TWI467191B - A test device and a test method for applying an electric current to the test device to test its electrical characteristics - Google Patents

Description

對被試驗裝置施加電流來試驗其電特性之試驗裝置及試驗方法

本發明關於試驗裝置及試驗方法。

以往，對IGBT(絕緣閘極雙極性電晶體)、MOSFET(金屬氧化物半導體場效電晶體)及二極體等半導體元件，施加電流來試驗電特性時，要在高速變化的電流源連接至被試驗元件的狀態下將電流施加至半導體元件(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本特開第2000-241503號公報

但是，電流值變成越大，要實現高速變化的電流源就越困難。在以往的試驗裝置中，是使用能施加高速回應的大電流的特殊電源，但是特殊電源的成本很高。

又，即使在使用特殊電流的情況下，要達到試驗電流仍須要相當程度的時間。在電流源達到試驗電流的期間流過被試驗元件的電流會造成被試驗元件的溫度上升，一旦上升至超過試驗條件的溫度就會有信賴性降低的問題。在此，想要一種能高速回應且將大電流施加至被試驗元件的低成本的試驗裝置。

為了解決上述問題，在本發明的第一態樣中，提供一種試驗裝置，用以試驗被試驗元件，所述試驗裝置具備：電流源，其將電流供給至被試驗元件；虛擬負載，其具有對應於被試驗元件的電特性；以及切換部，其針對電流源是要連接至虛擬負載還是要連接至被試驗元件進行切換；其中，切換部，在將電流源連接至虛擬負載後，一旦要被施加至虛擬負載中的電壓變成預定範圍內的電壓，就將電流源與虛擬負載的連接切斷，並將電流源連接至被試驗元件。

切換部，例如，在將電流源連接至被試驗元件後，將虛擬負載從電流源切斷。切換部，也能在電流源開始輸出電壓經過預定時間後，將電流源與虛擬負載的連接切斷，並將電流源連接至被試驗元件。虛擬負載，也能具有對應於被試驗元件的電阻。

該試驗裝置，也能更具備電壓測定部，用以測定要被輸入至虛擬負載中的電壓。電壓測定部，也能每隔預定的測定時間就測定要被施加至虛擬負載中的電壓，而切換部，也能在電壓測定部所測定的要被施加至虛擬負載中的電壓的變化率比預定的變化率更小的情況，就將電流源與虛擬負載的連接切斷，並將電流源連接至被試驗元件。

試驗裝置，也能更具備記憶部及控制部。該記憶部，其記憶已預先測定的經過時間資訊與輸出值資訊的對應(配對)，該經過時間資訊，是對應於在將電流源連接至虛擬負載的狀態下開始輸出電壓後的經過時間，而該輸出值資訊，是對應於該經過時間所對應的電流源的輸出電流。該控制部，從記憶部讀出與預定範圍內的電壓相等的輸出值資訊所對應的經過時間資訊，在讀出的經過時間資訊所對應的經過時間，控制切換部，使該切換部將電流源與虛擬負載的連接切斷，並將電流源連接至被試驗元件。

又，試驗裝置，也能具備複數個電流源，切換部，其針對複數個電流源的各個電流源是要連接至虛擬負載還是要連接至被試驗元件進行切換，且對應於應該施加至被試驗元件中的電流，在將複數個電流源的任一個電流源連接至虛擬負載後，一旦要被施加至虛擬負載中的電壓變成預定範圍內的電壓，就將連接至虛擬負載的電流源與虛擬負載的連接切斷，並將連接至虛擬負載的電流源連接至被試驗元件。

切換部，也能從複數個電流源中選擇兩個以上的電流源並加以連接至虛擬負載後，一旦要被施加至虛擬負載中的電壓變成預定範圍內的電壓，就將被連接至虛擬負載的兩個以上的電流源與虛擬負載的連接切斷，並將被連接至虛擬負載的兩個以上的電流源連接至被試驗元件。

試驗裝置，也能具備複數個虛擬負載，其對應於複數個電流源的各個，切換部，也能具有複數個切換開關，其對應於複數個電流源的各個，且針對複數個電流源的各個是要連接至複數個虛擬負載當中的對應的虛擬負載還是要連接至被試驗元件進行切換。

作為一例，切換部，在將複數個電流源當中的第一電流源連接至被試驗元件經過預定時間後，將第二電流源連接至被試驗元件，並將第一電流源從被試驗元件切斷。切換部，一旦複數個電流源當中的第二電流源與對應於第二電流源的虛擬負載之間的電壓變成預定電壓，就將第二電流源連接至被試驗元件，並將第一電流源從被試驗元件切斷。

試驗裝置，更具備記憶部及控制部。該記憶部，其針對複數個電流源的各個電流源，記憶已預先測定的經過時間資訊及輸出值資訊，該經過時間資訊，是對應於在將電流源110連接至虛擬負載的狀態下開始輸出電壓後的經過時間，而該輸出值資訊，是對應於前述經過時間所對應的電流源的輸出電流。該控制部，其控制複數個切換開關。控制部，也能取得應該施加至被試驗元件中的電流的上升變化率，從記憶部取得複數個電流源的各個電流源的經過時間資訊及輸出值資訊，並基於上升變化率、經過時間資訊及輸出值資訊，來切換複數個切換開關的連接對象。作為一例，第一電流源所輸出的電流比第二電流源所輸出的電流更小。

