WO2023187918A1 - 半導体特性測定装置、半導体特性測定方法、およびプログラム - Google Patents

半導体特性測定装置、半導体特性測定方法、およびプログラム Download PDF

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WO2023187918A1
WO2023187918A1 PCT/JP2022/015087 JP2022015087W WO2023187918A1 WO 2023187918 A1 WO2023187918 A1 WO 2023187918A1 JP 2022015087 W JP2022015087 W JP 2022015087W WO 2023187918 A1 WO2023187918 A1 WO 2023187918A1
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potential difference
temperature
current
main
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PCT/JP2022/015087
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English (en)
French (fr)
Inventor
幸彦 和田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor characteristic measuring device, a semiconductor characteristic measuring method, and a program.
  • the health of the equipment can be ensured by monitoring the status of the semiconductor devices. For this purpose, it is necessary to know the current flowing through the semiconductor device and the temperature of the semiconductor device. If these can be measured accurately, the characteristic margin of semiconductor devices can be minimized, leading to cost reductions. It is desirable that the method of determining current and temperature be as simple and low cost as possible. That is, it is desirable to be able to measure current and temperature without using a sensor specialized for current detection and a sensor specialized for temperature detection. Examples of related art will be listed below.
  • Patent Document 1 uses the fact that when the collector current flowing through the power semiconductor element is constant, the voltage between the emitter terminal and the emitter reference terminal changes depending on the temperature, A technique for estimating temperature is disclosed.
  • a current value is determined by controlling the voltage of a sense cell of a power semiconductor element with a control device. Furthermore, a change in gate threshold voltage is measured by measuring the gate voltage of the power semiconductor element, and the temperature is estimated based on the measured change in gate threshold voltage.
  • the conduction current is estimated from the switching speed of the power semiconductor device. Furthermore, the temperature is estimated from the temperature dependence of the on-voltage of the power semiconductor device by measuring it.
  • the above conventional technologies require either a current sensor or a temperature sensor to measure current and temperature, a sense cell is required in the power semiconductor device, a voltage control device, a gate voltage measurement device, or a switching device. Complicated and expensive equipment such as speed measuring equipment was required.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a simple method for conducting current through a semiconductor device without using a current sensor or a temperature sensor, and without requiring a complicated control device.
  • An object of the present invention is to provide a technology that allows simultaneous estimation of current value and temperature.
  • a semiconductor characteristic measuring device for estimating the temperature of a semiconductor device and the main current flowing through the semiconductor device.
  • the semiconductor device includes a power semiconductor element and a plurality of connection terminals.
  • the power semiconductor element has a first main electrode, a second main electrode, and a control electrode for controlling a main current flowing between the first main electrode and the second main electrode.
  • Each of the plurality of connection terminals is connected to any one of the first main electrode, the second main electrode, and the control electrode.
  • the semiconductor characteristic measuring device includes a first potential difference measuring device, a second potential difference measuring device, a storage device, and a processing device.
  • the first potential difference measurement device measures a first potential difference based on a potential difference between two connection terminals connected to a first main electrode and a second main electrode, respectively, among the plurality of connection terminals.
  • the second potential difference measuring device is configured such that, among the plurality of connection terminals, a first connection terminal is connected to a current path of the main current to or from the second main electrode, and a first connection terminal is connected to the second main electrode. or a second connection terminal connected to the current path at a position closer to the second main electrode than the first connection terminal.
  • the storage device stores data representing a first relationship between the first potential difference, the temperature of the power semiconductor element, and the main current, and a second relationship between the second potential difference, the temperature of the power semiconductor element, and the main current. and data representing relationships.
  • the processing device acquires the measured value of the first potential difference from the first potential difference measuring device, and acquires the measured value of the second potential difference from the second potential difference measuring device.
  • the processing device identifies a temperature value and a main current value of the power semiconductor element corresponding to the measured value of the first potential difference from the data representing the first relationship, and identifies a second value from the data representing the second relationship.
  • the temperature value and the main current value of the power semiconductor element corresponding to the measured value of the potential difference are specified.
  • the processing device determines the temperature value and main current value of the power semiconductor element specified based on the measured value of the first potential difference, and the temperature value of the power semiconductor element specified based on the measured value of the second potential difference. When the temperature value and the main current value match each other, the matched temperature value and the matched main current value are output as current estimated values.
  • the semiconductor characteristic measuring device has a simple configuration including the first potential difference measuring device, the second potential difference measuring device, the storage device, and the processing device, and allows the semiconductor device to pass through the current.
  • the current value and temperature can be estimated simultaneously.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor characteristic measuring device according to a first embodiment
  • FIG. 1A is a diagram showing a modification of the semiconductor characteristic measuring device of FIG. 1A.
  • FIG. 1A is a diagram showing still another modification of the semiconductor characteristic measuring device of FIG. 1A.
  • FIG. 1A is a diagram for explaining the operating principle of the semiconductor characteristic measuring device of FIG. 1A.
  • FIG. 1A is a flowchart showing a processing procedure by a processing device of the semiconductor characteristic measuring device of FIG. 1A.
  • 1A is a flowchart showing a processing procedure by a processing device of the semiconductor characteristic measuring device of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a semiconductor characteristic measuring device according to a second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operating principle of the semiconductor characteristic measuring device of FIG. 4.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure by the processing device of the semiconductor characteristic measuring device of FIG. 4.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure by the processing device of the semiconductor characteristic measuring device of FIG. 4.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the operating principle of a semiconductor characteristic measuring device according to a third embodiment.
  • 12 is a flowchart showing the operation of the processing device of the semiconductor characteristic measuring device according to the third embodiment.
  • 12 is a flowchart showing the operation of the processing device of the semiconductor characteristic measuring device according to the third embodiment.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a semiconductor characteristic measuring device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the operation of the processing device in FIG. 9.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of the processing device of the semiconductor characteristic measuring device shown in FIG. 9;
  • 10 is a flowchart showing a processing procedure of the processing device of the semiconductor characteristic measuring device shown in FIG. 9;
  • FIG. 1A is a configuration diagram of a semiconductor characteristic measuring device 101 according to the first embodiment.
  • semiconductor characteristic measuring device 101 includes a first potential difference measuring device 102, a second potential difference measuring device 103, a storage device 104, and a processing device 105.
  • FIG. 1A further shows a semiconductor device 1 to be measured by the semiconductor characteristic measuring apparatus 101.
  • the semiconductor device 1 includes a power semiconductor element 2 , a collector main terminal 4 , a gate terminal 5 , an emitter reference terminal 6 , and an emitter main terminal 7 .
  • the power module 150 may be configured by the semiconductor device 1, the gate driver 8, the semiconductor characteristic measuring device 101, and the like.
  • an IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the collector main terminal 4 is connected to the collector electrode C of the IGBT
  • the gate terminal 5 is connected to the gate electrode G of the IGBT
  • the emitter main terminal 7 is connected to the emitter electrode E of the IGBT.
  • the main current of the power semiconductor element 2 flows through the collector main terminal 4 and the emitter main terminal 7 .
  • the emitter reference terminal 6 is connected to an emitter electrode E and to a gate driver 8, which will be described later.
  • a parasitic resistance component 3 exists in the wiring between the emitter main terminal 7 and the emitter electrode E of the IGBT.
  • a gate driver 8 is connected between the gate terminal 5 and the emitter reference terminal 6 of the semiconductor device 1.
  • the gate driver 8 supplies a driving voltage between the gate and emitter electrodes of the IGBT.
  • the collector electrode may be more generally referred to as a first main electrode, the emitter electrode as a second main electrode, and the gate electrode as a control electrode.
  • the gate electrode is provided to control the main current flowing between the first main electrode and the second main electrode.
  • the collector main terminal 4, gate terminal 5, emitter reference terminal 6, and emitter main terminal 7 provided on the semiconductor device 1 may be referred to as connection terminals 4 to 7.
  • Each of the connection terminals 4 to 7 is connected to any one of the first main electrode, the second main electrode, and the control electrode.
  • the first potential difference measuring device 102 of the semiconductor characteristic measuring device 101 is connected to the collector main terminal 4 and the emitter reference terminal 6 of the semiconductor device 1 .
  • the first potential difference measuring device 102 measures the first potential difference between the collector main terminal 4 and the emitter reference terminal 6.
  • an IGBT is used as the power semiconductor element 2, so the first potential difference is written as V CE (ie, collector-emitter voltage).
  • the second potential difference measuring device 103 is connected to the emitter reference terminal 6 and the emitter main terminal 7 of the semiconductor device 1 .
  • the second potential difference measuring device 103 measures the second potential difference between the emitter reference terminal 6 and the emitter main terminal 7.
  • an IGBT is used as the power semiconductor element 2, so the second potential difference is written as VEE .
  • the storage device 104 stores data representing a first relationship between a first potential difference, a main current, and a junction temperature measured or calculated in advance, and data representing a first relationship between a first potential difference, a main current, and a junction temperature measured or calculated in advance. data representing a second relationship between the part temperature and the part temperature is stored.
  • the main current of the semiconductor device 1 will also be simply referred to as current.
  • the processing device 105 calculates the first potential difference measured by the first potential difference measuring device 102, the second potential difference measured by the second potential difference measuring device 103, and the first relationship acquired from the storage device 104.
  • the main current and junction temperature of the semiconductor device 1 are estimated simultaneously based on the correlation data and the correlation data of the second relationship.
  • the processing device 105 outputs the estimated main current as current information 106 and outputs the estimated temperature as temperature information 107.
  • the main current of the semiconductor device 1 is the collector current of the IGBT, so it will be written as IC
  • the temperature of the semiconductor device 1 is the junction temperature of the IGBT, so it will be written as TJ .
  • the hardware configuration of the semiconductor characteristic measuring device 101 is not particularly limited.
  • the first potential difference measuring device 102 and the second potential difference measuring device 103 may be configured by analog/digital converters.
  • the storage device 104 a nonvolatile semiconductor memory such as a flash memory may be used, or a hard disk or the like may be used.
  • the processing device 105 may be configured based on a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit) and memory, may be configured using an FPGA (Field Programmable Gate Array), or may be configured using a dedicated circuit. may be done. Alternatively, the processing device 105 may be configured by a combination of two or more of these.
  • FIG. 1B is a diagram showing a modification of the semiconductor characteristic measuring device 101 of FIG. 1A.
  • the first potential difference measuring device 102 is connected between the collector main terminal 4 and the emitter main terminal 7 of the semiconductor device 1, and the potential difference between the collector main terminal 4 and the emitter main terminal 7 is It may be configured to measure. Since the voltage drop due to the parasitic resistance component 3 is about an order of magnitude smaller than the collector-emitter voltage V CE of the power semiconductor element 2, the measured potential difference between the collector main terminal 4 and the emitter main terminal 7 is Even if the potential difference V CE is used, it does not result in a large error. Alternatively, the value obtained by subtracting the second potential difference V EE between the emitter reference terminal 6 and the emitter main terminal 7 from the potential difference between the collector main terminal 4 and the emitter main terminal 7 may be used as the first potential difference V CE . good.
  • the first potential difference measuring device 102 may measure the potential difference between the collector reference terminal and the emitter reference terminal 6 as the first potential difference VCE .
  • the current path from the collector electrode C to the collector main terminal 4 is a copper plate attached to the back surface (collector) of the semiconductor chip, its parasitic resistance component is extremely small and hardly causes an error.
  • the emitter electrode E on the surface of the semiconductor chip is connected to the emitter main terminal 7 by an aluminum wire, it has a resistance component that cannot be ignored. For this reason, an emitter reference terminal 6 is provided for connection of the gate driver 8. It is desirable that the first potential difference measuring device 102 is also connected to the emitter reference terminal 6 in order to reduce errors.
  • FIG. 1C is a diagram showing still another modification of the semiconductor characteristic measuring device 101 of FIG. 1A.
  • an emitter detection terminal 9 for connecting the second potential difference measuring device 103 is provided separately from the emitter main terminal 7, and a collector detecting terminal for connecting to the first potential difference measuring device 102. 10 is provided separately from the collector main terminal 4.
  • the main current can be prevented from flowing through the connection terminals to which the first potential difference measuring device 102 and the second potential difference measuring device 103 are connected.
