TW202403328A - 閘極驅動電路、試驗裝置及切換方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的閘極驅動電路係使用於功率半導體的動態特性試驗的電路，且具備：使功率半導體之閘極的閘極電壓變化的電壓源；並聯連接於電壓源與閘極的複數個電阻設定電路；及將複數個電阻設定電路中的至少一個電阻設定電路連接於電壓源與閘極的切換電路。

Description

閘極驅動電路、試驗裝置及切換方法
本發明是關於一種閘極驅動電路、試驗裝置及切換方法。
專利文獻1所記載的功率半導體的試驗裝置構成為使用於試驗的測定的複數個單元的一部分能夠裝卸。根據所要求的試驗的測定項目來安裝所需的單元，拆卸不需要的單元。
專利文獻1：日本專利特開2017-67555號公報
在專利文獻1記載的裝置中，需要根據功率半導體的動態特性試驗的測定項目來進行用於變更構成的裝卸作業。因此，存在試驗花費時間的擔憂。本發明提供一種能夠高效地進行功率半導體的試驗的技術。
作為本發明的一態樣的閘極驅動電路是使用於功率半導體的動態特性試驗的電路，其具備：電壓源，該電壓源使功率半導體的閘極的閘極電壓變化；複數個電阻設定電路，該等複數個電阻設定電路與電壓源和閘極並聯連接；及切換電路，該切換電路將複數個電阻設定電路中的至少一個電阻設定電路與電壓源和閘極連接。
根據本實施方式，能夠提供一種可高效地進行功率半導體的動態特性試驗的技術。
(本實施方式) 以下，參照附圖對本實施方式進行說明。此外，在以下的說明中，對相同或相當要素標註相同的附圖標記，省略重複的說明。附圖的尺寸比率並非必須與說明的一致。「上」、「下」、「左」、「右」的用語是基於圖示的狀態的用語，且為方便起見的用語。
圖1是表示本實施方式的試驗裝置1的外觀的圖。試驗裝置1例如具備第一框體13、第二框體14、第三框體15及第四框體16。第一框體13具有將功率半導體100與試驗裝置1連接的連接部11和主體部12。試驗裝置1也可由一個框體構成。
連接部11例如具有探針等，能夠與各種物理形狀的功率半導體連接。例如，主體部12具有下述的閘極驅動電路3和感測器4。
例如，第三框體15為用於試驗功率半導體100的靜態特性的框體。例如，第二框體14具有下述的控制器2。例如，第四框體16具有用於供試驗裝置1的使用者進行試驗的設定的鍵盤及鼠標之類的輸入裝置。
例如，第四框體16具有用於進行設定及設定的確認中的至少一者的提示裝置(例如揚聲器、麥克風及顯示器中的至少一者)等。例如，輸入裝置及提示裝置在試驗裝置1的使用者設定下述的電阻值等時等使用。
圖2是表示實施方式的試驗裝置1的電路圖的例子的圖。圖2所示的試驗裝置1是用於進行功率半導體100的試驗的裝置。例如，功率半導體100是作為馬達、照明或電池等的控制而進行使交流成為直流或者將電壓降壓到5V、3V等的電力轉換等的半導體，且是處理的電壓或電流較大的半導體。
例如，功率半導體100為具有射極、集極及閘極等的絕緣柵型雙極電晶體(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor)。功率半導體100的試驗包括靜態特性(DC：Direct Current)試驗及動態特性(AC：Alternating Current)試驗。
功率半導體100的靜態特性試驗是對功率半導體100施加的電壓、通電的電流為固定，且對功率半導體100施加的電壓、通電的電流不變更的試驗。
功率半導體100的動態特性試驗是對功率半導體100施加的電壓、通電的電流變化，且對功率半導體100施加的電壓、通電的電流變更的試驗。
例如，作為靜態特性試驗，能夠測定功率半導體100中的所有閘極電荷、集極斷路電流、閘極射極間閾值電壓、閘極射極間漏電流及集極-射極間電壓Vce等特性。例如，集極-射極間電壓Vce是集極與射極之間的電壓。