在本發明的第二態樣中，提供一種試驗方法，具備：將電流從電流源供給至具有被試驗元件所對應的電特性的虛擬負載的階段；以及一旦電流源施加至虛擬負載中的電壓變成預定範圍內的電壓，就將電流源與虛擬負載的連接切斷，並將電流源連接至被試驗元件的階段。

另外，上述的發明概要，並非將本發明的必要特徵全部列舉者，又，這些特徵群的子組合，也能作為發明。

以下，雖然透過發明的實施形態來說明本發明，但是以下實施形態並非用以限定關於發明的申請專利範圍，又並非所有的在實施形態中說明的特徵的組合都是發明所必要的解決手段。

第1圖表示關於本實施形態的試驗裝置100的構成。試驗裝置100，用以試驗被試驗元件200的電特性。被試驗元件(DUT)200，例如是IGBT、MOSFET或二極體。試驗裝置100，具備電流源110、切換部120及虛擬負載130。電流源110，例如，從外部的電壓源300接收電力的供給。試驗裝置100，也能更包含電壓源300。

電流源110，從外部的電壓源300接收電力的供給，並將定電流供給至虛擬負載130或被試驗元件200。電流源110，在虛擬負載130或被試驗元件200的阻抗變化時，使輸出電壓變化，藉此輸出定電流。電流源110，例如具有雙極性電晶體或MOSFET。電流源110，也能具有運算放大器、及被連接至運算放大器的輸出端之功率電晶體。

切換部120，其針對電流源110是要連接至虛擬負載130還是要連接至被試驗元件200來進行切換。例如，切換部120具有開關，所述開關用以將電流源110連接至虛擬負載130或被試驗元件200的任一個。切換部120，也能具有第一開關及第二開關，所述第一開關用以切換是否將電流源110連接至虛擬負載130，所述第二開關用以切換是否將電流源110連接至被試驗元件200。切換部120，也能具有半導體開關、機械開關(mechanical switch)的任一種類的開關。

切換部120，也能具有複數種類的開關，用以對應於虛擬負載130及被試驗元件200的電特性，來選擇要連接至虛擬負載130及被試驗元件200的開關。例如，在流過切換部120的電流比預定的電流值更小，且必須在預定時間以內進行切換的情況下，切換部120會選擇MOSFET作為半導體開關。在流過切換部120的電流比預定的電流值更大，且不必在預定時間以內進行切換的情況下，切換部120也能選擇IGBT或閘流器(thyristor)作為半導體開關。

虛擬負載130，其具有對應於被試驗元件200的電特性。例如，虛擬負載130，具有對應於被試驗元件200的電阻。虛擬負載130，也能具有約略等於被試驗元件200的接通電阻(on resistance)的電阻。具體來說，虛擬負載130的電阻，是在被試驗元件200的接通電阻的50%以上且150%以下。虛擬負載130的電阻，較佳是在被試驗元件200的接通電阻的90%以上且110%以下。

虛擬負載130，也能具有約略等於被試驗元件200的輸入阻抗。虛擬負載130，除了輸入電阻或輸入阻抗以外，也能具有對應於被試驗元件200的電特性。例如，虛擬負載130，是與被試驗元件200同種類的元件。具體來說，在被試驗元件200是IGBT時，虛擬負載130也能是與被試驗元件200具有相同的接通電阻、額定電流(rated current)、耐壓及輸入阻抗的IGBT。虛擬負載130，也能是電子負載(electronic load)。電子負載也能具有再生機能(regeneration function)。進而，也能將藉由再生機能所得到的電力作為電壓源300的動力源來加以使用。

切換部120，在將電流源110連接至虛擬負載130後，一旦要施加至虛擬負載130中的電壓變成預定範圍內的電壓，就將電流源110與虛擬負載130的連接切斷，並將電流源110連接至被試驗元件200。切換部120，也能在將虛擬負載130由電流源110切斷的同時，將被試驗元件200連接至電流源110。例如，切換部120，在將電源施加至試驗裝置100的初期狀態中，將電流源110連接至虛擬負載130。一旦將電源施加至試驗裝置100，電力就會被供給至電流源110，使電流源110的輸出電壓上升。

切換部120，在將電流源110連接至虛擬負載130後，經過預定以上的時間，電流源110的輸出電壓進入預定的電壓範圍內時，也能將電流源110的連接對象由虛擬負載130切換至被試驗元件200。例如，切換部120，在經過被重疊至電流源110的輸出電流中的交流信號成分的週期以上的時間，輸出電壓進入被容許的作為對於被試驗元件200的施加電流的電流範圍所對應的電壓範圍時，就切換電流源110的連接對象。

試驗裝置100，也能將用以切換電流源110是要連接至虛擬負載130還是要連接至被試驗元件200的觸發信號，輸入至切換部120，藉此切換電流源110的連接。試驗裝置100，也能從外部取得該觸發信號。

