KR20080073636A

KR20080073636A - 전류 제한부 전압 발생기 및 반도체 시험 장치

Info

Publication number: KR20080073636A
Application number: KR1020077027335A
Authority: KR
Inventors: 쇼지 코지마
Original assignee: 가부시키가이샤 어드밴티스트
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-08-11
Also published as: WO2008090627A1; US7834607B2; TWI352267B; KR100929605B1; US20100164463A1; JP4629112B2; TW200836036A; JPWO2008090627A1

Abstract

본 발명은, 전류 제한치가 임의로 설정 가능하고, 전류 제한 특성이 양호하며, 그 전류 제한의 온도 의존성이 작은 전류 제한 기능부 전압 발생기 등을 제공하는 것에 있다. 그리고, 본 발명은, 연산증폭기(1), 입력 저항(2), 출력 저항(3), 귀환 저항(4), 클램퍼(10), 및 클램퍼(6)를 구비하여 입력 단자(7)에 입력 전압(Vin)를 인가하고, 부하 접속 단자(8)에 부하(9)가 접속된다. 클램퍼(10)는 정전압을 생성하고 출력 저항(3)에 흐르는 전류를 제한하기 위한 정전압 발생 회로(121, 124)와 정전압 발생 회로(121, 124)로 생성하는 정전압을 외부로부터 가변 하는 가변 저항기(122, 142)를 포함한다. 정전압 발생 회로(121, 124)는 그 전류/전압 특성이 인가 전압에 대해서 전류가 급격하게 변화하는 소정의 가파른 특성을 가지고 있다.

Description

전류 제한부 전압 발생기 및 반도체 시험 장치{VOLTAGE GENERATOR WITH CURRENT LIMITING AND SEMICONDUCTOR TESTING DEVICE}

본 발명은, 부하에 공급되는 전압을 생성하고 그 부하의 전류를 제한하는 전압 발생기에 관한 것이며, 특히, 전자 계측기나 반도체 시험 장치에 사용되는 전류 제한부 전압 발생기에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 그 전류 제한부 전압 발생기를 적용한 반도체 시험 장치에 관한 것이다.

전류 제한부 전압 발생기는 전자 계측기나 반도체 시험 장치에 사용된다. 부하로서 전자 부품이나 피시험 디바이스의 입력 단자, IO 단자, 전원 단자 등이 포함되며, 이들은 규정 전류 이하로 제한하는 것으로, 무용한 스트레스를 방지하기 위해서 사용되고 있다.

도 6은, 특허 문헌 1에 개시되는 종래의 전류 제한 기능부 전압 발생기의 구성예를 도시한다.

이 전압 발생기는, 도 6에 도시한 바와 같이, 전류 버퍼용 연산증폭기(1), 입력 저항(2), 전류 제한용 출력 저항(3), 귀환 저항(4), 전류 제한용 클램퍼(5)와 클램퍼(6)를 구비하여, 입력 단자(7)에 그 값이 임의로 가변 할 수 있는 정 또는 부의 입력 전압(Vin)을 인가한다. 부하 접속 단자(8)에는 부하(9)가 접속된다.

클램퍼(5)는 복수의 다이오드가 직렬 접속된 2개의 회로로 이루어지며, 이것들이 역병렬로 접속되어 있다. 클램퍼(6)는, 2개의 다이오드가 역병렬로 접속되어 있다.

다음으로, 이와 같이 구성되는 전류 제한 기능부 전압 발생기의 동작 예에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.

양전압을 발생하여 부하(9)에 부하 전류(Iout)가 유입되는 경우(소스 전류의 경우)의 전류 제한 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 부하(9)에 소정의 부하 전압(Vout)을 공급해 부하 전류(Iout)를 공급한다. 이 때, 입력 단자(7)에 공급되는 입력 전압(Vin)이 양전압(Vout)인 것으로 한다. 부하 전류(Iout)가 전류 제한 범위 내이면, 귀환 저항(4)에 의해 입력 전압(Vin)는 연산증폭기(1)로 직접 전송되어 Vin = V2 = Vout가 된다. 부하 전류(Iout)가 연산증폭기 (1)로부터 출력 저항(3)을 통해 부하(9)로 흐르면, 출력 저항(3)의 양단에 전압강하가 생겨 V3 > Vout가 된다. 전류 제한 범위 내이면, 연산증폭기(1)의 출력 전압(V3)이 상승하지만, 귀환 저항(4)에 의해, Vin = Vout이다.