例如，作為動態特性試驗，進行功率半導體100中的接通延遲時間、接通上升時間、斷開延遲時間、斷開下降時間、逆恢復時間、逆恢復電荷、開關測定及短路耐量測定等。例如，接通是對功率半導體100開始通電，斷開是對功率半導體100停止通電。
靜態特性試驗及動態特性試驗的測定項目根據用戶的要求規格來適當地選擇。以下，例如，對測量功率半導體100的集極-射極間電壓Vce的動態特性試驗進行說明，但本實施方式並不限定於動態特性試驗。
如圖2所示，試驗裝置1具備進行下述的切換處理的控制器2、閘極驅動電路3及感測器4。控制器2例如與閘極驅動電路3連接。
控制器2輸出對功率半導體100的閘極的接通/斷開進行控制的閘極信號Sge。例如，閘極信號Sge為由表示功率半導體100的閘極的接通的接通信號、和表示功率半導體100的閘極的斷開的斷開信號構成的脈衝信號。接通信號例如為1，斷開信號例如為0。
在閘極驅動電路3中，根據從控制器2輸出的閘極信號Sge，對功率半導體100的閘極施加閘極電壓Vge。控制器2構成為除了輸出閘極信號Sge以外，還能夠輸出使閘極驅動電路3的構成要素驅動的下述的其他信號。
控制器2只要能夠進行信號輸出，則硬體沒有特別地限定。控制器2例如可構成為具有CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)、ROM(Read only memory：唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)等的電腦，也可由PLC(Programmable LogicController：可編程邏輯控制器)或FPGA(Field Programable Gate Array：現場可編程閘陣列)等構成。
閘極驅動電路3具備電壓源、複數個電阻設定電路及切換電路。例如閘極驅動電路3使用於以功率半導體100為試驗對象的動態特性試驗。例如，集極-射極間電壓Vce根據由從電壓源施加的電壓所引起的功率半導體100的閘極電壓Vge的變化而變化。可說閘極電壓Vge根據來自電壓源的電壓而變化。
例如，複數個電阻設定電路與電壓源和閘極並聯連接，切換電路將複數個電阻設定電路中的至少一個電阻設定電路與電壓源和閘極連接。也可將包括電阻設定電路和切換電路的電路稱為電阻電路。例如，電阻電路是下述的接通電阻電路31及斷開電阻電路32中的至少一者以上。
例如，電壓源是下述的接通電壓源VGP及斷開電壓源VGN。例如，複數個電阻設定電路是下述的接通電阻設定電路311、312及斷開電阻設定電路321、322。例如，切換電路是接通電阻切換電路313及下述的斷開電阻切換電路323。
閘極驅動電路3根據從控制器2輸出的閘極信號Sge，對功率半導體100的閘極施加閘極電壓Vge來使功率半導體100的閘極接通/斷開，由此使功率半導體100的、例如集極-射極間電壓Vce發生變化。閘極驅動電路3具有接通電壓源VGP及接通電阻電路31作為在閘極信號Sge為接通信號的情況下動作的構成。
例如，接通電壓源VGP經由具有射極、集極及基極等的電晶體等半導體元件與接通電阻電路31連接。接通電阻電路31是具有預先設定的電阻值的閘極電阻。閘極電阻是限制流入功率半導體100的閘極的電流的電阻。
預先設定的電阻值是在動態特性試驗前設定的電阻值，根據動態特性試驗的內容而決定。以下，只要沒有特別說明，則電晶體例如為具有射極、集極及基極等的雙極電晶體。
例如，接通電阻電路31包括串聯連接的電阻、和對各電阻準備的開關及繼電器。控制器2輸出控制各電阻的繼電器的斷開電阻設定信號Sa、Sb、接通電阻設定信號Sd、Se。也可將斷開電阻設定信號Sa、Sb、接通電阻設定信號Sd、Se等簡稱為電阻設定信號。