  • the first potential difference measuring device 102 connects the first main electrode and the second main electrode among the plurality of connection terminals provided in the semiconductor device 1. Between two connection terminals connected to electrodes (one is collector electrode C, the other is emitter electrode E) (between collector main terminal 4 or collector detection terminal 10 and emitter reference terminal 6 or emitter main terminal 7) A first potential difference based on the potential difference is measured.
  • the second potential difference measurement device 103 has a first connection terminal (emitter main terminal) connected to a current path of the main current to or from the second main electrode (emitter electrode 7 or emitter detection terminal 9) and the second main electrode, or is connected to the current path at a position closer to the second main electrode (emitter electrode E) than the first connection terminal.
  • a second potential difference between the emitter and the second connection terminal (emitter reference terminal 6) is measured.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operating principle of the semiconductor characteristic measuring device 101 of FIG. 1A.
  • FIG. 2 a first relationship and a second relationship stored in the storage device 104 of the semiconductor characteristic measuring device 101 are shown in a graph.
  • the first relationship is between the first potential difference V CE , the current I C , and the temperature T J.
  • the second relationship is the relationship between the second potential difference V EE , the current I C , and the temperature T J.
  • the first relationship is the relationship between the first potential difference V CE and the current I C corresponding to the three temperatures T J , with the first potential difference V CE on the horizontal axis and the current I It is traced by three thick lines with C as the vertical axis.
  • the three temperatures TJ are 25°C, 75°C, and 125°C.
  • the relationship between the first potential difference V CE and the current I C when the temperature T J is 25°C is shown by the dashed-dot thick line, and the relationship between the first potential difference V CE and the current I C when the temperature T J is 75° C.
  • the relationship between the first potential difference V CE and the current I C when the temperature T J is 125° C. is shown by the solid thick line.
  • FIG. 2 as a second relationship, the relationship between the second potential difference V EE and the current I C corresponding to three different temperatures T J is shown with the second potential difference V EE on the horizontal axis and the current I C
  • the vertical axis is traced by three thin lines.
  • the three temperatures TJ are 25°C, 75°C, and 125°C.
  • the relationship between the second potential difference V EE and the current I C when the temperature T J is 25°C is shown by the thin dotted line, and the relationship between the second potential difference V EE and the current I C when the temperature T J is 75° C.
  • the relationship between the second potential difference V EE and the current I C when the temperature T J is 125° C. is shown by the solid thin line.
  • the reason for this is that the value of the second potential difference V EE is generally about an order of magnitude smaller than the first potential difference V CE , so it is easier to see on the graph.
  • the first potential difference V CE corresponds to the voltage between the main electrodes of the power semiconductor device, here the voltage between the collector and emitter of an IGBT.
  • the collector-emitter voltage V CE of the IGBT is nonlinear with respect to the collector current I C .
  • the collector current I.sub.C is small
  • the collector-emitter voltage V.sub.CE has a large value compared to the collector current I.sub.C.
  • the collector-emitter voltage V.sub.CE has a value that is not so large as a ratio to the collector current I.sub.C.
  • the IGBT can conduct a large current with relatively small on-voltage and power loss. Since the characteristics of the IGBT itself are nonlinear in this way, the relationship between the current I C and the first potential difference V CE becomes nonlinear.
  • the second potential difference V EE exclusively reflects the voltage generated across the parasitic resistance component 3 on the emitter side of the semiconductor device 1 .
  • the parasitic resistance component 3 on the emitter side of the semiconductor device 1 consists exclusively of the resistance component of the aluminum bonding wire. Therefore, the relationship between the main current I C and the second potential difference V EE is linear.
  • the higher the temperature the higher the resistance value between the emitter main terminal 7 and the emitter reference terminal 6.
  • the higher the temperature the higher the resistance value is compared to the main current IC .
  • the characteristic is that the second potential difference VEE becomes large. This feature reflects the temperature dependence of the electrical resistance of aluminum material.
  • the first relationship and the second relationship have different characteristics in terms of linearity and temperature dependence.
  • the semiconductor characteristic measuring apparatus 101 of this embodiment utilizes these characteristics to simultaneously measure the current flowing through the semiconductor device and the temperature.
  • FIG. 2 an overview of the operation of the processing device 105 of the semiconductor characteristic measuring device 101 will be explained.
  • the temperature TJ since the temperature TJ is unknown, there are several candidates for the current value IC .
  • the intersection points with the bold line curve groups for 25° C., 75° C., and 125° C. are indicated by triangle, circle, and square markers, respectively.
  • a number of candidate values for the current I C and the temperature T J are obtained from the measured value of the first potential difference V CE and the measured value of the second potential difference V EE .
  • the values of the current I C and temperature T J obtained from the first potential difference V CE and the values of the current I C and temperature T J obtained from the second potential difference V EE must match each other. There is a constraint that must be met. The reason for this is obvious since the collector current I C and junction temperature T J of the same semiconductor device 1 are measured.
  • 3A and 3B are flowcharts showing a processing procedure by the processing device 105 of the semiconductor characteristic measuring device 101 of FIG. 1A.
  • steps S101 and S102 the processing device 105 acquires the measured value of the first potential difference V CE from the first potential difference measuring device 102, and acquires the measured value of the second potential difference V EE from the second potential difference measuring device. 103. Note that steps S101 and S102 may be executed first or may be executed simultaneously.
  • steps S103 and S104 the processing device 105 sets the initial value T J (0) of the temperature T J to 25°C, for example, and sets the step width ⁇ T J of the temperature T J to 0.1°C. .
  • steps S103 and S104 may be executed first or at the same time. Further, steps S103 and S104 may be executed before steps S101 and S102.
  • step S105 the processing device 105 substitutes T J (0) for the temperature T J.
  • This process means setting the initial value T J (0) as a candidate value for the temperature T J.
  • the processing device 105 based on the measured value of the first potential difference V CE , corresponds to the measured value of the first potential difference V CE and the candidate value of the temperature T J from the I C ⁇ V CE characteristic. Specify the value of the current I C (V CE , T J ).
  • This processing means reading the value of the current I C at a specified first potential difference V CE from the curve representing the I C -V CE characteristic at a specified temperature T J.
  • the processing device 105 calculates a current corresponding to the candidate value of the second potential difference V EE and the temperature T J from the I C -V EE characteristic based on the measured value of the second potential difference V EE . Identify the value of I C (V EE , T J ). This processing means reading out the current I C at the specified second potential difference V EE from the straight line representing the I C -V EE characteristic at the specified temperature T J. Note that steps S106 and S107 may be executed first or may be executed simultaneously.
  • the processing device 105 calculates the difference between the two current values specified in steps S106 and S107, I C (V CE , T J ) - I C (V EE , T J ), and performs the calculation. Assign the result to ⁇ I C (0).
  • ⁇ I C (0) is calculated for the previously set candidate value of temperature T J in the case where the difference between the two current IC values is repeatedly calculated while changing the candidate value of temperature T J. It means the difference in current value.
  • step S110 the processing device 105 sets the temperature T J + ⁇ T J , which is obtained by shifting the temperature T J by the step width ⁇ T J , as a new candidate value for the temperature T J.
  • the step width ⁇ T J of the temperature T J is set to 0.1° C. in step S104, so the temperature T J is 0.1° C. lower than the current temperature T J. Updated to a larger value.
  • the processing device 105 determines the current I C (V CE , T J ) from the I C -V CE characteristic at the updated temperature T J based on the measured value of the first potential difference V CE . Identify the value.
  • This processing means reading out the current I C at the specified first potential difference V CE from the curve representing the I C -V CE characteristic at the updated temperature T J.
  • the processing device 105 determines the current I C (V EE , T J ) from the I C -V EE characteristic at the updated temperature T J based on the measured value of the second potential difference V EE . Identify the value.
  • This processing means reading the current I C at the specified second potential difference V EE from the straight line representing the I C -V EE characteristic at the updated temperature T J. Note that steps S111 and S112 may be executed first or may be executed simultaneously.
  • the processing device 105 calculates the difference between the two current values specified in steps S111 and S112, I C (V CE , T J ) - I C (V EE , T J ), and performs the calculation. Assign the result to ⁇ I C (1).
  • ⁇ I C (1) is the current calculated for the currently set candidate value of temperature T J when the difference between two current values I C is repeatedly calculated while changing the candidate value of temperature T J. Means the difference in values.
  • step S114 the processing device 105 advances the process to step S115.
  • step S115 the processing device 105 calculates the difference ⁇ I C (0) of the current value I C calculated for the candidate value of the temperature T J set last time and the candidate value of the temperature T J set this time. ( ⁇ I C (0)/abs( ⁇ I C (0))) ⁇ ( ⁇ I C (1) / abs ( ⁇ I C (1) ))) and substitute it into the first judgment value S.
  • abs(x) is a function that calculates the absolute value of x.
  • ⁇ I C (0)/abs( ⁇ I C (0)) means dividing the value of ⁇ I C (0) by its absolute value, so the difference in the previous current value ⁇ I C (0) is If it is positive, it is 1, and if it is negative, it is -1.
  • ⁇ I C (1)/abs ( ⁇ I C (1)) is 1 when the current value difference ⁇ I C (1) is positive, and -1 when it is negative.
  • the current value difference ⁇ I C is positive ( ⁇ I C (0) > 0 and ⁇ I C (1) > 0) for both the previous temperature T J setting value and the current temperature T J setting value. ), or it means that both the previous set value of temperature T J and the current set value of temperature T J are negative ( ⁇ I C (0) ⁇ 0 and ⁇ I C (1) ⁇ 0). That is, either the current I C determined from the first potential difference V CE remains larger than the current I C determined from the second potential difference V EE , or the current I C determined from the first potential difference V CE remains smaller than the current I C determined from the second potential difference V EE . Since the temperature T J has not changed beyond the optimum value, it is necessary to further change the temperature T J by ⁇ T J.
  • the processing device 105 calculates a second determination value D in order to determine whether or not the direction in which the temperature TJ is changed is correct.
  • the second judgment value D includes ⁇ I C (0)/abs( ⁇ I C (0)) and ( ⁇ I C (0) ⁇ I C (1))/abs( ⁇ I C (0) ⁇ I C (1 )) is assigned.
  • ⁇ I C (0)/abs( ⁇ I C (0)) represents the sign of the difference in current value ⁇ I C (0) at the previous set value of temperature T J , as described above.
  • ⁇ I C (0) - ⁇ I C (1) is the difference ⁇ I C (0) in the current value at the previous temperature T J setting value and the current value difference ⁇ I C (0) at the current temperature T J setting value.
  • C represents the difference from (1).
  • this difference will be referred to as a residual.
  • ( ⁇ I C (0) - ⁇ I C (1))/abs ( ⁇ I C (0) - ⁇ I C (1)) divides this residual by its absolute value, so when the sign of the residual is positive 1, -1 when negative.
  • the processing device 105 converts the value of the current value difference ⁇ I C (1) at the current temperature T J set value to the current value difference ⁇ I C (1) at the previous temperature T J set value. (0) to update the value of the current value difference ⁇ I C (0) at the previous temperature T J setting value. After that, the processing device 105 returns the process to step S110, shifts the temperature T J by the step width ⁇ T J , changes it to the temperature T J + ⁇ T J , and executes the subsequent process again.
  • step S114 the difference in current values ⁇ IC will eventually become 0 (YES in step S114), or the difference between the previous set value of temperature TJ and the set value of current temperature TJ An event occurs in which the sign of the current value difference ⁇ IC is inverted (YES in step S116). As a result, the current I C and the temperature T J are finally determined as optimal estimated values (step S121).
  • the initial value T J (0) of the temperature T J set in step S103 and the step width ⁇ T J of temperature change set in step S104 are only examples, and can be changed as necessary. be.
  • first relationship and the second relationship stored in the storage device 104 can be detailed data or representative data as needed.
  • the storage device 104 stores detailed data, such as detailed data recorded in 0.1°C increments of the temperature TJ over a wide temperature range, the data capacity will increase, but the temperature TJ An accurate current IC can be specified for the current I C , and measurement accuracy can be improved.
  • the cost of the storage device 104 can be reduced by increasing the step width of the temperature TJ to reduce the amount of data.
  • data for the unstored temperature TJ (corresponding to the trace in FIG. 2) can be calculated by interpolation from the adjacent traces on both sides, and the interpolated trace can be used to identify the current IC .
  • the interpolation method can be selected as appropriate, such as linear interpolation using only two adjacent traces, or spline interpolation using three or more traces for more accurate interpolation.