부하 전류(Iout)가 전류 제한치가 되면, V3 － Vout > n × VF가 된다. 여기서, VF는 다이오드의 전류가 흐르기 시작하는 전압(순방향 전압)이며, 실리콘·다이오드의 경우는 약 0.6V 전후이다. n은 클램퍼(5)에 직렬 접속되는 다이오드의 개수이다. 예를 들면, 다이오드의 개수가 2개의 경우에는 2 × VF가 되어, 약 1.2V가 된다. 이와 같이, 부하 전류(Iout)가 전류 제한치가 되면, 클램퍼(5)의 순 방향 다이오드가 온 상태가 되어, 도 6의 화살표 방향으로 전류(i1)가 흐르기 시작하여 귀환 저항(4)을 통해 출력 단자(8)로 흐르고, 연산증폭기(1)의 부 입력단 전압(V1)이 상승한다.

그 결과, 연산증폭기(1)의 출력 전압(V3)이 하강함으로써 전류 제한이 된다. 이것에 수반해 부하 전압(Vout)이 하강하기 때문에, Vin>Vout가 되어 클램퍼(6)의 다이오드에도 화살표의 방향으로 전류(i2)가 흐른다. 입력 단자(7)로부터 입력 저항(2)을 통해 흐르는 전류(i2)에 의해 전압강하가 발생해, 연산증폭기(1)의 정입력단 전압(V2)은 하강한다. 정입력단 전압(V2)이 하강함으로써 부하 전압(Vout)가 하강 해 부하 전류(Iout)는 전류 제한된다.

다음으로, 부하 전류(Iout)가 부하 접속 단자(8)에 유입되는 경우(싱크 전류의 경우)의 동작은, 입력 단자(7)의 입력 전압(Vin)이 부 전압의 경우이며, 전류 방향 등은 상기의 설명과 역방향이지만 동일하게 동작된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 특개 2002－123320호 공보

그런데, 특허 문헌 1에 개시된 전류 제한 기능부 전압 발생기에서는, 이하와 같은 문제점이 있다. (1) 클램퍼(5)는, 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 다이오드를 다단 접속한 것이다. 이 때문에, 그 전류-전압 특성(이하, I/V 특성이라고 한다)은, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 어느 전압에서도 전류가 급격하게 변화함이 없이 완만한 곡선이 된다.

따라서, 종래의 전압 발생기는, 전류값이 소정치가 되었을 때에, 그 소정치에 전류가 갑자기 제한되지 않기 때문에, 정확한 전류 제한이 필요한 용도에는 바 람직하지 않다. (2) 클램퍼(5)를 구성하는 다이오드의 순방향 전압은 온도 의존성이 크다. 일반적인 실리콘 다이오드의 경우에는 온도 1℃ 당 순방향 전압이 수 mV 정도 감소한다. 이 때문에, 종래의 전압 발생기에서는, 제한되는 전류값이 큰 온도 의존성을 갖는다는 단점이 있다.

(3) 종래의 전압 발생기에서는, 클램퍼(5)의 I/V 특성은 도 7(b)에 도시된 바와 같이 되며, 그 I/V 특성은 다이오드의 접속 단수에 의해 결정된다. 바꾸어 말하면, 전류 제한치가 회로의 설계치에 의해 정해지는 고정된 값이 되므로, 원하는 전류 제한치를 설정할 수 없다는 단점이 있다.

이에 따라, 본 발명의 목적은, 상기의 문제점을 감안하여, 전류 제한치가 임의로 설정 가능하고, 전류 제한 특성이 양호하며, 또한, 그 전류 제한의 온도 의존성이 작은 전류 제한 기능부(電流制限技能付) 전압 발생기, 및 이것을 적용한 반도체 시험 장치를 제공하는 것에 있다.

[발명의 개시]

본 발명의 전류 제한 기능부 전압 발생기는, 부하에 공급하는 전압을 생성하고 그 부하 전류가 제한되는 전압 발생기에 있어서, 연산증폭기; 상기 연산증폭기의 출력 단자와 부하 접속 단자 사이에 접속되는 출력 저항; 상기 부하 접속 단자와 상기 연산증폭기의 반전 입력 단자 사이에 접속되는 귀환 저항; 상기 연산증폭기의 출력 단자와 반전 입력 단자와의 사이에 접속되는 제1 클램퍼; 상기 부하 접속 단자와 상기 연산증폭기의 비반전 입력 단자 사이에 접속되고 다이오드로 구성되는 제2 클램퍼; 를 포함하며, 상기 제1 클램퍼는 소정의 정전압을 생성하고, 상기 출력 저항에 흐르는 전류를 제한하기 위한 정전압 발생 수단과, 상기 정전압 발생 수단으로 생성하는 정전압을 가변하는 가변 저항 수단을 포함하며, 상기 정전압 발생 수단은 소정의 가파른 전류/전압 특성을 가지고 있다.

이것에 의하면, 회로 규모가 작아도, 사용시에 전류 제한치를 임의로 설정 가능하고, 그 제한시의 응답성도 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시 형태로서, 상기 정전압 발생 수단은 그 전류/전압 특성의 온도 의존성이 작아지도록 구성된다. 또한, 이에 의하면, 전류 제한의 온도 의존성을 작게 할 수 있다.