控制器2輸出斷開電阻切換信號Sc及接通電阻切換信號Sf。控制器2在動態特性試驗前預先設定接通電阻電路31及斷開電阻電路32的閘極電阻的電阻值。也可將斷開電阻切換信號Sc及接通電阻切換信號Sf中的至少一者以上簡稱為切換信號。
在閘極驅動電路3中，在閘極信號Sge為接通信號的情況下，與接通電壓源VGP連接的電晶體動作，從接通電壓源VGP對接通電阻電路31施加電壓，從而例如集極-射極間電壓Vce根據功率半導體100的閘極電壓Vge的變化而變化。例如，接通電阻電路31在功率半導體100的動態特性試驗時，能夠變更閘極電壓Vge的接通時的閘極驅動條件。
接通電阻電路31具有與接通電壓源VGP和功率半導體100的閘極並聯連接的複數個電阻設定電路。例如圖2所示，接通電阻電路31具有第一電阻設定電路311及第二電阻設定電路312。以下，可將第一電阻設定電路311稱為接通電阻設定電路，也可將第二電阻設定電路312稱為接通電阻設定電路。
第一電阻設定電路311及第二電阻設定電路312是具有預先設定的電阻值的閘極電阻。第一電阻設定電路311包括串聯連接的電阻、和對各電阻準備的開關及繼電器。控制器2輸出控制第一電阻設定電路311所具有的繼電器的接通電阻設定信號Sd。
與第一電阻設定電路311同樣地，第二電阻設定電路312包括串聯連接的電阻、和對各電阻準備的開關及繼電器。控制器2輸出控制第二電阻設定電路312所具有的繼電器的接通電阻設定信號Se。第一電阻設定電路311及第二電阻設定電路312所具有的各個閘極電阻(第一電阻及第二電阻)的電阻值在動態特性試驗前被預先設定。
控制器2以第一電阻設定電路311的第一電阻值與第二電阻設定電路312的第二電阻值不同的方式，預先設定控制各接通電阻的繼電器的接通電阻設定信號Sd、Se。
例如，接通電阻電路31具有將複數個電阻設定電路中的至少一個電阻設定電路與接通電壓源VGP和功率半導體100的閘極連接的接通電阻切換電路313。在圖2中，接通電阻切換電路313切換第一電阻設定電路311和第二電阻設定電路312。
接通電阻切換電路313設置在第一電阻設定電路311及第二電阻設定電路312各自的輸出側。例如，如圖2所示，接通電阻切換電路313也可包括根據由控制器2輸出的接通電阻切換信號Sf來動作的半導體元件。例如，半導體元件為電晶體。
在閘極信號Sge為接通信號的情況下，接通電阻電路31藉由與接通電壓源VGP連接的電晶體動作而動作。再者，根據由接通電阻切換信號Sf所決定的接通電阻電路31的電阻值及接通電壓源VGP的電壓而決定閘極電壓Vge，將閘極電壓Vge施加於功率半導體100的閘極。
例如，控制器2在閘極信號Sge從開始到結束的一個試驗、例如一個動態特性試驗期間，輸出接通電阻切換信號Sf。接通電阻切換電路313將根據接通電阻切換信號Sf而從第一電阻設定電路311及第二電阻設定電路312中選出的電阻設定電路，連接於接通電壓源VGP與功率半導體100的閘極。例如，本實施方式中的一個試驗是指發送任意一系列閘極信號Sge的期間。
閘極驅動電路3具有斷開電壓源VGN及斷開電阻電路32，作為當閘極信號Sge為斷開信號時進行動作的構成。斷開電壓源VGN例如經由電晶體等半導體元件而連接於斷開電阻電路32。在功率半導體100的動態特性試驗時，藉由斷開電阻電路32，可變更閘極電壓Vge斷開時的閘極驅動條件。
斷開電阻電路32具有與斷開電壓源VGN和功率半導體100的閘極並聯連接的複數個電阻設定電路。例如，斷開電阻電路32如圖2所示，具有第三電阻設定電路321及第四電阻設定電路322。以下，可將第三電阻設定電路321稱為斷開電阻設定電路，也可將第四電阻設定電路322稱為斷開電阻設定電路。