  • the data interval between the first potential difference V CE and the second potential difference V EE can also be arbitrarily selected in consideration of storage capacity and accuracy. If you prepare traces at fine voltage intervals, the amount of data will increase, but the traces will be accurate; if you prepare traces at coarse voltage intervals and find the data in between by interpolation, you will reduce the amount of data and memory capacity. can. Regarding the interpolation method in this case, linear interpolation, spline interpolation, etc. can be freely selected depending on the balance between calculation speed and calculation accuracy.
  • the estimated value of the specified main current I C is output as current information 106
  • the estimated value of the specified temperature T J is output as temperature information 107. is output as
  • the current operating state of the semiconductor device 1 can be grasped.
  • the operating state of this semiconductor device 1 or a power converter such as an inverter using this semiconductor device 1 can be grasped, and system malfunctions due to malfunctions of the semiconductor device 1 or the power converter can be prevented.
  • a terminal section for extracting current information 106 and temperature information 107 and a determination section for determining the state of the semiconductor device 1 or the power converter based on the extracted current information 106 and temperature information 107 are provided. You can. By feeding back the judgment information to the gate driver 8, the judgment unit can perform control according to the state of the semiconductor device 1 or the power converter.
  • the hardware constituting the determination unit may be configured based on a microcomputer including a CPU and memory, may be configured using FPGA, or may be configured using a dedicated circuit. Alternatively, the determination unit may be configured by a combination of two or more of these.
  • the main current I C and the temperature T J can be easily measured simultaneously by simply measuring the two potential differences of the semiconductor device 1 .
  • the current I C and temperature T J of the semiconductor device 1 can be measured at low cost, resulting in the remarkable effect that the health of the semiconductor device 1 can be ensured at low cost.
  • the temperature TJ and current IC of the semiconductor device 1 are estimated using the semiconductor characteristic measuring device 101, the voltage of each part of a power conversion device such as an inverter device using the semiconductor device 1 can be estimated at the above-mentioned temperature. By checking whether the values match the values calculated from the estimated values of T J and current I C , the health of this power conversion device can be easily confirmed. Furthermore, since the health of the semiconductor device 1 can be easily confirmed, it is not necessary to manufacture the power conversion device with an unnecessarily large performance margin, and costs can be reduced.
  • the semiconductor characteristic measuring device 101 only measures the voltage between terminals of an existing device using the semiconductor device 1. Therefore, the semiconductor characteristic measuring device 101 can not only be incorporated into a new device, but also retrofitted to an existing device, and has a wide range of applications.
  • Embodiment 2 In the first embodiment, an IGBT was used as the power semiconductor element 2 built into the semiconductor device 1. In the second embodiment, a case will be described in which a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) is used as the power semiconductor element 2A built into the semiconductor device 1A.
  • MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the semiconductor characteristic measuring device 101 according to the second embodiment.
  • FIG. 4 shows a semiconductor device 1A that is an object to be measured by the semiconductor characteristic measuring apparatus 101.
  • the semiconductor device 1A includes a MOSFET as a power semiconductor element 2A, a main drain terminal 4A, a gate terminal 5A, a source reference terminal 6A, and a main source terminal 7A.
  • the main drain terminal 4A is connected to the drain electrode D of the MOSFET
  • the gate terminal 5A is connected to the gate electrode G of the MOSFET
  • the main source terminal 7A is connected to the source electrode S of the MOSFET.
  • a main current (ie, drain current I D ) of the power semiconductor element 2A flows through the drain main terminal 4A and the source main terminal 7A.
  • the source reference terminal 6A is connected to the source electrode S, no main current flows through the source reference terminal 6A.
  • a parasitic resistance component 3A exists in the wiring between the source main terminal 7A and the source electrode S.
  • Gate driver 8 is connected between gate terminal 5A and source reference terminal 6A.
  • the configuration of the semiconductor characteristic measuring device 101 in FIG. 4 is the same as that in FIG. 1A, so the same or corresponding parts are given the same reference numerals and detailed description will not be repeated.
  • a MOSFET is used instead of an IGBT as a power semiconductor element, some names have been changed. Specifically, the collector of the IGBT can be read as the drain of the MOSFET, and the emitter of the IGBT can be read as the source of the MOSFET. Accordingly, the first potential difference V CE is written as V DS , the second potential difference V EE is written as V SS , and the main current I C is written as ID .
  • the first potential difference measuring device 102 of the semiconductor characteristic measuring device 101 in FIG. 4 measures the first potential difference V DS between the drain main terminal 4A and the source reference terminal 6A.
  • the second potential difference measuring device 103 measures the second potential difference V SS between the source reference terminal 6A and the source main terminal 7A.
  • the storage device 104 stores a first relationship between a first potential difference V DS measured or calculated in advance, a main current ID and a junction temperature T J , and a second potential difference V SS measured or calculated in advance. A second relationship between the main current ID and the junction temperature TJ is stored.
  • the processing device 105 uses the measured first potential difference V DS and second potential difference V SS and the first relationship and second relationship stored in the storage device 104 to determine the main current I D and temperature TJ are specified and output as current information 106 and temperature information 107.
  • the first potential difference measuring device 102 may measure the potential difference between the drain main terminal 4A and the source main terminal 7A.
  • the first potential difference measurement device 102 measures the voltage between two connection terminals connected to a first main electrode and a second main electrode, respectively, among a plurality of connection terminals provided in the semiconductor device 1A.
  • a first potential difference V DS based on the potential difference is measured.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operating principle of the semiconductor characteristic measuring device 101 of FIG. 4.
  • the first relationship and the second relationship stored in the storage device 104 of the semiconductor characteristic measuring device 101 are shown in a graph.
  • the first relationship is the relationship between the first potential difference V DS , the current I D , and the temperature T J.
  • the second relationship is the relationship between the second potential difference VSS , the current ID , and the temperature TJ .
  • the trace representing the I D -V DS characteristic which is the first relationship in the case of a MOSFET, has a different nonlinearity than the trace representing the I C -V CE characteristic in the case of an IGBT. have.
  • the reason for this is that the operating principle of MOSFET is different from that of IGBT.
  • the I D -V SS characteristic reflects the electrical resistance of the aluminum bonding wire, so its trace has the same linearity as in the case of an IGBT.
  • the second embodiment also has basically the same operating principle as the first embodiment.
  • the main current ID and temperature TJ of the semiconductor device 1 can be determined at the same time.
  • the specific processing content is the same as the processing content in the first embodiment except that the collector is replaced with a drain and the emitter is replaced with a source.
  • exceptional processing is required. This exceptional processing will be explained in the third embodiment.
  • the measured value of the first potential difference VDS is 0.65V
  • the junction temperature TJ is determined to be 75°C from the temperature at which the value of the current ID determined from the first potential difference VDS matches the value of the current ID determined from the second potential difference VSS . It will be done.
  • the processing device 105 outputs 550 A as the current information 106 and 75° C. as the temperature information 107.
  • FIGS. 6A and 6B are flowcharts showing the processing procedure by the processing device 105 of the semiconductor characteristic measuring device 101 in FIG. 4.
  • Steps S201 to S221 in FIGS. 6A and 6B correspond to steps S101 to S121 in FIGS. 3A and 3B, respectively.
  • V CE , V EE , and IC in FIGS. 3A and 3B are read as V DS , V SS , and ID, respectively.
  • the semiconductor characteristic measuring device of the second embodiment which targets MOSFETs, basically only measures the two potential differences of the semiconductor device 1A, similar to the semiconductor characteristic measuring device of the first embodiment.
  • the main current ID and temperature TJ can be easily measured at the same time.
  • a current sensor and a temperature sensor are not required, a sense cell is not required in the power semiconductor element 2A, and complicated and expensive devices such as a voltage control device, a gate voltage measurement device, or a switching speed measurement device are not required.
  • the current ID and temperature TJ of the semiconductor device 1A can be measured at low cost, resulting in the remarkable effect that the health of the semiconductor device 1A can be ensured at low cost.
  • Embodiment 3 When the power semiconductor element 2A built in the semiconductor device 1A is a MOSFET, in a range where the absolute value of the current I D is relatively small, the I D -V DS characteristic has a gentle nonlinearity close to a straight line passing through the origin. Therefore, it is similar to the linearity of the I D -V SS characteristic. This may make it difficult to determine the temperature TJ , and the estimation error of the temperature TJ and the estimation error of the current ID may become large. This will be explained below with reference to FIG.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the operating principle of the semiconductor characteristic measuring device according to the third embodiment.
  • the first relationship and the second relationship in the case of MOSFET are shown graphically.
  • the measured value of the first potential difference V DS is 0.26V
  • the temperature TJ can be estimated to be 75°C and the value of the current ID can be estimated to be 290A using the same method as in the first and second embodiments.
  • the difference ⁇ I D between the current estimated value based on the measured value of the first potential difference V DS and the current estimated value based on the measured value of the second potential difference V SS is small. Therefore, there is a possibility that the temperature TJ may be estimated incorrectly. If the temperature TJ is incorrectly determined, the value of the current ID will also be incorrectly determined.
  • the semiconductor characteristic measuring device of the third embodiment performs temperature estimation only in a range where the measured value of the first potential difference V DS is equal to or higher than a certain threshold value, in which the nonlinearity of the first potential difference V DS becomes high.
  • the first potential difference V DS is less than the threshold value
  • the immediately preceding estimated temperature T J is used as the estimated value of the temperature T J.
  • This process takes advantage of the fact that the temperature TJ changes more slowly than the current ID . Thereby, even if the current ID flowing through the MOSFET is relatively small, the current ID and temperature TJ can be estimated while suppressing errors.
  • the first potential difference V DS serving as the above threshold value can be determined in advance according to the accuracy of the processing device 105 used. For example, if the precision of the processing device 105 used is low, the first potential difference VDS serving as the threshold value can be set to a relatively large value, and if the precision of the processing device 105 is high, the first potential difference VDS serving as the threshold value can be set to a relatively large value. VDS can be set to a relatively small value.
  • the measured value of the first potential difference V DS is assumed to be 0.26V.
  • temperature estimation and current estimation are performed when the measured value of the first potential difference V DS is equal to or greater than a predetermined threshold value, and when the first potential difference V DS is less than the threshold value, the estimated temperature T J is Errors can be suppressed by substituting values.
  • FIGS. 8A and 8B are flowcharts showing the operation of the processing device of the semiconductor characteristic measuring device according to the third embodiment.
  • the flowcharts in FIGS. 8A and 8B are obtained by adding steps S2021, S2051, S2061, and S2062 to steps S201 to S221 in the flowcharts in FIGS. 6A and 6B.
  • the added steps will be described, and the description of steps that are the same as steps S201 to S221 in FIGS. 6A and 6B (ie, steps corresponding to steps S101 to S121 in FIGS. 3A and 3B) will not be repeated.
  • Step S2021 is executed before step S203.
  • the processing device 105 determines whether the initial value T J (0) of the temperature T J has not been set. If the initial value T J (0) of the temperature T J is not set (YES in step S203), the processing device 105 sets the initial value to, for example, 25° C. in the next step S203.
  • the processing device 105 uses the set initial value and advances the process to step S204.
  • the estimated value of the temperature T J that was output last time in step S2062 which will be described later, is set as the initial value T J ( 0).
  • Step S2051 is executed at the same time as steps S2021, S204, and S205, or one after the other.
  • the processing device 105 sets, for example, 0.3V as the threshold value V DST of the first potential difference V DS .
  • Step S2061 is executed after step S206.
  • the processing device 105 determines whether the first potential difference V DS acquired in step S201 is smaller than the threshold V DST .
  • the processing device 105 advances the process to steps S2062 and S221. In this case, the processing device 105 outputs the initial value temperature TJ and the current ID specified based on the first potential difference VDS using the temperature as the final estimation result (S221). Furthermore, the processing device 105 stores the output temperature T J (that is, the previous value) as the next initial value T J (0) (S2062). In this way, when the first potential difference V DS is smaller than the threshold V DST , the estimation error can be suppressed by using the previous value without estimating the temperature T J.
  • step S105 if the first potential difference V DS is greater than or equal to the threshold V DST (NO in step S105), the processing device 105 advances the process to the next step S207.
  • the procedure after step S207 is the same as in the second embodiment shown in FIGS. 6A and 6B. In this way, when the first potential difference VDS is equal to or greater than the threshold value VDST , by executing the processing procedure for estimating the temperature TJ and current ID , more accurate temperature TJ and current ID can be calculated. The estimated value of can be output.