切換部120，例如，在觸發信號的電壓是臨界值電壓以上時將電流源110連接至虛擬負載130，而在觸發信號的電壓未滿臨界值電壓時將電流源110連接至被試驗元件200。切換部120，也能在每次輸入脈衝狀的觸發信號時，就切換電流源110的連接。具體來說，試驗裝置100，是使用以下的步驟來切換電流源110的連接，藉此能將任意的持續時間(duration)的電流脈衝施加至被試驗元件200。

首先，在電壓源300被連接至試驗裝置100的狀態下開啟電壓源300(步驟1)；試驗裝置100，待機直到電壓源300供給至電流源110中的電壓安定(歩驟2)。接著，試驗裝置100，與從外部取得的第一觸發信號同歩地控制切換部120，藉此將電流源110連接至虛擬負載130(歩驟3)。

其後，試驗裝置100，待機直到電流源110的輸出電壓安定(歩驟4)。試驗裝置100的待機時間，例如，是1μ秒至10μ秒左右。試驗裝置100，在電流源110的輸出電壓安定後，與從外部取得的第二觸發信號同歩地控制切換部120，藉此將電流源110的連接對象從虛擬負載130切換至被試驗元件200(歩驟5)。接著，試驗裝置100，與從外部取得的第三觸發信號同歩地控制切換部120，藉此將電流源110的連接對象從被試驗元件200切換至虛擬負載130(歩驟6)。

如以上所述，試驗裝置100，能將取得第二觸發信號的時序與取得第三觸發信號的時序的差所對應的持續時間的電流脈衝，施加至被試驗元件200。另外，在電壓源300被開啟的狀態下，試驗裝置100，也能在步驟6的動作結束後進行步驟4的動作。試驗裝置100，重複步驟4、步驟5及步驟6，藉此能將電流脈衝連續地施加至被試驗元件200。相較於應該施加至被試驗元件200中的電流脈衝寬度(pulse width)，在步驟4中的待機時間很短，所以試驗裝置100能實質地將任意的持續時間的電流脈衝施加至被試驗元件200。

試驗裝置100具有上述構成，藉此即使在電流源110需要長時間才能變成能輸出試驗電流的狀態的情況，也能在短時間內對被試驗元件200施加上升試驗電流。因此，試驗裝置100，不使被試驗元件200的溫度上升，就能試驗電流施加時的電特性。試驗裝置100不需要特殊的電壓源300，所以能使用低成本的電源來作為電壓源300。

第2圖表示關於本實施形態的試驗裝置100的其他構成例。在第2圖中，也表示要被連接至試驗裝置100的被試驗元件200及電壓源300。第2圖所示的切換部120，具有切換開關122及切換開關124。切換開關122，切換是否將電流源110連接至虛擬負載130。切換開關124，切換是否將電流源110連接至被試驗元件200。

切換部120，能在將被試驗元件200連接至電流源110後，將虛擬負載130從電流源110切斷。在切換部120將電流源110連接至虛擬負載130及被試驗元件200後，再切斷虛擬負載130的情況，會使將電流源110的連接對象從虛擬負載130切換至被試驗元件200的過程中的阻抗變動變小，所以能抑制突波(surge)的發生。

具體來說，切換部120，在將切換開關122設為接通(on)狀態而將電流源110連接至虛擬負載130的狀態下，也使切換開關124設為接通狀態而也使電流源110連接至被試驗元件200。其後，也能將切換開關122設為切斷(off)狀態，而使虛擬負載130從電流源110切斷。另外，所謂的接通狀態，就是開關的端子間是導通狀態，而所謂的切斷狀態，就是開關的端子間是不導通狀態。

切換部120，也能在電流源110開始輸出電壓經過預定時間後，將電流源110與虛擬負載130的連接切斷，並將電流源110連接至被試驗元件200。具體來說，已預先測定了在將電流源110連接至虛擬負載130的狀態下的電流源110的輸出電壓要達到被試驗元件200的應該施加的電壓的範圍內的所需時間，切換部120也能在該已預先測定的所需時間中，將電流源110的連接對象從虛擬負載130切換至被試驗元件200。

切換部120，也能在電流源110開始輸出電壓後，相較於切換部120要切換連接的所需時間，經過足夠長時間後的時間點，再將電流源110與虛擬負載130的連接切斷，並將電流源110連接至被試驗元件200。例如，在電流源110開始輸出電壓，切換部120被連接至虛擬負載130，經過切換部120的切換時間的100倍至1000倍的時間而電流源110的輸出電流安定後，能將電流源110連接至被試驗元件200。

切換部120，也能在電流源110開始輸出電壓經過預定的第一時間後，將電流源110連接至虛擬負載130，進而經過預定的第二時間後，將電流源110與虛擬負載130的連接切斷，並將電流源110連接至被試驗元件200。例如，在電流源110的輸出電壓達到被試驗元件200的應該施加的電壓的範圍內之後，切換部120會將電流源110連接至虛擬負載130。

切換部120，也能藉由將電流源110連接至虛擬負載130，在經過會發生突波電壓的暫態響應時間(transient response time)後，且在電流源110的輸出電壓位於被試驗元件200的應該施加的電壓的範圍內的情況，將電流源110的連接對象從虛擬負載130切換至被試驗元件200。藉由試驗裝置100具有上述構成，能在電流源110的輸出電流安定的狀態下將電流源110連接至被試驗元件200。