第三電阻設定電路321及第四電阻設定電路322是具有預先設定的電阻值的閘極電阻。第三電阻設定電路321包括串聯連接的電阻、和對各電阻準備的開關及繼電器。控制器2輸出控制第三電阻設定電路321所具有的繼電器的斷開電阻設定信號Sa。
與第三電阻設定電路321同樣地，第四電阻設定電路322包括串聯連接的電阻、和對各電阻準備的開關及繼電器。控制器2輸出控制第四電阻設定電路322所具有的各電阻的繼電器的斷開電阻設定信號Sb。第三電阻設定電路321及第四電阻設定電路322所具有的各個閘極電阻(第三電阻及第四電阻)的電阻值在動態特性試驗前被預先設定。
控制器2以第三電阻設定電路321的第三電阻值與第四電阻設定電路322的第四電阻值不同的方式，預先設定控制各斷開電阻的繼電器的斷開電阻設定信號Sa、Sb。
例如，斷開電阻電路32具有將複數個電阻設定電路中的至少一個電阻設定電路與斷開電壓源VGN和功率半導體100的閘極連接的斷開電阻切換電路323。在圖2中，斷開電阻切換電路323切換第三電阻設定電路321和第四電阻設定電路322。
斷開電阻切換電路323設置在第三電阻設定電路321及第四電阻設定電路322各自的輸出側。例如圖2所示，斷開電阻切換電路323也可包括根據由控制器2輸出的斷開電阻切換信號Sc來動作的半導體元件。例如，半導體元件為電晶體。
在閘極信號Sge為斷開信號的情況下，斷開電阻電路32藉由與斷開電壓源VGN連接的電晶體動作而動作。藉由由斷開電阻切換信號Sc決定的斷開電阻電路32的電阻值及斷開電壓源VGN的電壓來決定閘極電壓Vge，將閘極電壓Vge施加於功率半導體100的閘極。
例如，控制器2在從閘極信號Sge的開始到結束的一個試驗、例如一個動態特性試驗的期間輸出斷開電阻切換信號Sc。斷開電阻切換電路323將根據斷開電阻切換信號Sc而從第三電阻設定電路321及第四電阻設定電路322選擇的電阻設定電路與斷開電壓源VGN和功率半導體100的閘極連接。例如，藉由接通電阻切換電路313或斷開電阻切換電路323等切換電路，在一個試驗、例如一個動態特性試驗的期間動態地切換閘極電阻。
感測器4是測量功率半導體100的集極-射極間電壓Vce的電壓計。基於感測器4的檢測結果，來試驗例如檢測集極-射極間電壓Vce的變化般的動態特性。
首先，對在動態特性試驗中不產生閘極電阻的切換的例子進行說明。圖3是試驗裝置1的信號的例子。圖3的(A)表示閘極信號Sge。如圖3的(A)所示，閘極信號Sge成為重複接通與斷開的脈衝信號。從閘極信號Sge的開始到結束的期間T為一個試驗、例如一個動態特性試驗的期間(間)。例如，期間T為數十μs左右。
圖3的(B)為斷開電阻設定信號Sa，且為第三電阻設定電路321的第三電阻值A的一個例子。圖3的(C)為斷開電阻設定信號Sb，表示第四電阻設定電路322的第四電阻值B。第三電阻值A及第四電阻值B在動態特性試驗開始前被決定，在動態特性試驗中不變更，因此成為固定值。
圖3的(D)是斷開電阻切換信號Sc的例子。圖3的(E)表示在一個試驗時用於控制由閘極驅動電路3實際輸出的閘極電阻值的信號亦即斷開電阻設定實際輸出信號。
如圖3的(D)所示，斷開電阻切換信號Sc為固定值。在斷開電阻切換信號Sc為固定值的情況下，在動態特性試驗中，在斷開電阻電路32中不產生閘極電阻的切換。
在動態特性試驗中在斷開電阻電路32中不產生閘極電阻的切換，因此如圖3的(E)所示，在動態特性試驗中，在斷開電阻電路32中，將閘極電阻的電阻值設定為第三電阻值A。
圖3的(F)為接通電阻設定信號Sd，表示第一電阻設定電路311的第一電阻值C。圖3的(G)為接通電阻設定信號Se，表示第二電阻設定電路312的第二電阻值D。第一電阻值C及第二電阻值D在動態特性試驗開始前被決定，在動態特性試驗中不被變更，因此成為固定值。