본 발명의 실시 형태로서, 상기 정전압 발생 수단은, 정의 정전압을 생성하는 제1 정전압 발생 수단, 및 부의 정전압을 생성하는 제2 정전압 발생 수단으로 구성되며, 상기 가변 저항 수단은, 상기 제1 정전압 발생 수단이 생성하는 정의 정전압을 외부로부터 가변하여 임의의 값으로 설정하는 제1 가변 저항 수단, 및 상기 제2 정전압 발생 수단이 생성하는 부의 정전압을 외부로부터 가변하여 임의의 값으로 설정하는 제2 가변 저항 수단으로 구성된다. 이에 의하면, 사용시에, 상하의 전류 제한치를 임의로 설정할 수 있다.

본 발명의 실시 형태로서, 상기 정전압 발생 수단은 소정의 전압 표준 IC로 이루어지며, 상기 전압 표준 IC는 동작 전류를 상기 귀환 저항에 흘려, 그 동작 전류가 전류 제한 동작에 영향을 주지 않는 범위로 되어 있다. 이에 의하면, 시판되고 있는 전압 기준 IC를 활용할 수 있을 뿐만 아니라 그것을 저가격으로 취득할 수 있어 편리하다. 또한, 시판되고 있는 전압 기준 IC를 사용해도, 전류 제한 동작에 영향을 주지 않는다.

본 발명의 실시 형태로서, 상기 가변 저항 수단은, 기계적인 가변 저항기, 전자 볼륨, 및 고정 저항과 스위치가 조합된 회로 중 하나이다. 이것에 의하면, 가변 저항 수단으로서 각종의 전자 부품을 필요에 따라 사용할 수 있다.

본 발명의 실시 형태로서, 상기 출력 저항은, 가변 저항 수단으로 구성된다. 이에 의하면, 사용시에, 상하의 전류 제한치를 임의로 그리고 섬세하게 설정할 수 있다.

본 발명의 실시 형태로서, 상기 가변 저항 수단을 고정 저항으로 치환하고, 또한 상기 출력 저항을 가변 저항 수단으로 치환하도록 한다. 이에 의하면, 상기와 같이, 회로 규모가 작아도, 사용시에 전류 제한치를 임의로 설정 가능하고, 그 제한시의 응답성도 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 반도체 시험 장치는, 피시험 디바이스에 인가하는 원하는 전압을 발생하는 전압 발생기를 포함하는 반도체 시험 장치에 있어서, 그 전압 발생기로서 상기의 본 발명의 전류 제한부 전압 발생기 중 하나를 적용한다.

이에 의하면, 상기의 전류 제한부 전압 발생기를 반도체 시험 장치에 유효하게 활용할 수 있다.

또한, 본 발명의 반도체 시험 장치는, 부하인 피시험 디바이스에 소정의 부하 전압을 공급하고, 또한, 부하 전류를 소정 이하로 제한하는 전류 제한부 전압 발생기를 구비한 반도체 시험 장치에 관한 것으로, 상기 전류 제한부 전압 발생기는, 상기 부하 전압에 대응하는 전압 신호를 입력 저항을 통하여 비반전 입력 단자로 받아 부하에 소정의 부하 전압을 공급하는 연산증폭기; 상기 연산증폭기의 출력 단자와 부하의 일단 사이에 접속되고 저항값이 고정되거나 또는 외부로부터 가변되는 출력 저항; 부하의 일단과 상기 연산증폭기의 반전 입력 단자 사이에 접속되는 귀환 저항; 상기 연산증폭기의 출력 단자와 상기 연산증폭기의 반전 입력 단자와의 사이에 접속되어 클램프 전압이 반고정되거나 또는 외부로부터 가변되는 제1 클램퍼; 상기 부하의 일단과 상기 연산증폭기의 비반전 입력 단자 사이에 접속되는 제2 클램퍼; 를 구비한다.

도 1은 본 발명의 전류 제한 기능부 전압 발생기의 제1 실시형태의 구성을 도시한 회로도이다.

도 2는 도 1의 클램퍼 및 그 전류/전압 특성의 일례를 도시한 도면이다.

도 3은 도 1의 클램퍼 구성의 변형예를 도시한 회로도이다.

도 4는 본 발명의 전류 제한 기능부 전압 발생기의 제2 실시형태의 구성을 도시한 회로도이다.

도 5는 본 발명의 전류 제한 기능부 전압 발생기의 제3 실시형태의 구성을 도시한 회로도이다.

도 6은 종래의 전류 제한 기능부 전압 발생기의 회로도이다.

도 7은 도 6의 클램퍼 및 그 전류/전압 특성의 일례를 도시한 도면이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

(전압 발생기의 제1 실시형태)

본 제1 실시형태는, 도 1에 도시된 바와 같이, 연산증폭기(1), 입력 저항(2), 출력 저항(3), 귀환 저항(4), 클램퍼(10) 및 클램퍼(6)를 구비하여, 입력 단자(7)에 입력 전압(Vin)를 인가하고 부하 접속 단자(8)에 부하(9)가 접속되도록 되어 있다.