第3A圖表示電流源110開始輸出電壓後的經過時間與電流源110的輸出電壓的對應關係。電流源110，例如一旦開始從電壓源300接受電壓的供給，則電流源110的輸出電壓會上升。例如，電流源110的輸出電阻相較於虛擬負載130的電阻是足夠小的情況，若將電流源110的輸出電壓設為V、將電流源110的輸出電流設為I、將虛擬負載130的電阻設為R，則V=I×R的關係成立。因此，若電流源110所輸出的電壓固定，則電流源110會成為輸出定電流的狀態。

此處，在用以試驗被試驗元件200的電流值的範圍被設為I_min 以上I_max 以下的情況，若電流源110的輸出電壓在V_min =I_min ×R以上且V_max =I_max ×R以下的範圍內，則切換部120就能將電流源110連接至被試驗元件200。此處，切換部120，也能在電流源110所輸出的電壓到達V_min 及V_max 的中間電壓V_mid 的經過時間T1時，將電流源110連接至被試驗元件200，並將電流源110從虛擬負載130切斷。

第3B圖表示電流源110開始輸出電壓後的經過時間與往被試驗元件200的輸入電壓的對應關係。在切換部120切換電流源110的連接對象後，往被試驗元件200的輸入電壓會急速上升，並在經過時間到達T2的時點，往被試驗元件200的輸入電壓到達V_mid 。從電流源110被連接至被試驗元件200直到輸入電壓到達V_mid 為止的時間T2-T1，相較於從電流源110開始輸出電壓直到輸出電壓到達V_mid 為止的時間T1是更小。另外，T2-T1也包含切換部120的反應時間。作為一例，T2-T1的長度是在T1的1/10000以上1/1000以下。

在切換部120將電流源110切換至被試驗元件200的瞬間，如第3B圖所示，有由於被連接至電流源110上的負荷的阻抗產生變化而發生突波電壓的情況。試驗裝置100，也能在切換部120與被試驗元件200之間，具有用以吸收突波的突波吸收器。

第4A圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。在第4A圖中，也表示被連接至試驗裝置100上的被試驗元件200及電壓源300。相較於第1圖所示的試驗裝置100，第4A圖所示的試驗裝置100更具備電壓測定部140。電壓測定部140，其測定要被輸入至虛擬負載130中的電壓。電壓測定部140，在電流源110與切換部120之間測定電流源110的輸出電壓，藉此來測定要被輸入至虛擬負載130中的電壓。

第4B圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。在第4B圖中，也表示被連接至試驗裝置100上的被試驗元件200及電壓源300。相異於第4A圖所示的試驗裝置100，第4B圖所示的試驗裝置100的電壓測定部140是被連接在切換部120與虛擬負載130之間。

電壓測定部140，例如，每隔預定的測定時間，就測定要被施加至虛擬負載130中的電壓。電壓測定部140，也能基於被試驗元件200的試驗電流的容許誤差的大小及電流源110所輸出的電壓的變化率，來選擇用以測定要被施加至虛擬負載130中的電壓的間隔。例如，電壓測定部140，以相較於以下所述的時間更足夠短的時間間隔，來測定虛擬負載130要被施加的電壓，所述時間是虛擬負載130要被施加的電壓作出僅對應於施加電流的容許誤差之電壓變化所需時間。

切換部120，也能在電壓測定部140所測定的虛擬負載130要被施加的電壓的變化率是比預定的變化率更小的情況，將電流源110與虛擬負載130的連接切斷，並將電流源110連接至被試驗元件200。虛擬負載130要被施加的電壓的變化率變小的狀態，就是接近電流源110的輸出電壓的目標值的狀態。此處，切換部120，也能在電壓測定部140所連續測定的複數個電壓值，亦即虛擬負載130被施加的電壓是在被試驗元件200的試驗所必要的電壓範圍內的情況，將電流源110的連接對象從虛擬負載130切換至被試驗元件200。

第5圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。在第5圖中，也表示被連接至試驗裝置100的被試驗元件200及電壓源300。相較於第4A圖所示的試驗裝置100，第5圖所示的試驗裝置100，更具備記憶部150及控制部160。

記憶部150，其記憶已預先測定的經過時間資訊與輸出值資訊的對應(配對)，該經過時間資訊，是對應於在將電流源110連接至虛擬負載130的狀態下開始輸出電壓後的經過時間，而該輸出值資訊，是對應於該經過時間所對應的電流源110的輸出電流。例如，記憶部150，從電流源110開始輸出電壓每隔預定的時間間隔k，就以電流源110輸出至虛擬負載130的輸出電壓值作為輸出值資訊，並將其與電流源110開始輸出電壓後的經過時間的對應(配對)而加以記憶。記憶部150，也能以電流源110輸出至虛擬負載130的輸出電流值作為輸出值資訊來加以記憶。

具體來說，記憶部150，在k×n(n是自然數)的各個時間，記憶電流源110的輸出電壓值與經過時間資訊的一例亦即k×n的值的對應(配對)。記憶部150，例如是非揮發性記憶體。作為一例，記憶部150，是在試驗裝置100的製造之前就已寫入經過時間資訊及輸出值資訊的非揮發性記憶體。