圖3的(H)為接通電阻切換信號Sf的例子。圖3的(I)表示在一個試驗時用於控制由閘極驅動電路3實際輸出的閘極電阻值的信號亦即接通電阻設定實際輸出信號。
如圖3的(H)所示，在接通電阻切換信號Sf為固定值、且接通電阻切換信號Sf為固定值的情況下，在動態特性試驗中在接通電阻電路31中不產生閘極電阻的切換。
在動態特性試驗中在接通電阻電路31中不產生閘極電阻的切換，因此如圖3的(I)所示，在動態特性試驗中，在接通電阻電路31中將閘極電阻的電阻值設定為第一電阻值C。
圖3的(J)表示閘極電壓Vge，圖3的(G)表示集極-射極間的電流亦即集極-射極間電流Ice，圖3的(L)表示集極-射極間電壓Vce。例如，藉由參照圖3的(J)～(L)來評價動態特性。
接下來，對在動態特性試驗中產生閘極電阻的切換的例子進行說明。圖4是試驗裝置1的信號的另一例。圖4的(A)～(L)與圖3的(A)～(L)對應。如圖4的(D)所示，斷開電阻切換信號Sc是從第三電阻值A切換為第四電阻值B的信號。如圖4的(H)所示，接通電阻切換信號Sf是從第一電阻值C切換為第二電阻值D的信號。
在閘極電阻值從第三電阻值A切換為第四電阻值B的情況下，在動態特性試驗中產生閘極電阻的切換，如圖4的(E)所示，在動態特性試驗中，將斷開電阻電路的閘極電阻值從第三電阻值A設定為第四電阻值B。
在閘極電阻值從第一電阻值C切換為第二電阻值D的情況下，在動態特性試驗中產生閘極電阻的切換。如圖4的(I)所示，在動態特性試驗中，將接通電阻電路的閘極電阻值從第一電阻值C設定為第二電阻值D。
圖4的(J)～(L)所示的虛線是圖3的(J)～(L)的結果。如圖4的(J)所示，在一個試驗期間T，閘極電壓Vge的斷開時的波形42、44成為與第三電阻值A對應的波形42、和與第四電阻值B對應的波形44這2個波形。
如圖4的(K)所示，在一個試驗期間T，集極-射極間電流Ice的斷開時的波形46、48成為與第三電阻值A對應的波形46、和與第四電阻值B對應的波形48這2個波形。
如圖4的(L)所示，在一個試驗期間T，集極-射極間電壓Vce的接通時的波形50、52成為與第三電阻值A對應的波形50、和與第四電阻值B對應的波形52這2個波形。
如圖4的(J)所示，在一個試驗期間T，閘極電壓Vge的接通時的波形41、43成為與第一電阻值C對應的波形41、和與第二電阻值D對應的波形43這2個波形。
如圖4的(K)所示，在一個試驗期間T，集極-射極間電流Ice的接通時的波形45、47成為與第一電阻值C對應的波形45、和與第二電阻值D對應的波形47這2個波形。
如圖4的(L)所示，在一個試驗期間T，集極-射極間電壓Vce的斷開時的波形49、51成為與第一電阻值C對應的波形49、和與第二電阻值D對應的波形51這2個波形。波形41～52例如表示對功率半導體100施加的電壓或通電的電流的每單位時間的變化量。
在一個試驗、例如一個動態特性試驗中，能夠在2種模式的閘極電壓條件下進行試驗。因此，例如圖4的(J)所示，在一個動態特性試驗中，能夠在2種模式的閘極電壓條件下評價斷開時的集極-射極間電壓Vce，關於接通時的集極-射極間電壓Vce，也能夠在2種模式的閘極電壓條件下進行評價。關於集極-射極間電流Ice，也能夠與集極-射極間電壓Vce同樣地進行評價。
在功率半導體100的動態特性試驗中，需要根據動態特性試驗的內容及檢查對象的特性，來變更閘極驅動條件(例如閘極電阻)。然而，閘極驅動條件的設定通常使用繼電器，因此花費時間。
如圖2～圖4所示，在本實施方式的閘極驅動電路3、試驗裝置1中，閘極信號Sge、斷開電阻設定信號Sa、Sb、斷開電阻切換信號Sc、接通電阻設定信號Sd、Se及接通電阻切換信號Sf等成為輸入，閘極電壓Vge、集極-射極間電流Ice及集極-射極間電壓Vce成為輸出。本實施方式中的閘極驅動電路3及試驗裝置1在動態特性試驗中能夠進行複數個閘極驅動條件下的試驗，因此能夠高效地進行試驗。