  • the semiconductor characteristic measuring device of the third embodiment when estimating the temperature TJ and current ID of the semiconductor device 1A using a MOSFET, even when the current ID is relatively small, errors can be avoided. It can be suppressed.
  • Embodiment 4 When the power semiconductor element 2 used in the semiconductor device 1 is used for a long period of time, some of the many bonding wires connected to the surface of the power semiconductor element 2 break or peel off. As a result, the measured first potential difference V CE and second potential difference V EE may suddenly increase. Since this occurs instantaneously, the measured values of the first potential difference V CE and the second potential difference V EE increase discontinuously as if they had suddenly jumped. This increase in measured value is irreversible.
  • Embodiment 4 provides a semiconductor characteristic measuring device that can deal with the above-mentioned cases. Although the following description will be based on the semiconductor characteristic measuring device of the first embodiment, the following technique can also be applied to the semiconductor characteristic measuring device for MOSFETs as in the second and third embodiments. .
  • FIG. 9 is a configuration diagram of a semiconductor characteristic measuring device 101 according to the fourth embodiment.
  • the semiconductor characteristic measuring device 101 in FIG. 9 differs from the semiconductor characteristic measuring device 101 in FIG. 1A in that the processing device 105 has a function of updating data stored in the storage device 104.
  • the processing device 105 monitors the first potential difference V CE measured by the first potential difference measuring device 102 and the second potential difference V EE measured by the second potential difference measuring device 103 . Then, when the first potential difference V CE and the second potential difference V EE suddenly increase, the processing device 105 increases the number of points in the data representing the first relationship stored in the storage device 104 by the increased magnification. One potential difference V CE and a second potential difference V EE in data representing a second relationship are corrected.
  • first potential difference measuring device 102 and the second potential difference measuring device 103 measure the first potential difference V CE and the second potential difference V EE frequently and continuously, the magnitude of each jump can be measured. can. Since this voltage jump occurs instantaneously, it can be assumed that the temperature and current do not change before and after it.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the operation of the processing device 105 in FIG.
  • the I C -V CE characteristic stored in the storage device 104 is shown by a dashed line
  • the I C -V EE characteristic is shown by a solid line.
  • the characteristics before a jump occurs in the first potential difference V CE and the second potential difference V EE are shown by a thin line
  • the updated characteristics after the jump occurs are shown by a thick line.
  • the processing device 105 sets the value of the first potential difference V CE at the same temperature and the same current value to 1 for the data representing the first relationship stored in the storage device 104. .Change to 2x.
  • the processing device 105 changes the value of the second potential difference V EE at the same temperature and the same current value to 1.5 times.
  • FIGS. 11A and 11B are flowcharts showing the processing procedure of the processing device 105 of the semiconductor characteristic measuring device 101 in FIG. 9.
  • the flowcharts in FIGS. 11A and 11B are obtained by adding steps S1021 to S1026, S1091, and S1092 to steps S101 to S121 in the flowcharts in FIGS. 3A and 3B. In the following, the added steps will be described, and the same steps as steps S101 to S121 in FIGS. 3A and 3B will not be repeated.
  • Steps S1021 to S1026 are executed after step S102.
  • the processing device 105 sets the threshold magnification V CEX of the magnification of the first potential difference V CE to 1.01, for example, and sets the threshold magnification V EEX of the second potential difference V EE to 1.02. Set.
  • Steps S1021 and S1022 may be executed simultaneously, or either may be executed first.
  • the processing device 105 determines whether the previous measured value V CE (0) of the first potential difference V CE has been set.
  • the previous measured value V CE (0) of the first potential difference V CE and the previous measured value V EE (0) of the second potential difference V EE are set in steps S1091 and S1092. If the previous measured value V CE (0) of the first potential difference V CE has not been set (NO in step S1023), the processing device 105 advances the process to step S103. After step S103, the processing device 105 proceeds with the same processing as in FIGS. 3A and 3B.
  • the processing device 105 sets the currently measured first potential difference V It is determined whether the magnification of the CE with respect to the previous measured value V CE (0) exceeds the threshold magnification V CEX , that is, whether V CE >V CE (0) ⁇ V CEX holds true. Furthermore, the processing device 105 determines whether the magnification of the second potential difference V EE measured this time with respect to the previous measurement value V EE (0) exceeds the threshold magnification V EEX , that is, V EE > V EE (0) ⁇ It is determined whether V EEX is established.
  • step S1024 the processing device 105 advances the process to steps S1025 and S1026.
  • step S1025 the processing device 105 converts the value of the first potential difference V CE at the same temperature and the same current value to the observed magnification V Change CE /V CE (0) times.
  • step S1026 the processing device 105 converts the value of the second potential difference V EE at the same temperature and the same current value to the observed magnification V Change EE /V EE (0) times. Either step S1025 or S1026 may be executed first, or they may be executed simultaneously. After that, the processing device 105 advances the process to step S103.