記憶部150，也能每隔預定的經過時間的間隔就記憶輸出電壓值，該預定的經過時間的間隔是對應於電流源110輸出電壓的變化率。例如，記憶部150，在電流源110輸出電壓的變化率大的情況，相較於該變化率小的情況，會每隔較短間隔的經過時間就記憶輸出電壓值。

控制部160，從記憶部150取得與預定範圍內的電壓相等的輸出值資訊所對應的經過時間資訊。控制部160，在讀出的經過時間資訊所對應的經過時間，控制切換部120，使該切換部120將電流源110與虛擬負載130的連接切斷，並將電流源110連接至被試驗元件200。例如，控制部160，從記憶部150取得將應該施加至被試驗元件200中的電流所對應的電壓從電流源110輸出的經過時間。控制部160，從電流源110開始輸出電壓直到經過該經過時間後，就控制切換部120，來將電流源110的連接對象從虛擬負載130切換至被試驗元件200。

第6圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。在第6圖中，也表示被連接至試驗裝置100的被試驗元件200及電壓源300。相較於第5圖所示的試驗裝置100，第6圖所示的試驗裝置100，相異點在於具備複數個虛擬負載130(130-1、130-2及130-3)。複數個虛擬負載130，各自具有不同的電阻。複數個虛擬負載130，也能是各自種類不同的元件。

切換部120，也能對應於被試驗元件200的種類或電特性，來選擇要與電流源110連接的虛擬負載130。例如，切換部120，是將電流源110連接至與被試驗元件200具有約略相等的電阻的虛擬負載130。

記憶部150，對於各個虛擬負載130，也能將從電流源110開始輸出電壓後的經過時間所對應的經過時間資訊、及電流源110對應於該經過時間而輸出至虛擬負載130中的電流所對應的輸出值資訊，對應(配對)地記憶。控制部160，也能從記憶部150取得虛擬負載130所對應的經過時間資訊及輸出值資訊，並基於取得的資訊來控制切換部120。

第7圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。在第7圖中，也表示被連接至試驗裝置100的被試驗元件200及電壓源300。相較於第5圖所示的試驗裝置100，第7圖所示的試驗裝置100，相異點在於具備複數個電流源110-m(m是1、2、3或4)及複數個電流源110-m所對應的複數個切換部120-m。複數個切換部120-m的各個，具有(切換)開關122-m及(切換)開關124-m。電流源110的各個，能彼此輸出相同的電流也能彼此輸出不同的電流。

電流源110-m的輸入段，被連接至電壓源300。電流源110-m的輸出段，被連接至對應的切換開關122-m及切換開關124-m。切換開關122-m的沒有連接至電流源110-m側的端子，被連接至虛擬負載130。切換開關124-m的沒有連接至電流源110-m側的端子，被連接至被試驗元件200。

切換部120，針對各個電流源110-m是要連接至虛擬負載130還是要連接至被試驗元件200來進行切換。切換部120，對應於應該施加至被試驗元件200中的電流，將複數個電流源110的任一個的電流源110-m連接至虛擬負載130。例如，在電流源110-1、電流源110-2、電流源110-3及電流源110-4，分別輸出100A、200A、300A及400A的情況，而應該施加至被試驗元件200中的電流是200A的情況，切換部120會將電流源110-2連接至虛擬負載130。

切換部120，一旦要被施加至虛擬負載130中的電壓變成預定範圍內的電壓，就將虛擬負載130所連接的電流源110-2與虛擬負載130的連接切斷，並將電流源110-2連接至被試驗元件200。具體來說，切換部120，在要被施加至虛擬負載130中的電壓達到應該施加至被試驗元件200中的電流所對應的電壓，就將電流源110-2連接至被試驗元件200。

切換部120，也能從複數個電流源110中選擇兩個以上的電流源110並加以連接至虛擬負載130。切換部120，一旦要被施加至虛擬負載130中的電壓變成預定範圍內的電壓，就將被選擇的兩個以上的電流源110與虛擬負載130的連接切斷，並將被選擇的兩個以上的電流源110連接至被試驗元件200。

例如，在應該施加至被試驗元件200中的電流是600A的情況下，從電流源110-1至電流源110-4的任一個電流源都不能輸出被試驗元件200的試驗所需要的電流。因此，切換部120，也能將電流源110-2及電流源110-4連接至虛擬負載130後，再將電流源110-2及電流源110-4連接至被試驗元件200。

第8圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。在第8圖中，也表示被連接至試驗裝置100的被試驗元件200及電壓源300。相較於第7圖所示的試驗裝置100，第8圖所示的試驗裝置100，相異點在於具備電流源110-m的各個所對應的複數個虛擬負載130-m。又，試驗裝置100，具備電壓測定部142、記憶部152及控制部162。

切換部120，具有複數個電流源110的各個所對應的複數個切換開關122-m及切換開關124-m。切換部120，將複數個電流源110的各個，切換至從虛擬負載130-1至虛擬負載130-4當中的對應的虛擬負載130-m、或切換至被試驗元件200。具體來說，切換開關122-m，切換是否要將電流源110-m連接至虛擬負載130-m。切換開關124-m，切換是否要將電流源110-m連接至被試驗元件200。