接下來，使用圖5對閘極信號Sge為斷開信號時的、一個動態特性試驗中的控制器2進行的切換處理進行說明。圖5是表示切換處理的流程圖。
切換處理的概要是由控制器2進行的切換方法。切換處理具備：輸出電阻設定信號的第一步驟(步驟S1)；輸出閘極信號Sge的第二步驟(步驟S2)；及輸出電阻切換信號的第三步驟(步驟S3)。
例如，在控制器2所具備的RAM中保存有斷開電阻設定信號Sa、Sb、斷開電阻切換信號Sc、接通電阻設定信號Sd、Se、接通電阻切換信號Sf等。
例如，斷開電阻設定信號Sa、Sb、斷開電阻切換信號Sc、接通電阻設定信號Sd、Se、接通電阻切換信號Sf等，藉由通信而從與試驗裝置1不同的裝置發送。
首先，控制器2例如從ROM讀取斷開電阻設定信號Sa、Sb及接通電阻設定信號Sd、Se，將斷開電阻設定信號Sa、Sb及接通電阻設定信號Sd、Se輸出至第三電阻設定電路321及第四電阻設定電路322、和第一電阻設定電路311及第二電阻設定電路312(步驟S1)。接下來，控制器2輸出閘極信號Sge(步驟S2)。
接下來，控制器2例如從RAM讀取斷開電阻切換信號Sc及接通電阻切換信號Sf，將斷開電阻切換信號Sc及接通電阻切換信號Sf輸出至閘極驅動電路3的斷開電阻切換電路323(步驟S3)。
例如，若輸出斷開電阻切換信號Sc及接通電阻切換信號Sf，則斷開電阻切換電路323將通電的閘極電阻從第三電阻設定電路321切換為第四電阻設定電路322，或者從第一電阻設定電路311切換為第二電阻設定電路312。
例如，步驟S1可由電阻設定信號輸出部執行，步驟S2可由閘極信號輸出部執行，步驟S3可由電阻切換信號輸出部執行。例如，閘極信號輸出部、電阻設定信號輸出部及電阻切換信號輸出部等為程式，保存於ROM，藉由在RAM展開而從RAM讀出至CPU並執行。閘極信號輸出部、電阻設定信號輸出部及電阻切換信號輸出部等也可是各自獨立的邏輯電路等電路。
閘極驅動條件的設定通常使用繼電器，因此為了設定閘極驅動條件而花費時間。閘極驅動條件在動態特性試驗前被預先設定，在動態特性試驗的過程中無法變更。由於閘極驅動條件在動態特性試驗的過程中無法變更，所以在現有的裝置中，在一個動態特性試驗中僅能夠在單一的閘極驅動條件下測定特性，即使是同一動作的動態特性試驗，也必須變更閘極驅動條件來進行多次動態特性試驗。
如上述般，在本實施方式的閘極驅動電路3中，例如，藉由斷開電阻切換電路323等切換電路，而將與電壓源和功率半導體100並聯連接的複數個電阻設定電路中的至少一個電阻設定電路與電壓源和功率半導體100連接。
例如，具體而言，在閘極驅動電路3中，藉由斷開電阻切換電路323，而將與斷開電壓源VGN和功率半導體100的閘極並聯連接的第三電阻設定電路321及第四電阻設定電路322中的一電阻設定電路連接於斷開電壓源VGN與功率半導體100的閘極。
由此，電壓源與功率半導體100的閘極之間的電阻值並非從並聯連接的所有複數個電阻設定電路導出的值，而是從藉由切換電路連接的至少一個電阻設定電路導出的值。
例如，具體而言，斷開電壓源VGN與功率半導體100的閘極之間的電阻值並非從並聯連接的所有電阻設定電路導出的值，而是從藉由斷開電阻切換電路323連接的電阻設定電路導出的值。
閘極驅動電路3藉由切換電路，切換與電壓源和功率半導體100的閘極連接的複數個電阻設定電路的連接，由此能夠適當地設定電壓源與功率半導體的閘極之間的電阻值。
例如，具體而言，閘極驅動電路3藉由斷開電阻切換電路323，切換與斷開電壓源VGN和功率半導體100的閘極連接的複數個電阻設定電路的連接，由此能夠適當地設定斷開電壓源VGN與功率半導體100的閘極之間的電阻值。