  • step S1024 determines whether the determinations in step S1024 is true (NO in step S1024). If none of the determinations in step S1024 is true (NO in step S1024), the processing device 105 advances the process to step S103 without updating the data stored in the storage device 104. After step S103, the processing device 105 proceeds with the same processing as in FIGS. 3A and 3B.
  • the I C -V CE characteristics and I C -V EE characteristics of the semiconductor device suddenly change due to peeling or breakage of the bonding wire connected to the power semiconductor. Even if the change occurs, the data stored in the storage device 104 is updated to incorporate the change. Therefore, it is possible to continue measuring the temperature T J and the main current I C of the semiconductor device 1 without causing errors due to peeling or breakage of the bonding wire.

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Abstract

半導体特性測定装置（１０１）において、第一の電位差計測装置（１０２）は、パワー半導体素子（２）の第一および第二の主電極にそれぞれ接続された２個の接続端子（４，６）間の第一の電位差（ＶＣＥ）を計測する。第二の電位差計測装置（１０３）は、第二の主電極への又はからの主電流の電流経路の異なる位置に接続された２個の接続端子（６，７）間の第二の電位差（ＶＥＥ）を計測する。記憶装置（１０４）は、第一の電位差と素子温度と主電流との間の第一の関係と、第二の電位差と素子温度と主電流との間の第二の関係とを記憶する。処理装置（１０５）は、第一の関係から特定された、第一の電位差の計測値に対応する素子温度の値および主電流の値と、第二の関係から特定された、第二の電位差の計測値に対応する素子温度の値および主電流の値とが一致する場合に、一致した素子温度の値および一致した主電流の値を現時点の推定値として出力する。

Description

半導体特性測定装置、半導体特性測定方法、およびプログラム
　本開示は、半導体特性測定装置、半導体特性測定方法、およびプログラムに関する。
　パワー半導体モジュールなどの半導体デバイスを使用した機器では、半導体デバイスの状態を監視することで機器の健全性を担保することができる。このためには半導体デバイスを通流する電流と半導体デバイスの温度を知ることが必要になる。これらを正確に測定することができれば半導体デバイスの特性マージンを最小限にすることができ、コストダウンにつながる。電流と温度を知る方法はできるだけ簡便で低コストなものが望ましい。すなわち、電流検出に特化したセンサおよび温度検出に特化したセンサを使用せずに、電流および温度を測定できることが望ましい。以下、これに関連する従来技術の例を挙げる。
　国際公開第２０２０／２６１３８５号（特許文献１）は、パワー半導体素子に流れるコレクタ電流が一定のときにエミッタ端子とエミッタ参照端子との間の電圧が温度に依存して変化することを用いて、温度を推定する技術を開示する。
　特開２０１６－６３６７４号公報（特許文献２）に開示された技術では、パワー半導体素子のセンスセルの電圧を制御装置で制御することにより電流値が求められる。さらに、パワー半導体素子のゲート電圧を計測することによってゲート閾値電圧の変化を計測し、計測されたゲート閾値電圧の変化に基づいて温度が推定される。
　特開２０２１－１９４３５号公報（特許文献３）に開示された技術では、パワー半導体デバイスのスイッチング速度から通流電流が推定される。さらに、パワー半導体デバイスのオン電圧を計測してその温度依存性から温度が推定される。
国際公開第２０２０／２６１３８５号 特開２０１６－６３６７４号公報 特開２０２１－１９４３５号公報
　上記の従来技術では、電流および温度を測定するのに電流センサまたは温度センサのどちらかが必要であったり、パワー半導体素子にセンスセルが必要であったり、電圧制御装置、ゲート電圧測定装置、またはスイッチング速度測定装置などの複雑で高コストな装置が必要であったりしていた。
　本開示は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、電流センサも温度センサも使用せずかつ複雑な制御装置を必要としない簡便な手段で、半導体デバイスを通流する電流値と温度とを同時に推定することが可能な技術を提供することである。
　一実施形態において、半導体デバイスの温度および半導体デバイスに流れる主電流を推定するための半導体特性測定装置が提供される。半導体デバイスは、パワー半導体素子と、複数の接続端子とを含む。パワー半導体素子は、第一の主電極、第二の主電極、および第一の主電極と第二の主電極との間を流れる主電流を制御するための制御電極を有する。複数の接続端子の各々は、第一の主電極、第二の主電極、および制御電極のうちのいずれか一つに接続される。半導体特性測定装置は、第一の電位差計測装置と、第二の電位差計測装置と、記憶装置と、処理装置とを備える。第一の電位差計測装置は、複数の接続端子のうちで第一の主電極および第二の主電極にそれぞれ接続された２個の接続端子間の電位差に基づく第一の電位差を計測する。第二の電位差計測装置は、複数の接続端子のうちで、第二の主電極への又はからの主電流の電流経路に接続された第一の接続端子と、第二の主電極に接続されるか又は第一の接続端子よりも第二の主電極に近い位置で当該電流経路に接続された第二の接続端子との間の第二の電位差を計測する。記憶装置は、第一の電位差とパワー半導体素子の温度と主電流との間の第一の関係を表すデータと、第二の電位差とパワー半導体素子の温度と主電流との間の第二の関係を表すデータとを記憶する。処理装置は、第一の電位差計測装置から第一の電位差の計測値を取得し、第二の電位差計測装置から第二の電位差の計測値を取得する。処理装置は、第一の関係を表すデータから、第一の電位差の計測値に対応するパワー半導体素子の温度の値および主電流の値を特定し、第二の関係を表すデータから、第二の電位差の計測値に対応するパワー半導体素子の温度の値および主電流の値を特定する。処理装置は、第一の電位差の計測値に基づいて特定されたパワー半導体素子の温度の値および主電流の値と、第二の電位差の計測値に基づいて特定されたパワー半導体素子の温度の値および主電流の値とが互いに一致する場合に、一致した温度の値および一致した主電流の値を現時点の推定値として出力する。
　上記の実施形態によれば、半導体特性測定装置は、第一の電位差計測装置と、第二の電位差計測装置と、記憶装置と、処理装置とを備えた簡単な構成によって、半導体デバイスを通流する電流値と温度とを同時に推定できる。
実施の形態１による半導体特性測定装置の構成図である。 図１Ａの半導体特性測定装置の変形例を示す図である。 図１Ａの半導体特性測定装置のさらに他の変形例を示す図である。 図１Ａの半導体特性測定装置の動作原理を説明するための図である。 図１Ａの半導体特性測定装置の処理装置よる処理手順を示すフローチャートである。 図１Ａの半導体特性測定装置の処理装置よる処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態２による半導体特性測定装置の構成図である。 図４の半導体特性測定装置の動作原理を説明するための図である。 図４の半導体特性測定装置の処理装置による処理手順を示すフローチャートである。 図４の半導体特性測定装置の処理装置による処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態３による半導体特性測定装置の動作原理を説明するための図である。 実施の形態３の半導体特性測定装置の処理装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態３の半導体特性測定装置の処理装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態４による半導体特性測定装置の構成図である。 図９の処理装置の動作例を説明するための図である。 図９の半導体特性測定装置の処理装置の処理手順を示すフローチャートである。 図９の半導体特性測定装置の処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
　以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
　実施の形態１．
　［半導体特性測定装置の構成］
　図１Ａは、実施の形態１による半導体特性測定装置１０１の構成図である。図１Ａを参照して、半導体特性測定装置１０１は、第一の電位差計測装置１０２、第二の電位差計測装置１０３、記憶装置１０４、および処理装置１０５を備える。
　図１Ａには、さらに、半導体特性測定装置１０１による測定対象である半導体デバイス１が示されている。半導体デバイス１は、パワー半導体素子２、コレクタ主端子４、ゲート端子５、エミッタ参照端子６、およびエミッタ主端子７を備える。なお、半導体デバイス１、ゲートドライバ８、半導体特性測定装置１０１などによって、パワーモジュール１５０を構成してもよい。
　図１Ａの例では、半導体デバイス１に内蔵されたパワー半導体素子２としてＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor）が使用されている。この場合、コレクタ主端子４はＩＧＢＴのコレクタ電極Ｃに接続され、ゲート端子５はＩＧＢＴのゲート電極Ｇに接続され、エミッタ主端子７はＩＧＢＴのエミッタ電極Ｅに接続される。コレクタ主端子４およびエミッタ主端子７を介して、パワー半導体素子２の主電流が流れる。エミッタ参照端子６は、エミッタ電極Ｅに接続され、後述するゲートドライバ８に接続される。エミッタ主端子７とＩＧＢＴのエミッタ電極Ｅとの間の配線には、寄生抵抗成分３が存在する。
　半導体デバイス１のゲート端子５とエミッタ参照端子６との間にゲートドライバ８が接続される。ゲートドライバ８は、ＩＧＢＴのゲート・エミッタ電極間に駆動電圧を供給する。
　なお、本開示においては、より一般的に、コレクタ電極を第一の主電極と称し、エミッタ電極を第二の主電極と称し、ゲート電極を制御電極と称する場合がある。ゲート電極は、第一の主電極と第二の主電極との間に流れる主電流を制御するために設けられている。また、半導体デバイス１に設けられたコレクタ主端子４、ゲート端子５、エミッタ参照端子６、およびエミッタ主端子７を、接続端子４～７と称する場合がある。接続端子４～７の各々は、第一の主電極、第二の主電極、および制御電極のうちのいずれか一つに接続される。
　半導体特性測定装置１０１の第一の電位差計測装置１０２は、半導体デバイス１のコレクタ主端子４とエミッタ参照端子６とに接続される。第一の電位差計測装置１０２は、コレクタ主端子４とエミッタ参照端子６との間の第一の電位差を計測する。図１Ａの例ではパワー半導体素子２としてＩＧＢＴが用いられているので、第一の電位差をＶＣＥ（すなわち、コレクタ・エミッタ間電圧）と記載する。
　第二の電位差計測装置１０３は、半導体デバイス１のエミッタ参照端子６とエミッタ主端子７とに接続される。第二の電位差計測装置１０３は、エミッタ参照端子６とエミッタ主端子７との間の第二の電位差を計測する。図１Ａの例ではパワー半導体素子２としてＩＧＢＴが用いられているので、第二の電位差をＶＥＥと記載する。
　記憶装置１０４は、予め測定または計算された第一の電位差と主電流と接合部温度との間の第一の関係を表すデータ、および予め測定または計算された第二の電位差と主電流と接合部温度との間の第二の関係を表すデータを記憶する。以下、半導体デバイス１の主電流を単に電流とも記載する。
　処理装置１０５は、第一の電位差計測装置１０２によって計測された第一の電位差と、第二の電位差計測装置１０３によって計測された第二の電位差と、記憶装置１０４から取得した第一の関係の相関データおよび第二の関係の相関データとに基づいて、半導体デバイス１の主電流と接合部温度とを同時に推定する。処理装置１０５は、推定された主電流を電流情報１０６として出力し、推定された温度を温度情報１０７として出力する。以下、半導体デバイス１の主電流はＩＧＢＴのコレクタ電流であるのでＩＣと記載し、半導体デバイス１の温度はＩＧＢＴのジャンクション温度であるのでＴＪと記載する。
　半導体特性測定装置１０１のハードウェア構成は特に限定されない。たとえば、第一の電位差計測装置１０２および第二の電位差計測装置１０３は、アナログ／デジタル変換器によって構成されていてもよい。記憶装置１０４として、フラッシュメモリなどの不揮発性の半導体メモリを利用してもよいし、ハードディスクなどを利用しても良い。処理装置１０５は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）およびメモリを含むマイクロコンピュータをベースに構成されてもよいし、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）を利用して構成されてもよいし、専用の回路によって構成されてもよい。もしくは、処理装置１０５は、これらの２つ以上の組み合わせによって構成されていてもよい。
　以下、第一の電位差計測装置１０２と半導体デバイス１との間の接続の変形例について図１Ｂおよび図１Ｃを参照して補足する。