연산증폭기(1)의 비반전 입력 단자(＋ 입력 단자)에는 입력 저항(2)을 통해 입력 단자(7)에 인가되는 입력 전압(Vin)이 공급되도록 되어 있다. 연산증폭기(1)의 출력 단자와 부하 접속 단자(8)의 사이에는, 출력 저항(3)이 접속되어 있다.

귀환 저항(4)은, 부하 접속 단자(8)로부터 출력되는 출력 전압(Vout)을 연산증폭기(1)의 반전 입력 단자(－ 입력 단자)에 부귀환하기 위해서, 부하 접속 단자 (8)와 그 반전 입력 단자 사이에 접속되어 있다.

클램퍼(10)는 부하 접속 단자(8)에 접속되는 부하(9)에 흐르는 전류(Iout)를 제한하기 위한 것이며, 연산증폭기(1)의 출력 단자와 반전 입력 단자 사이에 접속되어 있다. 이 클램퍼(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 정전압 발생 가변 회 로(12)와 정전압 발생 가변 회로(14)로 이루어지며, 연산증폭기(1)의 출력 단자와 반전 입력 단자 사이에, 그 양회로(12, 14)가 역병렬로 접속되어 있다.

정전압 발생 가변 회로(12)는 발생 전압이 가변 가능한 전압 클램프 회로이며, 양의 정전압(기준 전압)(Vz1)을 생성하고, 그 전압 값을 외부로부터 가변할 수 있거나 사용 시에 외부로부터 임의의 값으로 설정할 수 있게 되어 있다. 또한, 정전압 발생 가변 회로(14)는, 음의 정전압(기준 전압)(Vz2)를 생성하고, 그 전압 값을 정전압(Vz1)의 전압값과는 독립적으로 외부로부터 가변할 수 있거나 또는 사용 시에 외부로부터 임의의 값으로 설정할 수 있게 되어 있다.

보다 구체적으로는, 정전압 발생 가변 회로(12)는, 양의 정전압(Vz1)을 생성 하는 정전압 발생 회로(121)와, 보호용 다이오드(123)와, 그 정전압(Vz1)의 전압값을 외부로부터 가변할 수 있거나 임의의 값으로 설정할 수 있는 가변 저항기(122)를 구비하고 있다.

정전압 발생 회로(121)는, 예를 들어, 도 2(b)의 우측에 도시된 바와 같이, 소정의 정전압(Vz1)으로 전류가 급격하게 변화하는 가파른 전류/전압 특성을 가지는 IC이다. 이 정전압 발생 회로(121)는 전압 제어 단자를 가지며 이것에 의해 정전압(Vz1)을 가변할 수 있다. 또한, 정전압 발생 회로(121)는 전류/전압 특성에 있어서의 온도 의존성이 작아지도록 구성되어 있다.

가변 저항기(122)는 저항값을 가변시키는 것으로, 정전압(Vz1)의 값을, 예를 들어, 1.2 ~ 8.0〔V〕의 범위로 설정할 수 있다. 가변 저항기(122)로서는, 기계식 가변 저항기, 또는 외부로부터의 제어에 의해 저항값을 제어할 수 있는 전자 볼륨 등을 사용해도 좋다. 보호용 다이오드(123)는 정전압 발생 회로(121)를 역전압으로부터 보호하는 것이며, 생략 가능한 경우에는 생략해도 좋다.

유사하게, 정전압 발생 가변 회로(14)는, 음의 정전압(Vz2)을 생성하는 정전압 발생 회로(141)와, 보호용 다이오드(143)와, 그 정전압(Vz2)의 전압 값을 외부로부터 가변할 수 있거나 임의의 값으로 설정할 수 있는 가변 저항기(142)를 구비하고 있다.

정전압 발생 회로(141)는, 예를 들어 도 2(b)의 좌측에 도시된 바와 같이, 소정의 정전압(Vz2)으로 전류가 급격하게 변화하는 가파른 전류/전압 특성을 가지는 IC이다. 이 정전압 발생 회로(141)는 전압 제어 단자를 가지며, 이것에 의해 정전압(Vz2)을 가변할 수 있다. 또한, 정전압 발생 회로(141)는 전류/전압 특성에 있어서의 온도 의존성이 작은 것으로 구성되어 있다. 아울러, 가변 저항기(142)는, 상기 가변 저항기(122)와 같이 기계식 가변 저항기, 또는 전자 볼륨 등을 사용해도 좋다. 보호용 다이오드(143)는, 정전압 발생 회로(141)를 역전압으로부터 보호하는 것이며, 생략 가능한 경우에는 생략해도 좋다.