試驗裝置100，藉由控制切換開關122-m及切換開關124-m的切換順序，而能將具有各種上升變化率(slew rate)的電流施加至被試驗元件200。上升變化率，就是對應於時間的電流增加的變化量的比率。

切換部120，首先，將全部的切換開關122-m的開關設為接通狀態，來將電流源110-m連接至對應的虛擬負載130-m。接著，切換部120，將切換開關124-1的開關設為接通狀態，來將複數個電流源110當中的第一電流源110-1連接至被試驗元件200。然後，在經過預定時間後，切換部120，將切換開關124-2的開關設為接通狀態，來將第二電流源110-2連接至被試驗元件200，並將切換開關124-1的開關設為切斷狀態，來將第一電流源110-1從被試驗元件200切斷。

切換部120，也能在第二電流源110-2與第二電流源110-2所對應的虛擬負載130-2之間的電壓變成預定電壓時，就將第二電流源110-2連接至被試驗元件200，並將第一電流源110-1從被試驗元件200切斷。

切換部120，也能基於應該施加至被試驗元件200中的電流的上升變化率，來決定將電流源110-2連接至被試驗元件200的時序。例如，切換部120，在電流源110開始輸出電壓後50μ秒以內使輸出電流上升至100A後，要在100μ秒以內使輸出電流上升至200A的情況下，就能在50μ秒後將用以輸出100A的電流源110-2連接至試驗裝置100，在更經過50μ秒後將用以輸出200A的電流源110-3連接至試驗裝置100。

控制部162，也能控制切換開關122-m及切換開關124-m。記憶部152，也能針對複數個電流源110的各個電流源110，記憶已預先測定的經過時間資訊及輸出值資訊，該經過時間資訊，是對應於在將電流源110連接至虛擬負載130的狀態下開始輸出電壓後的經過時間，而該輸出值資訊，是對應於該經過時間所對應的電流源110的輸出電流。控制部160，也能取得應該施加至被試驗元件200中的電流的上升變化率，從記憶部150取得複數個電流源110的各個電流源110所對應的經過時間資訊及輸出值資訊，並基於上升變化率、經過時間資訊及輸出值資訊，來切換複數個切換開關的連接對象。

例如，記憶部152，針對電流源110-1，記憶50μ秒、100μ秒及150μ秒的經過時間資訊所對應的50A、120A及150A的輸出值資訊。記憶部152，針對電流源110-2，記憶50μ秒、100μ秒及150μ秒的經過時間資訊所對應的100A、250A及300A的輸出值資訊。記憶部152，針對電流源110-3，記憶50μ秒、100μ秒及150μ秒的經過時間資訊所對應的150A、200A及300A的輸出值資訊。

控制部162，作成已從裝置外部取得電流的上升變化率，該上升變化率，要在電流源110開始輸出電壓後50μ秒以內使輸出電流上升至100A後，在100μ秒以內使輸出電流上升至200A。此情況下，控制部162，在電流源110開始輸出電壓經過50μ秒的時點，將電流源110-2連接至被試驗元件200，該電流源110-2，對應於從記憶部152讀出的經過時間資訊及輸出值資訊的組合當中，經過時間資訊50μ秒及輸出值資訊100A的組合。接著，控制部162，在經過100μ秒的時點，將電流源110-3連接至被試驗元件200，該電流源110-3，對應於從記憶部152讀出的經過時間資訊及輸出值資訊的組合當中，經過時間資訊100μ秒及輸出值資訊200A的組合。

第9A圖表示電流源110-1至電流源110-4開始輸出電流後的經過時間與輸出電壓值的對應關係。電流源110-1、電流源110-2、電流源110-3及電流源110-4，開始輸出電壓後電壓上升，藉由各自的輸出電流及被試驗元件200的接通電阻而到達預定電壓。

例如，在電流源110-1、電流源110-2、電流源110-3及電流源110-4的輸出電流，分別是100A、200A、300A及400A，且被試驗元件200的接通電阻是10mΩ的情況下，電流源110-1、電流源110-2、電流源110-3及電流源110-4的輸出電壓，分別到達1V、2V、3V及4V。

第9B圖表示在針對連接至被試驗元件200中的電流源110-m進行切換的情況下，被施加至被試驗元件200中的電壓。切換部120，在電流源110開始輸出電壓後的經過時間T1、T2、T3及T4的各個時點，切換電流源110-m與被試驗元件200的連接。

在第9B圖的例子中，是在電流源110-1至電流源110-4被分別連接至虛擬負載130-1至虛擬負載130-4的狀態下，開始輸出電壓。切換開關122-1、切換開關122-2、切換開關122-3及切換開關122-4，是接通狀態。切換開關124-1、切換開關124-2、切換開關124-3及切換開關124-4，是切斷狀態。

切換部120，在T1的時序，將電流源110的連接對象，從虛擬負載130-1切換至被試驗元件200。具體來說，切換部120，將切換開關124-1設為接通狀態，並將切換開關122-1切換至切斷狀態。切換部120，在T2的時序，將電流源110-2連接至被試驗元件200，並將電流源110-1從被試驗元件200切斷。又，將電流源110-2從虛擬負載130-2切斷。具體來說，切換部120，將切換開關124-2設為接通狀態，並將切換開關124-1及切換開關122-2切換至切斷狀態。