例如，閘極驅動電路3藉由切換電路，可變更施加於功率半導體100的電壓或通電的電流之每單位時間的變化量。例如，具體而言，閘極驅動電路3藉由接通電阻切換電路313及斷開電阻切換電路323等，可變更功率半導體100的閘極電壓Vge、集極-射極間電流Ice、或者集極-射極間電壓Vce等之每單位時間的變化量。
如上述般，本實施方式的閘極驅動電路3能夠電性地變更施加於功率半導體100的閘極的閘極電壓Vge，因此例如能夠高效地進行動態特性試驗。由此，能夠高速地切換閘極電阻，因此能夠在一個試驗內在複數個閘極驅動條件下進行特性測定。
另外，如上述般，本實施方式的試驗裝置1具備控制器2、閘極驅動電路3及感測器4。控制器2輸出對功率半導體100的閘極的接通/斷開進行控制的閘極信號Sge。
感測器4測量功率半導體100的集極-射極間電壓Vce。閘極驅動電路3具備電壓源、複數個電阻設定電路及切換電路。複數個電阻設定電路與電壓源和閘極並聯連接。
切換電路將複數個電阻設定電路中的至少一個電阻設定電路與電壓源和閘極連接。在閘極驅動電路3中，藉由切換電路而將與電壓源和功率半導體100的閘極並聯連接的複數個電阻設定電路中的至少一個電阻設定電路與電壓源和功率半導體100的閘極連接。
如上述般，在本實施方式的試驗裝置1中，例如，測量功率半導體的集極-射極間電壓Vce。在測量功率半導體的集極-射極間電壓Vce時，閘極驅動電路3藉由切換電路而切換與電壓源和功率半導體的閘極連接的複數個電阻設定電路的連接，由此能夠適當地設定電壓源與功率半導體的閘極之間的電阻值。
試驗裝置1及閘極驅動電路3能夠藉由切換電路而電性地變更施加於功率半導體100的閘極的閘極電壓Vge，因此試驗裝置1及閘極驅動電路3例如能夠高效地進行需要變更閘極電壓Vge的功率半導體的試驗。
在斷開電阻切換電路323等切換電路包括根據斷開電阻切換信號Sc等切換信號而動作的半導體元件的情況下，與切換電路不包含半導體元件而僅由繼電器等構成的情況相比，閘極驅動電路3能夠更快地變更施加於功率半導體100的閘極的閘極電壓Vge。
如上述般，控制器2也可在從閘極信號Sge的開始到結束的一個動態特性試驗的期間輸出斷開電阻切換信號Sc等切換信號，切換電路將根據斷開電阻切換信號Sc從複數個電阻設定電路選擇的至少一個電阻設定電路與電壓源和閘極連接。
試驗裝置1能夠在動態特性試驗等的試驗中使用切換電路來變更施加於閘極的閘極電壓Vge，因此例如能夠高效地進行需要變更閘極電壓Vge的功率半導體100的動態特性試驗等試驗。
上述的實施方式的試驗裝置1及閘極驅動電路3等表示實施方式的態樣。試驗裝置1並不限於上述的實施方式，也可在不變更各請求項所記載的主旨的範圍內，將實施方式的試驗裝置1或閘極驅動電路3加以變化，或者應用於其他方面。
例如，對斷開電阻電路32具有第三電阻設定電路321及第四電阻設定電路322這2個電阻設定電路的例子進行了說明，但也可具有3個以上的電阻設定電路。與斷開電阻電路32同樣地，接通電阻電路31也可具有3個以上的電阻設定電路。
斷開電阻切換電路323及接通電阻切換電路313只要從3個以上的電阻設定電路選擇至少一個電阻設定電路，並連接在斷開電壓源VGN與功率半導體100的閘極之間即可。試驗裝置1從3個以上的電阻設定電路進行選擇，由此能夠更精細切換閘極電阻。
不限於切換電路，電阻設定電路也可包括半導體元件。在電阻設定電路包括半導體元件的情況下，與電阻設定電路中不包含半導體元件而僅由繼電器等構成的情況相比，閘極驅動電路3能夠更快地變更施加於功率半導體100的閘極的閘極電壓Vge。