정전압 발생 회로(121, 141)로는, 시판되고 있는 전압 기준 IC, 예를 들어, 내셔널 세미콘덕터의 제품번호 LM4041(고정밀도 마이크로 전력·션트형 기준 전압)를 사용할 수 있다. 그 전압 기준 IC는, 소정의 전원 전압으로 동작해, 소정의 정전압을 생성하고, 가변 저항기를 외부 부착하여 사용함으로써 생성 전압을 가변할 수 있게 되어 있다.

여기서, 정전압 발생 가변 회로(12, 14)의 정전압 발생 회로(121, 141)로서 상기 전압 기준 IC를 사용하는 경우에는, 그 IC를 보호하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 다이오드(123, 143)가 사용된다.

또한, 정전압 발생 회로(121, 141)로서 상기 전압 기준 IC를 사용하는 경우에는, 동작 전류(아이들링 전류)가 귀환 저항(4)로 흐를 때, 그 동작 전류는 본래의 전류 제한 동작에 영향를 주지 않는 저항값을 적용한다.

클램퍼(6)는 부하 접속 단자(8)에 접속되는 부하(9)로 흐르는 전류(Iout)를 제한하기 위한 것이며, 부하 접속 단자(8)와 연산증폭기(1)의 비반전 입력 단자 사이에 접속되어 있다. 이 클램퍼(6)는, 도시된 바와 같이, 2개의 다이오드(61)를 서로 역병렬로 접속한 것이다.

부하(9)는 그 일단 측이 부하 접속 단자(8)에 접속되고, 그 타단 측이 접지 되어 있다. 부하(9)는 반도체 시험 장치의 시험 대상이 되는 피시험 디바이스 등이다.

도 3은 도 1에 도시된 클램퍼(10)의 가변 저항기(122, 142)를 가변 저항기(122a, 142a)로 치환한 구성예이다.

가변 저항기(122a)는 복수의 고정 저항기(1221)과 복수의 스위치(1222)를 조합시킨 것이다. 즉, 복수의 고정 저항기(1221)는 직렬로 접속되고, 그 중의 하나를 제외한 고정 저항기(1221)의 각각에 스위치(1222)가 병렬로 접속되어 그 스위치(1222)를 외부로부터 온 오프 제어함으로써 저항값을 가변할 수 있게 되어 있다. 복수의 고정 저항기(1221)의 각 저항값은 원하는 복수의 정전압(Vz1, Vz2)이 되는 저항값을 적용한다.

가변 저항기(142a)는 복수의 고정 저항기(1421)와 복수의 스위치(1422)를 조합시킨 것이며, 가변 저항기(122a)와 동일하게 구성되어 있다.

더하여, 스위치(1222, 1422)는, 기계식, 전자식, 광 MOS 계전기식 등의 각종의 스위치가 사용 가능하다.

다음으로, 이러한 구성의 제1 실시형태의 동작예에 대해, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

(a) 무부하 경우의 동작

부하 접속 단자(8)에 부하(9)가 접속되지 않고 부하 전류(Iout)가 0인 경우에는, 부하 접속 단자(8)의 출력 전압(Vout), 연산증폭기(1)의 반전 입력 단자의 전압(V1), 그 비반전 입력 단자의 전압(V2), 및 입력 전압(Vin)의 사이에는 다음의 관계가 성립된다.

Vout = V1 = V2 = Vin

이 때문에, 이 회로는 전압 팔로워로서 동작 한다. 이 때, 클램퍼(6, 10)의 양단에는 전위차가 없어 전류가 흐르지 않기 때문에, 이러한 클램퍼(6, 10)는 회로의 동작에 아무런 영향을 주지 않는다.

(b) 부하 전류가 적은 경우(전류 제한이 걸려있지 않은 경우)

지금부터, 부하 접속 단자(8)에 부하(9)가 접속되어 입력 전압(Vin)과 부 하(9)의 부하 전압(VLL)이 순간적으로 Vin > VLL인 경우에 대해 설명한다.

부하 전압(VLL)은 귀환 저항(4)을 통해 연산증폭기(1)의 반전 입력 단자에 부귀환되므로, 부하 전압(VLL), 연산증폭기(1)의 반전 입력 단자의 입력 전압(V1), 및 그 비반전 입력 단자의 입력 전압(V2)은 V2 > V1가 되어, 연산증폭기(1)는 출력 전압(V3)을 순식간에 상승시킨다.

그 결과, 출력 저항(3)을 통해 부하(9)에 흐르는 전류가 증가해, 출력 전압(Vout)이 입력 전압(Vin)까지 순식간에 상승한다. 그 후에는, 연산증폭기(1)는 정상상태가 된다. 이 때, 클램퍼(6)와 클램퍼(10)는 정전압(Vz1, Vz2) 미만이므로, 비동작 상태이다. 이 때에도, 수학식 1의 관계가 성립되어, 전압 팔로워로서 동작 해, 부하(9)에는 입력 전압(Vin)과 같은 전압이 공급된다.