同樣地，切換部120，在T3的時序，將切換開關124-3設為接通狀態，並將切換開關124-2及切換開關122-3切換至(設為)切斷狀態。切換部120，在T4的時序，將切換開關124-4設為接通狀態，並將切換開關124-3及切換開關122-4切換至切斷狀態。切換部120，使用以上順序來對切換開關122-m及切換開關124-m的連接進行切換，藉此，試驗裝置100，能如第9B圖的粗線所示，使施加至被試驗元件200中的電壓上升。

第9C圖表示在針對連接至被試驗元件200的電流源110-m進行切換的情況下，被施加至被試驗元件200中的電壓。在第9C圖中，切換部120是在與第9B圖不同的時序T1’、T2’、T3’及T4’，對於切換開關124-m進行切換。試驗裝置100，也能對應於應該輸入至被試驗元件200中的電流的上升變化率，來決定切換部120的切換時序。

試驗裝置100，藉由使切換時序變化，而能以對應於應該施加至被試驗元件200中的電流的上升變化率的方式，來輸出電流。例如，第9C圖的T1’、T2’、T3’及T4’，分別比第9B圖的T1、T2、T3及T4更長，所以相較於第9B圖的情況，施加至被試驗元件200中的電壓會以比較和緩的方式上升。

如上述，關於本發明的各個實施形態的試驗裝置100，是以低成本就能實現的構成，但是卻能將高速回應的大電流施加至被試驗元件200。試驗裝置100，不需要特殊電壓源，所以也容易維護。藉由使用試驗裝置100來試驗被試驗元件200，能將被試驗元件200的特性從溫度特性分離，而能得到精度高的測定資料。

以上，雖然使用實施形態來說明本發明，但是本發明的技術範圍並不受限於上述實施形態所記載的範圍。業者係明白能將各種變更或改良施加至上述實施形態中。從申請專利範圍的記載能明白，施加有這樣的變更或改良之形態也能包含在本發明的技術範圍中。

在申請專利範圍、說明書、及圖式中所示的裝置以及階段等各個處理的實行順序，只要不特別明示「更前」、「以前」等，或沒有將前面處理的輸出用在後面處理，則應該留意係能以任意順序加以實現。關於在申請專利範圍、說明書、及圖式中的動作流程，即使在方便上係使用「首先」、「接著」等來進行說明，但是並不意味必須以這個順序來實施。

100．．．試驗裝置

110．．．電流源

120．．．切換部

122．．．切換開關

124．．．切換開關

130．．．虛擬負載

140．．．電壓測定部

142．．．電壓測定部

150．．．記憶部

152．．．記憶部

160．．．控制部

162．．．控制部

200．．．被試驗元件

300．．．電壓源

第1圖表示關於本實施形態的試驗裝置100的構成。

第2圖表示關於本實施形態的試驗裝置100的其他構成例。

第3A圖表示電流源110開始輸出電壓後的經過時間與電流源110的輸出電壓的對應關係。

第3B圖表示電流源110開始輸出電壓後的經過時間與往被試驗元件200的輸入電壓的對應關係。

第4A圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。

第4B圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。

第5圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。

第6圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。

第7圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。

第8圖表示關於其他實施形態的試驗裝置100的構成。

第9A圖表示電流源110-1至電流源110-4開始輸出電流後的經過時間與輸出電壓值的對應關係。

第9B圖表示在針對連接至被試驗元件200的電流源110-m進行切換的情況下，被施加至被試驗元件200中的電壓。

第9C圖表示在針對連接至被試驗元件200的電流源110-m進行切換的情況下，被施加至被試驗元件200中的電壓。

100．．．試驗裝置

110．．．電流源

120．．．切換部

130．．．虛擬負載

200．．．被試驗元件

300．．．電壓源

Claims (18)