　図１Ｂは、図１Ａの半導体特性測定装置１０１の変形例を示す図である。図１Ｂに示すように、第一の電位差計測装置１０２は、半導体デバイス１のコレクタ主端子４とエミッタ主端子７との間に接続され、コレクタ主端子４とエミッタ主端子７との間の電位差を計測するように構成されていてもよい。寄生抵抗成分３による電圧降下はパワー半導体素子２のコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥに比べて一桁程度小さいので、測定されたコレクタ主端子４とエミッタ主端子７との間の電位差を第一の電位差ＶＣＥとしても大きな誤差とならない。もしくは、コレクタ主端子４とエミッタ主端子７との間の電位差から、エミッタ参照端子６とエミッタ主端子７との間の第二の電位差ＶＥＥを減算した値を第一の電位差ＶＣＥとしてもよい。
　他の変形例として、図１Ａおよび図１Ｂには存在しないが、パワー半導体素子２のコレクタ電極Ｃに接続されたコレクタ参照端子が、主電流が流れるコレクタ主端子４と別に設けられているならば、第一の電位差計測装置１０２は、コレクタ参照端子とエミッタ参照端子６との間の電位差を第一の電位差ＶＣＥとして計測してもよい。ただし、コレクタ電極Ｃからコレクタ主端子４までの電流経路は、半導体チップの裏面（コレクタ）に貼り付けられた銅板であるので、その寄生抵抗成分は極めて小さく殆ど誤差要因にならない。一方、半導体チップの表面のエミッタ電極Ｅからエミッタ主端子７まではアルミワイヤーで接続されるために無視できない抵抗成分を有している。このため、ゲートドライバ８の接続用にエミッタ参照端子６が設けられている。第一の電位差計測装置１０２も、誤差を減らすためにエミッタ参照端子６に接続したほうが望ましい。
　図１Ｃは、図１Ａの半導体特性測定装置１０１のさらに他の変形例を示す図である。図１Ｃの半導体デバイス１では、第二の電位差計測装置１０３を接続するためのエミッタ検出端子９がエミッタ主端子７とは別に設けられ、第一の電位差計測装置１０２に接続するためのコレクタ検出端子１０がコレクタ主端子４とは別に設けられている。この場合、第一の電位差計測装置１０２および第二の電位差計測装置１０３の各々が接続される接続端子には、主電流が流れないようにできる。
　したがって、上記の各変形例を考慮してより一般的には、第一の電位差計測装置１０２は、半導体デバイス１に設けられた複数の接続端子のうちで第一の主電極および第二の主電極（一方がコレクタ電極Ｃ、他方がエミッタ電極Ｅ）にそれぞれ接続された２個の接続端子間（コレクタ主端子４またはコレクタ検出端子１０と、エミッタ参照端子６またはエミッタ主端子７との間）の電位差に基づく第一の電位差を計測する。第二の電位差計測装置１０３は、複数の接続端子のうちで、第二の主電極（エミッタ電極Ｅ）への又はからの主電流の電流経路に接続された第一の接続端子（エミッタ主端子７またはエミッタ検出端子９）と、前記第二の主電極に接続されるか又は前記第一の接続端子よりも前記第二の主電極（エミッタ電極Ｅ）に近い位置で前記電流経路に接続された第二の接続端子（エミッタ参照端子６）との間の第二の電位差を計測する。
　［半導体特性測定装置の動作原理］
　次に、上記の構成の半導体特性測定装置１０１の動作原理について説明する。図２は、図１Ａの半導体特性測定装置１０１の動作原理を説明するための図である。
　図２では、半導体特性測定装置１０１の記憶装置１０４に記憶されている第一の関係および第二の関係がグラフで示されている。第一の関係は、第一の電位差ＶＣＥと電流ＩＣと温度ＴＪとの関係である。第二の関係は、第二の電位差ＶＥＥと電流ＩＣと温度ＴＪとの関係である。
　より詳細には、図２では第一の関係として、３通りの温度ＴＪに応じた第一の電位差ＶＣＥと電流ＩＣとの関係が、第一の電位差ＶＣＥを横軸とし電流ＩＣを縦軸として３本の太線でトレースされている。３通りの温度ＴＪは２５℃、７５℃、１２５℃である。温度ＴＪが２５℃の場合の第一の電位差ＶＣＥと電流ＩＣとの関係が一点鎖線の太線で示され、温度ＴＪが７５℃の場合の第一の電位差ＶＣＥと電流ＩＣとの関係が二点鎖線の太線で示され、温度ＴＪが１２５℃の場合の第一の電位差ＶＣＥと電流ＩＣとの関係が実線の太線で示されている。
　同様に、図２では第二の関係として、３通りの温度ＴＪに応じた第二の電位差ＶＥＥと電流ＩＣとの関係が、第二の電位差ＶＥＥを横軸とし電流ＩＣを縦軸として３本の細線でトレースされている。３通りの温度ＴＪは２５℃、７５℃、１２５℃である。温度ＴＪが２５℃の場合の第二の電位差ＶＥＥと電流ＩＣとの関係が一点鎖線の細線で示され、温度ＴＪが７５℃の場合の第二の電位差ＶＥＥと電流ＩＣとの関係が二点鎖線の細線で示され、温度ＴＪが１２５℃の場合の第二の電位差ＶＥＥと電流ＩＣとの関係が実線の細線で示されている。ただし、第一の電位差ＶＣＥの場合と異なり、第二の電位差ＶＥＥの場合にはゲインＧ＝１０、すなわち実際の第二の電位差ＶＥＥの値を１０倍したものがプロットされている。この理由は、第二の電位差ＶＥＥの値が一般に第一の電位差ＶＣＥより一桁程度小さいため、グラフ上で見やすくするためである。
　図２から見て取れるように、電流ＩＣと第一の電位差ＶＣＥとの関係には非線形性があり、電流－電圧グラフ上で曲線によって表される。一方、電流ＩＣと第二の電位差ＶＥＥとの関係は線形であり、電流－電圧グラフ上で原点を通る直線で表される。この違いは、第一の電位差ＶＣＥが発生するメカニズムと第二の電位差ＶＥＥが発生するメカニズムとが異なるためである。
　第一の電位差ＶＣＥは、パワー半導体デバイスの主電極間の電圧、ここではＩＧＢＴのコレクタとエミッタとの間の電圧に相当する。ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥはコレクタ電流ＩＣに対して非線形である。具体的に、コレクタ電流ＩＣの小さいときにはコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥはコレクタ電流ＩＣに比して大きな値になる。これに対して、コレクタ電流ＩＣが大きいときにはコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥはコレクタ電流ＩＣに対する比率としてはそれほど大きくない値になる。この結果、ＩＧＢＴは大電流を比較的小さなオン電圧および電力損失で通流できる。ＩＧＢＴ自体の特性がこのように非線形であるので、電流ＩＣと第一の電位差ＶＣＥとの関係が非線形になる。
　一方、第二の電位差ＶＥＥは、もっぱら半導体デバイス１のエミッタ側の寄生抵抗成分３の両端間に発生する電圧を反映する。半導体デバイス１のエミッタ側の寄生抵抗成分３は、もっぱらアルミニウム製のボンディングワイヤーの抵抗成分からなる。このため、主電流ＩＣと第二の電位差ＶＥＥとの間の関係は直線的である。
　温度依存性に関しては、第一の電位差ＶＣＥの場合、ある閾値電流以上では温度が高いほどコレクタ・エミッタ間の抵抗値が高くなる、すなわち、温度が高いほど主電流ＩＣに比して第一の電位差ＶＣＥが大きくなる特徴を示す。逆に、上記の閾値電流以下では、逆に温度が高いほどコレクタ・エミッタ間の抵抗値が低くなる、すなわち、温度が高いほど主電流ＩＣに比してＶＣＥが小さくなる特徴を示す。
　一方、第二の電位差ＶＥＥの温度依存性に関して、温度が高いほどエミッタ主端子７とエミッタ参照端子６との間の抵抗値が高くなる、すなわち、温度が高いほど主電流ＩＣに比して第二の電位差ＶＥＥが大きくなる特徴を示す。この特徴は、アルミニウム材料の電気抵抗の温度依存性を反映したものである。
　このように、第一の関係と第二の関係との間には、線形性および温度依存性において異なる特徴がある。本実施の形態の半導体特性測定装置１０１は、これらの特徴を利用して半導体デバイスに通流する電流と温度とを同時に測定する。以下、図２を参照して、半導体特性測定装置１０１の処理装置１０５の動作の概要を説明する。
　一例として、測定された第一の電位差ＶＣＥが１．２８Ｖであり、測定された第二の電位差ＶＥＥの１０倍（Ｇ＝１０）の値が１．１７Ｖであったとする。これらの値は図２の横軸上に示されている。
　図２の横軸上のＶＣＥ＝１．２８Ｖの点から縦軸に平行に直線（図２で一点鎖線で表される）を引き、この直線と第一の関係を表す太線の曲線群（すなわち、ＩＣ－ＶＣＥ特性）との交点を求める。この結果、ＶＣＥ＝１．２８Ｖに対応する電流値ＩＣを特定できる。ただし、温度ＴＪが不明であるのでいくつもの電流値ＩＣの候補がある。図２では、２５℃、７５℃、１２５℃の場合の太線の曲線群との交点が、それぞれ三角印、丸印、四角印のマーカーで示されている。
　同様に、図２の横軸上のＶＥＥ×１０＝１．１７Ｖの点から縦軸に平行に直線（図２で実線で表される）を引き、この直線と第二の関係を表す細線の直線群（すなわち、ＩＣ－ＶＥＥ特性）との交点を求めることにより、ＶＥＥ×１０＝１．１７Ｖに対応する電流ＩＣを特定できる。ただし、温度ＴＪが不明であるのでいくつもの電流値ＩＣの候補がある。図２では、２５℃、７５℃、１２５℃の場合の細線の直線群との交点が、それぞれ三角印、丸印、四角印のマーカーで示されている。
　上記では、第一の電位差ＶＣＥの測定値と第二の電位差ＶＥＥの測定値とから、いくつもの電流ＩＣと温度ＴＪとの候補値が得られた。ここで、第一の電位差ＶＣＥから得られた電流ＩＣおよび温度ＴＪの値と、第二の電位差ＶＥＥから得られた電流ＩＣおよび温度ＴＪの値とは、互いに一致しなければならないという制約条件がある。この理由は、同一の半導体デバイス１のコレクタ電流ＩＣと接合温度ＴＪとを測定しているのだから自明である。
　ここで、たとえばＴＪ＝２５℃を仮定すると、第一の電位差ＶＣＥから得られた電流ＩＣ（太線の一点鎖線上の三角印に対応する）と第二の電位差ＶＥＥから得られた電流ＩＣ（細線の一点鎖線上の三角印に対応する）とは異なる。すなわち、第一の電位差ＶＣＥから得られた三角印のほうが第二の電位差ＶＥＥから得られた三角印よりも高い位置にある。これは同一半導体デバイスの電流ＩＣを測定しているという制約条件に矛盾する。したがって、温度ＴＪの仮定が誤っていると結論付けられる。
　次に、ＴＪ＝１２５℃を仮定すると、第一の電位差ＶＣＥから得られた電流ＩＣ（太線の実線上の四角印に対応する）と第二の電位差ＶＥＥから得られた電流ＩＣ（細線の実線上の四角印に対応する）とは異なる。すなわち、第一の電位差ＶＣＥから得られた四角印のほうが第二の電位差ＶＥＥから得られた四角印よりも低い位置にある。これは同一半導体デバイスの電流ＩＣを測定しているという制約条件に矛盾する。したがって、ＴＪ＝１２５℃の仮定が誤っていると結論付けられる。
　次に、ＴＪ＝７５℃を仮定すると、第一の電位差ＶＣＥから得られた電流ＩＣ（太線の二点鎖線上の丸印に対応する）と第二の電位差ＶＥＥから得られた電流ＩＣ（細線の二点鎖線上の丸印に対応する）とは一致する。すなわち、第一の電位差ＶＣＥから得られた丸印と第二の電位差ＶＥＥから得られた丸印とは同じ高さにある。これは同一半導体デバイスのＩＣを測定しているという制約条件に合致する。したがって、この場合の温度ＴＪと電流ＩＣとが求めるべき値である。図２から、ＴＪ＝７５℃かつＩＣ＝５６０Ａであることが決定される。
　［半導体特性測定装置の処理装置における具体的処理内容］
　次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、上記で概要を示した処理装置１０５の処理内容を具体的に説明する。図３Ａおよび図３Ｂは、図１Ａの半導体特性測定装置１０１の処理装置１０５による処理手順を示すフローチャートである。
　最初のステップＳ１０１，Ｓ１０２において、処理装置１０５は、第一の電位差ＶＣＥの計測値を第一の電位差計測装置１０２から取得し、第二の電位差ＶＥＥの計測値を第二の電位差計測装置１０３から取得する。なお、ステップＳ１０１，Ｓ１０２は、どちらを先に実行してもよいし、同時に実行してもよい。
　次のステップＳ１０３，Ｓ１０４において、処理装置１０５は、温度ＴＪの初期値であるＴＪ（０）を例えば２５℃に設定し、温度ＴＪのステップ幅ΔＴＪを０．１℃に設定する。なお、ステップＳ１０３，Ｓ１０４はどちらを先に実行してもよいし、同時に実行してもよい。また、ステップＳ１０３，Ｓ１０４をステップＳ１０１，Ｓ１０２の前に実行してもよい。
　続くステップＳ１０５において、処理装置１０５は、温度ＴＪにＴＪ（０）を代入する。この処理は温度ＴＪの候補値として初期値ＴＪ（０）を設定することを意味する。
　次のステップＳ１０６において、処理装置１０５は、第一の電位差ＶＣＥの計測値に基づいて、ＩＣ－ＶＣＥ特性から、第一の電位差ＶＣＥの測定値および温度ＴＪの候補値に対応する電流ＩＣ（ＶＣＥ，ＴＪ）の値を特定する。この処理は、指定の温度ＴＪにおけるＩＣ－ＶＣＥ特性を表す曲線から、指定の第一の電位差ＶＣＥにおける電流ＩＣの値を読み出すことを意味する。
　その次のステップＳ１０７において、処理装置１０５は、第二の電位差ＶＥＥの計測値に基づいて、ＩＣ－ＶＥＥ特性から、第二の電位差ＶＥＥおよび温度ＴＪの候補値に対応する電流ＩＣ（ＶＥＥ，ＴＪ）の値を特定する。この処理は、指定の温度ＴＪにおけるＩＣ－ＶＥＥ特性を表す直線から、指定の第二の電位差ＶＥＥにおける電流ＩＣを読み出すことを意味する。なお、ステップＳ１０６，Ｓ１０７は、どちらを先に実行してもよいし、同時に実行してもよい。
　その次のステップＳ１０８において、処理装置１０５は、ステップＳ１０６，Ｓ１０７で特定した２つの電流値の差分、ＩＣ（ＶＣＥ，ＴＪ）－ＩＣ（ＶＥＥ，ＴＪ）を計算し、計算結果をΔＩＣ（０）に代入する。ΔＩＣ（０）は、温度ＴＪの候補値を変更しながら２つの電流ＩＣの値の差分を繰り返して計算した場合において、前回設定された温度ＴＪの候補値に対して計算された電流値の差分を意味する。
　その次のステップＳ１０９において、処理装置１０５は、ステップＳ１０８で計算した２つの電流値ＩＣの差分ΔＩＣ（０）が０に等しいか否かを判定する。ΔＩＣ（０）＝０であるならば（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、第一の電位差ＶＣＥから求めた電流ＩＣの値と、第二の電位差ＶＥＥから求めた電流ＩＣの値とが一致しているということである。したがって、次のステップＳ１２１において、処理装置１０５は、電流の推定値として現在のＩＣ（ＶＣＥ，ＴＪ）を出力し、温度の推定値として現在の温度ＴＪの候補値を出力して、処理を終了する。