덧붙여, 이상의 설명은 순간적으로 Vin >VLL의 경우이지만, Vin < VLL의 경우에는 출력 전류(Iout)의 방향이 거꾸로 되는 것 외에는 상기와 유사한 동작을 한다.

(c) 부하 전류가 큰 경우(전류 제한이 걸리는 경우)

이 경우에는, 부하(9)가 순간적으로 과전류되었을 경우에 대해 설명한다.

이 경우에는, 연산증폭기(1)의 출력 전압(V3)이 상승 또는 하강해도 출력 전압(Vout)은 상승 또는 하강하지 않고, 출력 전압(Vout)과 부하(9)의 전압(VLL)의 관계는 다음의 수학식 2와 같다.

Vout = VLL

여기서, 연산증폭기(1)의 비반전 입력 단자와 부하 접속 단자(8)와의 사이에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 클램퍼(6)가 설치되어 있다. 또한, 입력 저항(2)의 저항값이 어느 정도 큰 값(예를 들어, 수 100 kΩ ~ 수 kΩ)이면, 연산증폭기(1)의 비반전 입력 단자의 입력 전압(V2)은 다음의 수학식 3과 같이 된다.

Vout - VFs ≤ V2 ≤ Vout + VFs

여기서, VFs는 클램프(6)를 구성하는 다이오드의 순방향 전압이다.

한편, 연산증폭기(1)의 반전 입력 단자와 출력 단자와의 사이에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 클램퍼(10)가 설치되어 있다. 또한, 귀환 저항(4)의 저항값이 어느 정도 큰 값(예를 들어, 수 100 kΩ ~ 수 kΩ)이면, 연산증폭기(1)의 반전 입력 단자의 입력 전압(V1)는 다음의 수학식 4와 같이 된다.

V3 - Vz1 ≤ V1 ≤ V3 + Vz2

여기서, Vz1는 정전압 발생 가변 회로(12)가 생성하는 정전압이며, Vz2는 정전압 발생 가변 회로(14)가 생성하는 정전압이다(도 2 참조).

출력 전류(Iout)는 출력 저항(3)의 저항값을 Rout로 하면 다음의 수학식 5로 나타낼 수가 있다.

Iout = (V3 - Vout)/Rout

여기서, 연산증폭기(1)의 출력이 포화하고 있지 않다고 가정하면, 가상적인 단락에 의해 다음의 수학식 6이 성립한다.

V1 = V2

다음에, 수학식 2 내지 6을 이용해, 출력 전류(Iout)의 최대치 및 최소치를 각각 구한다.

수학식 3, 4, 및 6에 의해, 다음의 수학식 7 및 8을 유도할 수 있다.

V3 - Vz1 ≤ Vout + VFs

Vout - VFs ≤ V3 + Vz2

이것들을 변형하면, 다음의 수학식 9 및 10을 얻을 수 있다.

V3 - Vout ≤ Vz1 + VFs

V3 - Vout ≥ - Vz2 - VFs

이러한 양변을 Rout로 나누어, 수학식 5를 적용하면, 출력 전류(Iout)는 다음의 수학식 11과 같이 된다.

-(Vz2 + VFs)/Rout ≤ Iout ≤ (Vz1 + VFs)/Rout

수학식 11로부터 알 수 있듯이, 출력 전류(Iout)의 하한값은 (Vz2 + VFs)/Rout로 결정되며, 상한값은 (Vz1 + VFs)/Rout로 결정된다. 바꾸어 말하면, 본 제1 실시형태에서는, 출력 전류(Iout)의 하한값 및 상한값은, 클램퍼(6), 클램퍼(10), 및 출력 저항(3)에 의해 정해지므로, 이것들은 전류 제한 회로로서 기능 하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 제1 실시형태에 의하면 클램퍼(10)의 전류/전압 특성이 도 2(b) 도시한 바와 같이 가파르며, 클램퍼(10)가 전류 제한을 실시하는 경우에는 그 제한치가 되었을 때에 즉시 전류를 제한할 수 있어 종래에 비해 전류 제한시의 응답성이 향상된다.

또한, 본 제1 실시형태에 의하면, 클램퍼(10)의 온도 의존성을 작아지도록 하였기 때문에, 전류 제한치에 대한 온도 의존성을 종래에 비해 작게 할 수가 있다.

더하여, 본 제1 실시형태에 의하면, 그 사용시에, 그 용도에 대응하여 임의로 전류 제한치를 설정할 수가 있어 사용 편리성이 향상한다.

(전압 발생기의 제2 실시형태)

도 4는 본 발명의 전류 제한 기능부 전압 발생기에 대한 제2 실시형태의 구성을 도시한 회로도이다.