另外，上述的半導體元件也可不是具有射極、集極及基極的電晶體，例如也可是具有射極、集極及閘極的IGBT、具有汲極、源極及閘極的金屬氧化膜半導體FET(MOSFET：Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)般的場效應電晶體(Field Effect Transistor)等。
1:試驗裝置 2:控制器 3:閘極驅動電路 4:感測器 11:連接部 12:連接部 13:第一框體 14:第一框體 15:第三框體 16:第四框體 31:接通電阻電路 32:斷開電阻電路 100:功率半導體 311:接通電阻設定電路 312:接通電阻設定電路 313:接通電阻切換電路 321:斷開電阻設定電路 322:斷開電阻設定電路 323:斷開電阻切換電路 Ice:集極-射極間電流 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 Sa:斷開電阻設定信號 Sb:斷開電阻設定信號 Sc:斷開電阻切換信號 Sd:接通電阻設定信號 Se:接通電阻設定信號 Sf:接通電阻切換信號 Sge:閘極信號 Vce:集極-射極間電壓 Vge:閘極電壓 VGN:斷開電壓源 VGP:接通電壓源
圖1是表示包括本實施方式的試驗裝置的裝置的外觀的圖。 圖2是表示本實施方式的試驗裝置的電路圖的例子的圖。 圖3的(A)～(L)是表示本實施方式的試驗裝置的信號的例子的圖。 圖4的(A)～(L)是表示本實施方式的試驗裝置的信號的另一例子的圖。 圖5是表示切換處理的流程圖。
1:試驗裝置
2:控制器
3:閘極驅動電路
4:感測器
31:接通電阻電路
32:斷開電阻電路
100:功率半導體
311:接通電阻設定電路
312:接通電阻設定電路
313:接通電阻切換電路
321:斷開電阻設定電路
322:斷開電阻設定電路
323:斷開電阻切換電路
Ice:集極-射極間電流
Sa:斷開電阻設定信號
Sb:斷開電阻設定信號
Sc:斷開電阻切換信號
Sd:接通電阻設定信號
Se:接通電阻設定信號
Sf:接通電阻切換信號
Sge:閘極信號
Vce:集極-射極間電壓
VGP:接通電壓源
VGN:斷開電壓源
Vge:閘極電壓

Claims (5)

  1. 一種閘極驅動電路，其係使用於功率半導體的動態特性試驗者，且具備： 電壓源，其使前述功率半導體之閘極的閘極電壓變化； 複數個電阻設定電路，其等並聯連接於前述電壓源與前述閘極；及 切換電路，其將前述複數個電阻設定電路中的至少一個電阻設定電路連接於前述電壓源與前述閘極。
  2. 如請求項1的閘極驅動電路，其中 前述切換電路包括根據切換信號進行動作的半導體元件。
  3. 一種試驗裝置，其係使用於功率半導體的動態特性試驗者，且具備： 控制器，其輸出對前述功率半導體之閘極的接通/斷開進行控制的閘極信號； 閘極驅動電路，其根據從前述控制器輸出的前述閘極信號，對前述閘極施加閘極電壓；及 感測器，其測量前述功率半導體的集極-射極間的電壓； 前述閘極驅動電路具有： 電壓源，其使前述閘極的閘極電壓變化； 複數個電阻設定電路，其等並聯連接於前述電壓源與前述閘極；及 切換電路，其將前述複數個電阻設定電路中的至少一個電阻設定電路連接於前述電壓源與前述閘極。
  4. 如請求項3的試驗裝置，其中 前述控制器在前述閘極信號從開始到結束的一個前述動態特性試驗期間輸出切換信號， 前述切換電路將根據前述切換信號從前述複數個電阻設定電路中選出的前述至少一個電阻設定電路連接於前述電壓源與前述閘極。
  5. 一種切換方法，其係由使用於功率半導體的動態特性試驗的控制器進行者，且具備： 輸出電阻設定信號的第一步驟； 輸出閘極信號的第二步驟；及 輸出電阻切換信號的第三步驟。
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