　一方、ΔＩＣ（０）＝０でなかった場合には（ステップＳ１０９でＮＯ）、処理装置１０５は、処理をステップＳ１１０に進める。ステップＳ１１０において、処理装置１０５は、温度ＴＪをステップ幅ΔＴＪだけずらした温度ＴＪ＋ΔＴＪを、新たな温度ＴＪの候補値に設定する。図３Ａおよび図３Ｂの場合には、ステップＳ１０４で温度ＴＪのステップ幅ΔＴＪは０．１℃に設定されているので、温度ＴＪは、現時点の温度ＴＪよりも０．１℃だけ大きい値に更新される。
　その次のステップＳ１１１において、処理装置１０５は、第一の電位差ＶＣＥの計測値に基づいて、更新された温度ＴＪにおけるＩＣ－ＶＣＥ特性から電流ＩＣ（ＶＣＥ，ＴＪ）の値を特定する。この処理は、更新された温度ＴＪにおけるＩＣ－ＶＣＥ特性を表す曲線から、指定の第一の電位差ＶＣＥにおける電流ＩＣを読み出すことを意味する。
　その次のステップＳ１１２において、処理装置１０５は、第二の電位差ＶＥＥの計測値に基づいて、更新された温度ＴＪにおけるＩＣ－ＶＥＥ特性から電流ＩＣ（ＶＥＥ，ＴＪ）の値を特定する。この処理は、更新された温度ＴＪにおけるＩＣ－ＶＥＥ特性を表す直線から、指定の第二の電位差ＶＥＥにおける電流ＩＣを読み出すことを意味する。なお、ステップＳ１１１，Ｓ１１２は、どちらを先に実行してもよいし、同時に実行してもよい。
　その次のステップＳ１１３において、処理装置１０５は、ステップＳ１１１，Ｓ１１２で特定した２つの電流値の差分、ＩＣ（ＶＣＥ，ＴＪ）－ＩＣ（ＶＥＥ，ＴＪ）を計算し、計算結果をΔＩＣ（１）に代入する。ΔＩＣ（１）は、温度ＴＪの候補値を変更しながら２つの電流値ＩＣの差分を繰り返して計算した場合において、今回設定された温度ＴＪの候補値に対して計算された電流値の差分を意味する。
　その次のステップＳ１１４において、処理装置１０５は、ステップＳ１１３で計算した２つの電流値ＩＣの差分ΔＩＣ（１）が０に等しいか否かを判定する。ΔＩＣ（１）＝０であるならば（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、第一の電位差ＶＣＥから求めた電流ＩＣの値と第二の電位差ＶＥＥから求めた電流ＩＣの値とが一致しているということである。したがって、次のステップＳ１２１において、処理装置１０５は、電流値として現在のＩＣ（ＶＣＥ，ＴＪ）を出力し、温度として現在のＴＪを出力して、処理を終了する。
　一方、ΔＩＣ（１）＝０でなかった場合には（ステップＳ１１４でＮＯ）、処理装置１０５は、処理をステップＳ１１５に進める。ステップＳ１１５において、処理装置１０５は、前回設定された温度ＴＪの候補値に対して計算された電流値ＩＣの差分ΔＩＣ（０）と、今回設定された温度ＴＪの候補値に対して計算された電流値ＩＣの差分ΔＩＣ（１）とを用いて、（ΔＩＣ（０）／ａｂｓ（ΔＩＣ（０）））×（ΔＩＣ（１）／ａｂｓ（ΔＩＣ（１）））を求め、これを第一の判定値Ｓに代入する。前回設定された温度ＴＪの候補値に対して計算された電流値ＩＣの差分ΔＩＣ（０）と今回設定された温度ＴＪの候補値に対して計算された電流値ＩＣの差分ΔＩＣ（１）の符号とが反転している場合、Ｓ＝－１となり、符号が反転していない場合はＳ＝１となる。
　第一の判定値Ｓの計算式について少し詳しく説明すると、ａｂｓ（ｘ）はｘの絶対値を求める関数である。ΔＩＣ（０）／ａｂｓ（ΔＩＣ（０））とは、ΔＩＣ（０）の値をその絶対値で割ることを意味しているので、前回の電流値の差分ΔＩＣ（０）が正の場合は１、負の場合は－１となる。同様にΔＩＣ（１）／ａｂｓ（ΔＩＣ（１））は今回の電流値の差分ΔＩＣ（１）が正の場合は１、負の場合は－１となる。これらを乗じたものがＳに代入される。したがって、前回の電流値の差分ΔＩＣ（０）と今回の電流値の差分ΔＩＣ（１）とが共に１または共に－１のときＳ＝１となり、どちらか一方が１で他方が－１のときＳ＝－１となる。
　上記をまとめると、電流値の差分ΔＩＣの正負（すなわち、符号）が前回と今回の温度ＴＪの設定値に対して反転している場合、Ｓ＝－１となる。電流値の差分ΔＩＣの符号が反転したということは、前回の温度ＴＪの設定値では、第一の電位差ＶＣＥから求めた電流ＩＣの方が第二の電位差ＶＥＥから求めた電流ＩＣよりも大きかったのに、今回の温度ＴＪの設定値では逆になった、あるいは前回の温度ＴＪの設定値では、第一の電位差ＶＣＥから求めたＩＣの方が第二の電位差ＶＥＥから求めた電流ＩＣよりも小さかったのに、今回の温度ＴＪの設定値では逆になった、ということを意味する。温度ＴＪをステップ幅ΔＴＪだけずらしただけでＩＣの大小関係が反転したということは、温度ＴＪが最適値（求めるべき値）をまたいで更新されたということを意味する。このことは、図２において温度ＴＪ＝２５℃の場合と、温度ＴＪ＝１２５℃の場合とで電流値の差分ΔＩＣの符号が反転していることからも確認できる。ここで、温度ＴＪのステップ幅ΔＴＪが十分小さな値であるなら、今回設定された温度ＴＪの候補値が温度ＴＪの最適値であるとみなして良い。
　そこで、次のステップＳ１１６で、処理装置１０５は、ステップＳ１１５で計算した第一の判定値Ｓが－１に等しいか否かを判定する。Ｓ＝－１となった場合には（ステップＳ１１６でＹＥＳ）、処理装置１０５は、処理をステップＳ１２１に進める。ステップＳ１２１において、処理装置１０５は、電流値として現在のＩＣ（ＶＣＥ，ＴＪ）を出力し、温度として現在のＴＪを出力して、処理を終了する。
　一方、Ｓ＝－１とならなかった場合（ステップＳ１１６でＮＯ）は、Ｓ＝１である。この場合は、電流値の差分ΔＩＣが前回の温度ＴＪの設定値および今回の温度ＴＪの設定値のいずれの場合も正（ΔＩＣ（０）＞０かつΔＩＣ（１）＞０）、あるいは前回の温度ＴＪの設定値および今回の温度ＴＪの設定値のいずれの場合も負（ΔＩＣ（０）＜０かつΔＩＣ（１）＜０）であることを意味する。つまり、第一の電位差ＶＣＥから求めた電流ＩＣの方が第二の電位差ＶＥＥから求めた電流ＩＣよりも大きいままであるか、または第一の電位差ＶＣＥから求めた電流ＩＣの方が第二の電位差ＶＥＥから求めた電流ＩＣよりも小さいままである。温度ＴＪは最適値をまたいで変化していないので、温度ＴＪをさらにΔＴＪだけ変化させる必要がある。
　ここで、温度ＴＪの設定値を変化させる方向が正しい方向であるのかどうかを判定する必要がある。前回の温度ＴＪの設定値から今回の温度ＴＪの設定値にずらした結果、電流値の差分ΔＩＣが減少しているならば、温度ＴＪを正しい方向に変化させていると言える。逆に、前回の温度ＴＪの設定値から今回の温度ＴＪの設定値にずらした結果、電流値の差分ΔＩＣが増加しているならば、温度ＴＪの設定値を変化させる方向が間違っていることになる。
　そこで、次のステップＳ１１７で、処理装置１０５は、温度ＴＪを変化させる方向が正しいか否かを判定するために第二の判定値Ｄを計算する。第二の判定値Ｄには、ΔＩＣ（０）／ａｂｓ（ΔＩＣ（０））と（ΔＩＣ（０）－ΔＩＣ（１））／ａｂｓ（ΔＩＣ（０）－ΔＩＣ（１））との積が代入される。
　まず、ΔＩＣ（０）／ａｂｓ（ΔＩＣ（０））は、前述のとおり前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）の符号を表す。次に、ΔＩＣ（０）－ΔＩＣ（１）は、前回温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）と今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）との差を表す。以後、この差を残差と称する。（ΔＩＣ（０）－ΔＩＣ（１））／ａｂｓ（ΔＩＣ（０）－ΔＩＣ（１））はこの残差をその絶対値で割っているので、残差の符号が正のとき１、負のとき－１である。
　残差の符号が正であるときは、ΔＩＣ（０）＞ΔＩＣ（１）、すなわち、今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）が前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）よりも小さいことを意味する。ここで「小さい」とは絶対値ではなく値が小さいことに注意が必要である。したがって、前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）と今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）が共に正のときは、今回の電流値の差分ΔＩＣ（１）の絶対値が前回の電流値の差分ΔＩＣ（０）の絶対値よりも小さい。逆に、前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）と今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）が共に負のときは、今回の電流値の差分ΔＩＣ（１）の絶対値が前回の電流値の差分ΔＩＣ（０）の絶対値よりも大きい。
　一方、残差の符号が負であるときは、ΔＩＣ（０）＜ΔＩＣ（１）、すなわち、今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）が前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）よりも大きいことを意味する。したがって、前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）と今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）が共に正のときは、今回の電流値の差分ΔＩＣ（１）の絶対値が前回の電流値の差分ΔＩＣ（０）の絶対値よりも大きい。逆に、前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）と今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）が共に負のときは、今回の電流値の差分ΔＩＣ（１）の絶対値が前回の電流値の差分ΔＩＣ（０）の絶対値よりも小さい。
　以上をまとめると、前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）の符号と残差（ΔＩＣ（０）－ΔＩＣ（１））の符号との積が第二の判定値Ｄに代入されるので、以下の４つの場合が生じる。
　(i)　前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）が正かつ今回計算された残差が正の場合。この場合には、前回および今回のいずれの温度ＴＪの設定値でも電流値の差分ΔＩＣは正であり、今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）の絶対値が前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）の絶対値よりも縮小している。この場合の第二の判定値Ｄの値は、Ｄ＝１×１＝１である。
　(ii)　前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）が正かつ今回計算された残差が負の場合。この場合には、前回および今回のいずれの温度ＴＪの設定値でも電流値の差分ΔＩＣは正であり、今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）の絶対値が前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）の絶対値よりも拡大している。この場合の第二の判定値Ｄの値は、Ｄ＝１×－１＝－１である。
　(iii)　前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）が負かつ今回計算された残差が正の場合。この場合には、前回および今回のいずれの温度ＴＪの設定値でも電流値の差分ΔＩＣは負であり、今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）の絶対値が前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）の絶対値よりも拡大している。この場合の第二の判定値Ｄの値は、Ｄ＝－１×１＝－１である。
　(iv)　前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）が負かつ今回計算された残差が負の場合。この場合には、前回および今回のいずれの温度ＴＪの設定値でも電流値の差分ΔＩＣは負であり、今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）の絶対値が前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）の絶対値よりも縮小している。この場合の第二の判定値Ｄの値は、Ｄ＝－１×－１＝１である。
　以上から、今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）の絶対値が前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）の絶対値よりも縮小している場合にＤ＝１となり、そうでない場合にＤ＝－１となることがわかる。すなわち、温度ＴＪが正しい方向に更新された場合にＤ＝１となり、温度ＴＪが間違った方向に更新された場合にＤ＝－１となる。
　そこで、次のステップＳ１１８において、処理装置１０５は、第二の判定値Ｄが１に等しいか否かを判定する。処理装置１０５は、Ｄ＝１の場合には（ステップＳ１１８でＹＥＳ）温度のステップ幅ΔＴＪを変更せずに、処理をステップＳ１２０に進める。一方、処理装置１０５は、Ｄ＝－１の場合には（ステップＳ１１８でＮＯ）、次のステップＳ１１９において、温度のステップ幅ΔＴＪの符号を反転させるため、－ΔＴＪをΔＴＪに代入する。
　その次のステップＳ１２０において、処理装置１０５は、今回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（１）の値を前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）に代入して、前回の温度ＴＪの設定値での電流値の差分ΔＩＣ（０）の値を更新する。その後、処理装置１０５は、処理をステップＳ１１０に戻して、温度ＴＪをステップ幅ΔＴＪだけずらして温度ＴＪ＋ΔＴＪに変更し、以降の処理を再び実行する。このような反復計算を実行することにより、やがて電流値の差分ΔＩＣが０になるか（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、または前回の温度ＴＪの設定値の場合と今回の温度ＴＪの設定値の場合とで電流値の差分ΔＩＣの符号が反転する（ステップＳ１１６でＹＥＳ）事象が発生する。この結果、最終的に最適推定値としての電流ＩＣと温度ＴＪとが求められる（ステップＳ１２１）。