1. 一種對被試驗裝置施加電流來試驗其電特性之試驗裝置，用以試驗被試驗元件，所述試驗裝置具備：電流源，其將電流供給至前述被試驗元件；虛擬負載，其具有對應於前述被試驗元件的電特性；以及切換部，其針對前述電流源是要連接至前述虛擬負載還是要連接至前述被試驗元件進行切換；其中，前述切換部，在將前述電流源連接至前述虛擬負載後，一旦要被施加至前述虛擬負載中的電壓變成預定範圍內的電壓，就將前述電流源與前述虛擬負載的連接切斷，並將前述電流源連接至前述被試驗元件。
2. 如請求項第1項所述的試驗裝置，其中，前述切換部，在將前述電流源連接至前述被試驗元件後，將前述虛擬負載從前述電流源切斷。
3. 如請求項第1項所述的試驗裝置，其中，前述切換部，在前述電流源開始輸出電壓經過預定時間後，將前述電流源與前述虛擬負載的連接切斷，並將前述電流源連接至前述被試驗元件。
4. 如請求項第1項所述的試驗裝置，其中，前述虛擬負 載，具有對應於前述被試驗元件的電阻。
5. 如請求項第1項所述的試驗裝置，其中，更具備電壓測定部，用以測定要被輸入至前述虛擬負載中的電壓。
6. 如請求項第5項所述的試驗裝置，其中：前述電壓測定部，每隔預定的測定時間就測定要被施加至前述虛擬負載中的電壓，前述切換部，在前述電壓測定部所測定的要被施加至前述虛擬負載中的電壓的變化率比預定的變化率更小的情況，就將前述電流源與前述虛擬負載的連接切斷，並將前述電流源連接至前述被試驗元件。
7. 如請求項第1項所述的試驗裝置，其中：具備複數個前述電流源，前述切換部，其針對前述複數個電流源的各個電流源是要連接至前述虛擬負載還是要連接至前述被試驗元件進行切換，且對應於應該施加至前述被試驗元件中的電流，在將前述複數個電流源的任一個前述電流源連接至前述虛擬負載後，一旦要被施加至前述虛擬負載中的電壓變成預定範圍內的電壓，就將連接至前述虛擬負載的前述電流源與前述虛擬負載的連接切斷，並將連接至前述虛擬負載的前述電流源連接至前述被試驗元件。
8. 如請求項第7項所述的試驗裝置，其中，前述複數個電流源的各個前述電流源，其輸出彼此不同的電流。
9. 如請求項第7項所述的試驗裝置，其中，前述切換部，從前述複數個電流源中選擇兩個以上的電流源並加以連接至前述虛擬負載後，一旦要被施加至前述虛擬負載中的電壓變成預定範圍內的電壓，就將被連接至前述虛擬負載的兩個以上的電流源與前述虛擬負載的連接切斷，並將被連接至前述虛擬負載的兩個以上的電流源連接至前述被試驗元件。
10. 如請求項第7項所述的試驗裝置，其中：具備複數個虛擬負載，其對應於前述複數個電流源的各個，前述切換部，具有複數個切換開關，所述複數個開關對應於前述複數個電流源的各個，且針對前述複數個電流源的各個是要連接至前述複數個虛擬負載當中的對應的虛擬負載還是要連接至前述被試驗元件進行切換。
11. 如請求項第10項所述的試驗裝置，其中，前述切換部，在將前述複數個電流源當中的第一電流源連接至前述被試驗元件經過預定時間後，將前述複數個電流源當中的第二電流源連接至前述被試驗元件，並將前述第一電流源從前述被試驗元件切斷。
12. 如請求項第11項所述的試驗裝置，其中，前述切換部，一旦前述第二電流源與對應於前述第二電流源的前述虛擬負載之間的電壓變成預定電壓，就將前述第二電流源連接至前述被試驗元件，並將前述第一電流源從前述被試驗元件切斷。
13. 如請求項第11項所述的試驗裝置，其中，前述第一電流源所輸出的電流比前述第二電流源所輸出的電流更小。
14. 如請求項第11項所述的試驗裝置，其中，更具備：記憶部，其針對前述複數個電流源的各個電流源，記憶已預先測定的經過時間資訊及輸出值資訊的對應，該經過時間資訊，是對應於在將前述虛擬負載連接至前述電流源的狀態下開始輸出電壓後的經過時間，而該輸出值資訊，是對應於前述經過時間所對應的前述電流源的輸出電流；以及控制部，其控制前述複數個切換開關；並且，前述控制部，其取得應該施加至前述被試驗元件中的電流的上升變化率，從前述記憶部取得前述複數個電流源的各個電流源所對應的前述經過時間資訊及前述輸出值資訊，並基於前述上升變化率、前述經過時間資訊及前述輸出值資訊，來切換前述複數個切換開關的連接對象。
15. 如請求項第1項至第14項中任一項所述的試驗裝置，其中，更具備：記憶部，其記憶已預先測定的前述經過時間資訊與前述輸出值資訊的對應，該經過時間資訊，是對應於在將前述虛擬負載連接至前述電流源的狀態下開始輸出電壓後的經過時間，而該輸出值資訊，是對應於前述經過時間所對應的前述電流源的輸出電流；以及控制部，其從前述記憶部讀出與前述預定範圍內的電壓相等的前述輸出值資訊所對應的前述經過時間資訊，在讀出的前述經過時間資訊所對應的經過時間，控制前述切換部，使該切換部將前述電流源與前述虛擬負載的連接切斷，並將前述電流源連接至前述被試驗元件。
16. 如請求項第1項所述的試驗裝置，其中，前述切換部，具有：第一切換開關，其用以切換是否將前述電流源連接至前述虛擬負載；以及第二切換開關，其用以切換是否將前述電流源連接至前述被試驗元件。
17. 如請求項第16項所述的試驗裝置，其中，前述切換部，在將前述第一切換開關設為接通狀態而將前述電流源連接至前述虛擬負載的狀態下，也使前述第二切換開關設為接通狀態而也使前述電流源連接至前述被試驗元件， 其後，將前述第一切換開關設為切斷狀態，而使前述虛擬負載從前述電流源切斷。
18. 一種對被試驗裝置施加電流來試驗其電特性之試驗方法，用以試驗被試驗元件，所述試驗方法具備：將電流從電流源供給至具有前述被試驗元件所對應的電特性的虛擬負載的階段；以及一旦前述電流源施加至前述虛擬負載中的電壓變成預定範圍內的電壓，就將前述電流源與前述虛擬負載的連接切斷，並將前述電流源連接至前述被試驗元件的階段。