본 제2 실시형태는, 도 4에 도시된 바와 같이, 연산증폭기(1), 입력 저항(2), 가변형 출력 저항(3a), 귀환 저항(4), 클램퍼(10a) 및 클램퍼(6)를 구비하 여 입력 단자(7)에 입력 전압(Vin)을 인가하고 부하 접속 단자(8)에 부하를 접속하도록 한다.

즉, 본 제2 실시형태는, 도 1에 도시된 제1 실시형태의 구성을 기본으로 하고, 도 1에 도시된 클램퍼(10)를 클램퍼(10a)로 치환함과 동시에, 도 1에 도시된 고정형 출력 저항(3)을 가변형 출력 저항(3a)으로 치환한 것이다.

클램퍼(10a)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 정전압 발생 가변 회로(12)의 가변 저항기(122)를 2개의 고정 저항기(124, 125)로 치환함과 동시에, 도 1에 도시된 정전압 발생 가변 회로(14)의 가변 저항기(142)를 2개의 고정 저항기(144, 145)로 치환한 것이다.

따라서, 클램퍼(10a)에서는 정전압 발생 가변 회로(12, 14)가 각각 발생하는 정전압(Vz1, Vz2)이 고정값이 되어, 도 1에 도시된 클램퍼(10)와 같이 가변되거나 임의의 값으로 설정될 수 없다.

그래서, 본 제2 실시형태에서는, 도 1에 도시된 고정형 출력 저항(3)을 가변 형 출력 저항(3a)으로 치환되도록 했다. 이 때문에, 제2 실시형태에서는, 가변형 출력 저항(3a)를 사용하는 것에 의해, 제1 실시형태와 같이, 출력 전류(Iout)로 흐르는 전류 제한치를 가변하거나 임의의 값으로 설정할 수 있다(수학식 11 참조).

가변형 출력 저항(3a)은, 가변 저항기로 이루어진다. 이 가변 저항기는, 도 1에 있어서의 가변 저항기(122)와 같이, 기계식 가변 저항기, 또는 전자 볼륨 등을 사용한다.

이상과 같이, 이 제2 실시형태에 의하면, 제1 실시형태와 유사한 작용, 효과 를 실현할 수 있다.

(전압 발생기의 제3실시형태)

본 제3 실시형태는, 도 5에 도시된 바와 같이, 연산증폭기(1), 입력 저항(2), 선택형 출력 저항(3b), 귀환 저항(4), 클램퍼(10) 및 클램퍼(6)를 구비하여 입력 단자(7)에 입력 전압(Vin)을 인가하고 부하 접속 단자(8)에 부하를 접속한다. 더하여, 클램퍼(10)는 도 3의 회로 구성을 적용해도 좋다.

즉, 본 제3 실시형태는, 도 1에 도시된 제1 실시형태의 구성을 기본으로 하여, 도 1에 도시된 고정형 출력 저항(3)을 선택형 출력 저항(3b)으로 치환한 것이다.

이 선택형 출력 저항(3b)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 고정형 출력 저항(31)과 이들 중 하나를 선택하는 선택 스위치(32)를 구비한다. 그리고, 사용시에는, 그 부하(9)의 크기 등에 의해, 선택 스위치(32)를 외부로부터 제어해, 복수의 출력 저항(31) 중 하나를 선택하도록 했다. 여기서, 복수의 출력 저항(31)은, 그 각 저항값이 같은 값, 혹은 다른 값이어도 좋다. 또한, 그 각 저항값에 가중치를 부여하여도 좋다.

이와 같이, 제3 실시형태에서는, 클램퍼(10)가 생성하는 정전압(Vz1, Vz2)을 가변할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 출력 저항(31) 중 하나를 선택적으로 사용할 수 있도록 했으므로, 용도에 대응하는 출력 전류(Iout)의 전류 제한치를 정교하게 가변하거나 임의의 값으로 설정할 수 있다(수학식 11 참조).

더하여, 제3 실시형태에 의하면, 제1 실시형태와 동일한 작용, 효과를 실현 할 수 있다.

(반도체 시험 장치의 실시형태)

상기의 각 실시형태에 관한 전류 제한 기능부 전압 발생기에 접속되는 부하는 전자 계측기나 반도체 시험 장치의 시험 대상인 피시험 디바이스 등이 매우 적합하다. 이 때문에, 본 발명에 관한 전류 제한 기능부 전압 발생기는 반도체 시험 장치 등에 적용할 수 있다.

이 때문에, 본 발명의 반도체 시험 장치에 적용했을 경우에는, 반도체 시험 장치는 상기의 각 실시형태에 관련한 전류 제한 기능부 전압 발생기를 갖추게 된다. 이 경우에는, 반도체 장치의 시험시에, 그 전류 제한 기능부 전압 발생기가, 피시험 디바이스에 원하는 전압을 공급하게 된다.

그리고, 그 공급시에 피시험 디바이스에 큰 전류가 흐를 때에는, 그 전류를 제한할 수 있어 피시험 디바이스를 보호할 수 있다.

