃引条件の設定後、ソフトキー３０ＢによりＬＩＳＴを
選択し、第１９図のように表示させるべきデータ名称を
定義し、Ｎ　ＥＸＴキー３１Ｂを押せば、第２０図に示
したＶｃ、　Ｎ％、　Ｉｃの関係をリストとして表示さ
せろ５る。またマトリクス（ＭＡＴＲＩＸ）モードを選
択し、表示名称として、予じめ１測定チヤネルの定義”
の部分で定義したＨＦ’Ｅを選択すると（第２１図）、
第２２図に示すように工１を変数とするＨＦＢの値をマ
トリクス状に表示できる。なお第１９図のソフトキー３
ＱＡ（ＥＸＴＮ）を押すと、第２１図に示すプロンプト
表示に変化する。

以上説明したように、各ページにおいてソフトキー、英
数字キー等を使用して画面を見ながらデータ入力を行な
い、順次ページをめくって行くことにより一連の測定を
簡単に自動的に行うことができる。

そしてキーボード、測定部、表示部、メモリ、）コント
ローラが一体に有機的に結合され、１個の装置により半
導体素子の各種直流特性を簡単に且つ自動的に測定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において用いられる計測ユニットの機能
を説明したブロック図、第２図はバイポーラトランジス
タの直流特性を測定する場合の計測ユニットの接続法お
よび動作状態を示したブロック図、第３図は本発明の一
実施例による直流特性自動測定装置のブロック図、第４
図は本発明による装置の前面パネルを示した図、第５図
から第２２図は測定結果の表示までの表示部の画面の推
移状態とソフトキーとを示した図、第２３は計測ユニッ
トの出力信号の時間的変化を示した特性線図である。 １、１２．１３．１４．１５　：計測ユニット、９．１
１：被測定素子、３０：ソフトキー、３１：ページ制御
キー、３２：カーソルキー、３３：測定キー、３４：エ
ンタキー、３５：ダブルファンクションキー、３６：英
数字キー。 出願人　横筒・リーレント・バフカード株式会社代理人
　弁理士　　長　谷　川　　次　　男図面のｌ？’　７
　（内容に変更なし）諮２図 第４図 鹿５図 ６ 第６図　　９６ 篤８図 ″）６ 第１６図 ２６ 手続補正書（方式） 昭和！Ｚし７月Ｘ日 特許庁長官　　　　　　　殿 １、事件の表示　　昭和立年　願第１　Ｐ　ｑ４ｔ：？
ｒ号２、発明　の名称　　　直流特性自動測定装置３、
補正する者 事件との関係　　　特　　　　許　　　　　　出願人代
表者取締役社長￥　鋪薔怪 ４、代　理　人 住　　　所　　　〒１９２東京都八王子市高倉町９番１
号横河・ヒユーレット・パッカード株式会社内７、　補
正の内容 （１）　　コピーによる明細書を提出したので、タイプ
による浄書を提出する。 （２）コピーによる図面を提出したので、製品による浄
書を提出する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定素子に接続され、制御信号に応答して電圧源また
   は電流源として動作すると共に、出力電圧または出力電
   流を計測する計測ユニットと、ソフトキーを含むキーボ
   ードと、前記キーボードからの情報をストアすると共に
   、前記計測ユニットに前記制御信号を供給し、そして前
   記出力電圧および前記出力電流をデジタル化してス鼾ア
   する論理制御回路と、測定条件、測定結果を表示するデ
   ータ表示部とプロンプト表示部とを有し、前記キーボー
   ドおよび前記論理制御回路からの情報に応答して、デー
   タ表示部に測定条件、測定結果を、プロンプト表示部に
   前記ソフトキーの機能を表示する表示部とを有する直流
   特性自動測定装置。