(그 외의 실시형태)

또한, 도 1에 도시된 회로 구성에 있어서, 부하 접속 단자(8)에 스위치를 이용하여 전류 측정기(도시하지 않음)를 접속하는 구성이어도 좋다. 이 경우에는, 가변 저항기(122, 142)나 전자 볼륨의 전류 제한치를 조정할 수 있다.

본 발명에 의하면, 전류 제한치를 임의로 설정 가능할 뿐만 아니라, 그 전류 제한 특성을 양호하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 전류 제한치에 대한 온도 의존성을 종래에 비해 작게 할 수 있다.

더하여, 본 발명에 의하면, 사용시에, 임의의 전류 제한치 설정이 가능하고, 자유도가 있는 전류 제한이 가능해진다.

Claims

부하에 공급하는 전압을 생성하고 그 부하 전류가 제한되는 전압 발생기에 있어서,

연산증폭기;

상기 연산증폭기의 출력 단자와 부하 접속 단자 사이에 접속되는 출력 저항;

상기 부하 접속 단자와 상기 연산증폭기의 반전 입력 단자 사이에 접속되는 귀환 저항;

상기 연산증폭기의 출력 단자와 반전 입력 단자와의 사이에 접속되는 제1 클램퍼;

상기 부하 접속 단자와 상기 연산증폭기의 비반전 입력 단자 사이에 접속되고 다이오드로 구성되는 제2 클램퍼;

를 포함하며,

상기 제1 클램퍼는,

소정의 정전압을 생성하고 상기 출력 저항에 흐르는 전류를 제한하기 위한 정전압 발생 수단; 및

상기 정전압 발생 수단에서 생성되는 정전압을 가변하는 가변 저항 수단;

을 포함하며,

상기 정전압 발생 수단은 소정의 가파른 전류/전압 특성을 갖는 것을 특징으 로 하는 전류 제한부 전압 발생기.
제1항에 있어서,

상기 정전압 발생 수단은 전류/전압 특성의 온도 의존성이 작아지도록 구성된 것을 특징으로 하는 전류 제한부 전압 발생기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 정전압 발생 수단은,

양의 정전압을 생성하는 제1 정전압 발생 수단; 및

음의 정전압을 생성하는 제2 정전압 발생 수단;

으로 이루어지며,

상기 가변 저항 수단은,

상기 제1 정전압 발생 수단이 생성하는 양의 정전압을 외부로부터 가변하여 임의의 값으로 설정하는 제1 가변 저항 수단; 및

상기 제2 정전압 발생 수단이 생성하는 음의 정전압을 외부로부터 가변하여 임의의 값으로 설정하는 제2 가변 저항 수단;

으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류 제한부 전압 발생기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 정전압 발생 수단은 소정의 전압 표준 IC로 이루어지고, 상기 전압 표 준 IC는 동작 전류를 상기 귀환 저항에 흘리며, 상기 동작 전류는 전류 제한 동작에 영향을 주지 않는 범위로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 제한부 전압 발생기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가변 저항 수단은, 기계식 가변 저항기, 전자 볼륨, 및 고정 저항과 스위치의 조합 회로 중 하나인 것을 특징으로 하는 전류 제한부 전압 발생기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 출력 저항은, 가변 저항 수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 전류 제한부 전압 발생기.
제1항에 있어서,

상기 가변 저항 수단을 고정 저항으로 치환하고 상기 출력 저항을 가변 저항 수단으로 치환한 것을 특징으로 하는 전류 제한부 전압 발생기.
피시험 디바이스에 인가하는 원하는 전압을 발생하는 전압 발생기를 포함하고 있는 반도체 시험 장치에 있어서,

상기 전압 발생기는 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 전류 제한부 전압 발생기인 것을 특징으로 하는 반도체 시험 장치.
부하인 피시험 디바이스에 소정의 부하 전압을 공급하고, 부하 전류를 소정 이하로 제한하는 전류 제한부 전압 발생기를 구비한 반도체 시험 장치에서 있어서,

상기 전류 제한부 전압 발생기는,

상기 부하 전압에 대응하는 전압 신호를 입력 저항을 통하여 비반전 입력 단자로 받아 부하에 소정의 부하 전압을 공급하는 연산증폭기;

상기 연산증폭기의 출력 단자와 부하의 일단 사이에 접속되고 저항값이 고정되거나 또는 외부로부터 가변되는 출력 저항;

부하의 일단과 상기 연산증폭기의 반전 입력 단자 사이에 접속되는 귀환 저항;

상기 연산증폭기의 출력 단자와 상기 연산증폭기의 반전 입력 단자와의 사이에 접속되어 클램프 전압이 반고정되거나 또는 외부로부터 가변되는 제1 클램퍼;

상기 부하의 일단과 상기 연산증폭기의 비반전 입력 단자 사이에 접속되는 제2 클램퍼;

를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 시험 장치.