　上記の処理フロー中で、ステップＳ１０３で設定した温度ＴＪの初期値ＴＪ（０）、およびステップＳ１０４で設定した温度変化のステップ幅ΔＴＪは、一例であって必要に応じて変更可能である。たとえば、計算回数を少なくするために温度ＴＪの初期値を予想される温度の付近に設定することは有用である。また、計算精度を上げるために温度変化のステップ幅ΔＴＪを小さくしたり、計算回数を減らすために温度変化のステップ幅ΔＴＪを適宜大きくしたりすることも有用である。
　また、記憶装置１０４に記憶する第一の関係と第二の関係とは、必要に応じて詳細なデータを記憶することも、代表的なデータを記憶することも可能である。
　たとえば、記憶装置１０４に詳細なデータ、たとえば温度ＴＪを０．１℃刻みにした詳細なデータを幅広い温度範囲に渡って記録したものを記憶しておけば、データ容量は増えるものの温度ＴＪに対して正確な電流ＩＣが特定でき、測定精度を向上できる。一方、温度ＴＪの刻み幅をもっと大きくしてデータ量を減らすことで、記憶装置１０４のコストを低減できる。この場合、記憶されていない温度ＴＪに対するデータ（図２のトレースに相当する）は、両隣のトレースから補間によって算出でき、その補間されたトレースを使用して電流ＩＣを特定できる。補間の方法も両隣の２つのトレースのみを使用する直線補間、または３つ以上のトレースを使用してより正確な補間をおこなうスプライン補間などを適宜選択できる。
　第一の電位差ＶＣＥおよび第二の電位差ＶＥＥのデータ間隔も記憶容量と精度との兼ね合いで任意に選択できる。細かい電圧間隔でトレースを用意すればデータ量は増えるものの正確なトレースになるし、粗い電圧間隔でトレースを用意して間のデータは補間で求めることにすればデータ量を減らして記憶容量を削減できる。この場合の補間方法についても、直線補間またはスプライン補間などが計算速度と演算精度の兼ね合いで自由に選択できる。
　上記のように図３Ａおよび図３Ｂの手順に従って計算を実行することにより、特定された主電流ＩＣの推定値が電流情報１０６として出力され、特定された温度ＴＪの推定値が温度情報１０７として出力される。これらの電流情報１０６および温度情報１０７を、別途メモリに保持した規定値と比較することにより、現状の半導体デバイス１の動作状態を把握できる。その結果、この半導体デバイス１またはこの半導体デバイス１を用いているインバータ等の電力変換装置の動作状態を把握でき、半導体デバイス１または電力変換装置の不具合によるシステムの不具合を未然に防止できる。
　図１Ａでは図示していないが、電流情報１０６および温度情報１０７を取り出す端子部、ならびに取り出した電流情報１０６および温度情報１０７に基づいて半導体デバイス１または電力変換装置の状態を判断する判断部を設けてもよい。判断部は、判断情報をゲートドライバ８へフィードバックすることにより、半導体デバイス１または電力変換装置の状態に応じた制御ができる。判断部を構成するハードウェアは、ＣＰＵおよびメモリを含むマイクロコンピュータをベースに構成してもよいし、ＦＰＧＡを利用して構成してもよいし、専用の回路によって構成してもよい。もしくは、判断部は、これらの２つ以上の組み合わせによって構成されていてもよい。
　［実施の形態１の効果］
　以上のとおり、実施の形態１の半導体特性測定装置１０１によれば、半導体デバイス１の二つの電位差を計測するだけで簡便に主電流ＩＣと温度ＴＪとを同時に測定できる。電流センサおよび温度センサが不要であり、パワー半導体素子２にセンスセルを必要とせず、電圧制御装置、ゲート電圧測定装置、またはスイッチング速度測定装置といった複雑で高価な装置も不要である。これにより低コストに半導体デバイス１の電流ＩＣと温度ＴＪとが測定できるので半導体デバイス１の健全性を低コストに担保できるという顕著な効果を奏する。
　さらに、半導体特性測定装置１０１を使用して半導体デバイス１の温度ＴＪと電流ＩＣとを推定すれば、半導体デバイス１を使用したインバータ装置などの電力変換装置の各部の電圧が、上記の温度ＴＪおよび電流ＩＣの推定値から算出される値に合致しているか否かを確認することで、容易にこの電力変換装置の健全性を確認できる。また、半導体デバイス１の健全性を容易に確認できるため、性能マージンをむやみに大きく取って電力変換装置を製造する必要がなく、コストダウンが可能になる。
　また、半導体特性測定装置１０１は、半導体デバイス１を使用した既存の装置に備わっている端子間の電圧を測定するだけである。したがって、半導体特性測定装置１０１を新規の装置に組み込むだけでなく、既存の装置に後付けすることもでき、適用範囲が広いという特徴を有する。
　実施の形態２．
　実施の形態１では、半導体デバイス１に内蔵されたパワー半導体素子２としてＩＧＢＴが用いられていた。実施の形態２では、半導体デバイス１Ａに内蔵されたパワー半導体素子２ＡとしてＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor　Field　Effect　Transistor）を使用した場合について説明する。
　図４は、実施の形態２による半導体特性測定装置１０１の構成図である。図４には、半導体特性測定装置１０１による測定対象である半導体デバイス１Ａが示されている。
　半導体デバイス１Ａは、パワー半導体素子２ＡとしてのＭＯＳＦＥＴ、ドレイン主端子４Ａ、ゲート端子５Ａ、ソース参照端子６Ａ、およびソース主端子７Ａを備える。ドレイン主端子４ＡはＭＯＳＦＥＴのドレイン電極Ｄに接続され、ゲート端子５ＡはＭＯＳＦＥＴのゲート電極Ｇに接続され、ソース主端子７ＡはＭＯＳＦＥＴのソース電極Ｓに接続される。ドレイン主端子４Ａとソース主端子７Ａとにパワー半導体素子２Ａの主電流(すなわち、ドレイン電流ＩＤ）が流れる。ソース参照端子６Ａはソース電極Ｓに接続されるが、ソース参照端子６Ａには主電流が流れない。ソース主端子７Ａとソース電極Ｓとの間の配線には、寄生抵抗成分３Ａが存在する。ゲートドライバ８は、ゲート端子５Ａとソース参照端子６Ａとの間に接続される。
　図４の半導体特性測定装置１０１の構成は図１Ａの場合と同様であるので、同一または対応する部分には同一の参照符号を付して詳しい説明を繰り返さない。ただし、パワー半導体素子としてＩＧＢＴに代えてＭＯＳＦＥＴが用いられるので、一部名称に変更がある。具体的に、ＩＧＢＴのコレクタはＭＯＳＦＥＴのドレインに読み替えられ、ＩＧＢＴのエミッタはＭＯＳＦＥＴのソースに読み替えられる。これに伴い、第一の電位差ＶＣＥはＶＤＳと記載され、第二の電位差ＶＥＥはＶＳＳと記載され、主電流ＩＣはＩＤと記載される。
　上記の記載法に従えば、図４の半導体特性測定装置１０１の第一の電位差計測装置１０２は、ドレイン主端子４Ａとソース参照端子６Ａとの間の第一の電位差ＶＤＳを測定する。第二の電位差計測装置１０３は、ソース参照端子６Ａとソース主端子７Ａとの間の第二の電位差ＶＳＳを測定する。記憶装置１０４は、予め測定または計算された第一の電位差ＶＤＳと主電流ＩＤと接合部温度ＴＪとの間の第一の関係、および予め測定または計算された第二の電位差ＶＳＳと主電流ＩＤと接合部温度ＴＪとの間の第二の関係を記憶する。処理装置１０５は、測定された第一の電位差ＶＤＳおよび第二の電位差ＶＳＳと、記憶装置１０４に記憶されている第一の関係および第二の関係とを使用して、主電流ＩＤおよび温度ＴＪを特定し、電流情報１０６および温度情報１０７として出力する。
　なお、図１Ｂを参照して説明したように、第一の電位差計測装置１０２は、ドレイン主端子４Ａとソース主端子７Ａとの間の電位差を計測してもよい。一般的には、第一の電位差計測装置１０２は、半導体デバイス１Ａに設けられた複数の接続端子のうちで第一の主電極および第二の主電極にそれぞれ接続された２つの接続端子間の電位差に基づく第一の電位差ＶＤＳを計測する。
　図５は、図４の半導体特性測定装置１０１の動作原理を説明するための図である。図５では、半導体特性測定装置１０１の記憶装置１０４に記憶されている第一の関係および第二の関係がグラフで示されている。第一の関係は、第一の電位差ＶＤＳと電流ＩＤと温度ＴＪとの関係である。第二の関係は、第二の電位差ＶＳＳと電流ＩＤと温度ＴＪとの関係である。
　図５に示されているように、ＭＯＳＦＥＴの場合の第一の関係であるＩＤ－ＶＤＳ特性を表すトレースは、ＩＧＢＴの場合のＩＣ－ＶＣＥ特性を表すトレースとは異なる非線形性を有している。この理由は、ＭＯＳＦＥＴの動作原理がＩＧＢＴとは異なるためである。ＭＯＳＦＥＴの場合でもＩＤ－ＶＳＳ特性はアルミニウム製のボンディングワイヤーの電気抵抗を反映するため、そのトレースはＩＧＢＴの場合と同様の線形性を有する。
　第一の関係および第二の関係はこのように互いに線形性が異なる二種類の関係であるため、実施の形態２の場合でも、基本的には実施の形態１の場合と同様な動作原理と処理内容によって、半導体デバイス１の主電流ＩＤと温度ＴＪとを同時に求めることができる。具体的な処理内容は、実施の形態１の場合の処理内容においてコレクタをドレインと読み替え、エミッタをソースと読み替えたものになる。ただし、電流ＩＤの絶対値が比較的小さい場合には、例外的な処理が必要になる。この例外的処理については、実施の形態３で説明する。
　図５に一例として示されているように、第一の電位差ＶＤＳの計測値が０．６５Ｖであり、第二の電位差ＶＳＳの計測値（ゲインＧ＝１０としたもの）が０．８１Ｖであったとする。この場合、第一の電位差ＶＤＳから求められる電流ＩＤの値と第二の電位差ＶＳＳから求められる電流ＩＤの値とが一致したときの温度から、接合温度ＴＪが７５℃と求められる。また、一致した電流ＩＤの値が５５０Ａであるので、処理装置１０５は電流情報１０６として５５０Ａ、温度情報１０７として７５℃を出力する。
　図６Ａおよび図６Ｂは、図４の半導体特性測定装置１０１の処理装置１０５による処理手順を示すフローチャートである。
　図６Ａおよび図６Ｂのフローチャートにおける処理手順は、図３Ａおよび図３Ｂにおけるフローチャートにおける処理手順と同様であるので、詳しい説明を繰り返さない。図６Ａおよび図６ＢのステップＳ２０１～Ｓ２２１は、図３Ａおよび図３ＢのステップＳ１０１～Ｓ１２１にそれぞれ対応する。ただし、図６Ａおよび図６Ｂでは、図３Ａおよび図３ＢにおけるＶＣＥ、ＶＥＥ、ＩＣがＶＤＳ、ＶＳＳ、ＩＤにそれぞれ読み替えられる。
　以上のように、ＭＯＳＦＥＴを対象とした実施の形態２の半導体特性測定装置においても、基本的には実施の形態１の半導体特性測定装置と同様に、半導体デバイス１Ａの二つの電位差を計測するだけで簡便に主電流ＩＤと温度ＴＪとを同時に測定できる。電流センサおよび温度センサが不要であり、パワー半導体素子２Ａにセンスセルを必要とせず、電圧制御装置、ゲート電圧測定装置、またはスイッチング速度測定装置といった複雑で高価な装置も不要である。これにより低コストに半導体デバイス１Ａの電流ＩＤと温度ＴＪとが測定できるので半導体デバイス１Ａの健全性を低コストに担保できるという顕著な効果を奏する。
　実施の形態３．
　半導体デバイス１Ａに内蔵されたパワー半導体素子２ＡがＭＯＳＦＥＴの場合、電流ＩＤの絶対値が比較的小さい範囲では、ＩＤ－ＶＤＳ特性は、原点を通る直線に近い緩やかな非線形性を有しているため、ＩＤ－ＶＳＳ特性の線形性に類似する。これが原因となって温度ＴＪの判別が困難になり、温度ＴＪの推定誤差と電流ＩＤの推定誤差とが大きくなる場合がある。以下、図７を参照して説明する。
　図７は、実施の形態３による半導体特性測定装置の動作原理を説明するための図である。図７では、図５の場合と同様にＭＯＳＦＥＴの場合の第一の関係および第二の関係がグラフで示されている。
　図７において一例として示されているように、第一の電位差ＶＤＳの計測値が０．２６Ｖであり、第二の電位差ＶＳＳ（ゲインＧ＝１０）の計測値が０．４２Ｖであったとする。この場合、実施の形態１および２の場合と同じ方法で、温度ＴＪを７５℃と推定でき、電流ＩＤの値を２９０Ａと推定できる。しかし、この最適の温度である７５℃からずれていても、第一の電位差ＶＤＳの計測値に基づく電流推定値と第二の電位差ＶＳＳの計測値に基づく電流推定値との差ΔＩＤが小さい。このため、温度ＴＪを誤って推定するおそれがある。温度ＴＪの判定が誤れば、電流ＩＤの値の判定も誤ることになる。
　そこで、実施の形態３の半導体特性測定装置は、第一の電位差ＶＤＳの非線形性が高くなる、第一の電位差ＶＤＳの計測値がある閾値以上の範囲でのみ温度推定を行う。第一の電位差ＶＤＳがその閾値未満の場合には、温度ＴＪの推定値には直前の推定温度ＴＪを流用する。この処理は、電流ＩＤの変化よりも温度ＴＪの変化が緩やかであることを利用したものである。これにより、ＭＯＳＦＥＴを流れる電流ＩＤが比較的小さい場合であっても、誤差を抑えながら電流ＩＤと温度ＴＪとを推定できる。
　上記の閾値となる第一の電位差ＶＤＳは、使用する処理装置１０５の精度に応じ予め決めておくことができる。たとえば、使用する処理装置１０５の精度が粗い場合には、閾値となる第一の電位差ＶＤＳを比較的大きい値に設定でき、処理装置１０５の精度が高い場合には閾値となる第一の電位差ＶＤＳを比較的小さな値に設定できる。
　たとえば、図７のように第一の電位差ＶＤＳの計測値を０．２６Ｖとする。温度ＴＪが７５℃のときに同じ電流値を示す第二の電位差ＶＳＳ（Ｇ＝１０）は０．４２Ｖである。７５℃の温度ＴＪに対して上側に５０℃ずつずれた場合の１２５℃での電流値の差分ΔＩＤと、７５℃の温度ＴＪに対して下側に５０℃ずれた２５℃での電流値ＩＤの差分ΔＩＤを計算する。これらの電流値の差分ΔＩＤが処理装置１０５の精度に比べて許容できるかどうかによって、０．２６Ｖを閾値に設定すべきかどうか判断すればよい。
　このように、第一の電位差ＶＤＳの計測値が予め定めた閾値以上の場合に温度推定と電流推定とを行い、その閾値未満の第一の電位差ＶＤＳでは推定温度ＴＪを直前の測定値で代用することで誤差を抑制できる。
　図８Ａおよび図８Ｂは、実施の形態３の半導体特性測定装置の処理装置の動作を示すフローチャートである。図８Ａおよび図８Ｂのフローチャートは、図６Ａおよび図６ＢのフローチャートにおけるステップＳ２０１～Ｓ２２１に、さらにステップＳ２０２１，Ｓ２０５１，Ｓ２０６１，Ｓ２０６２が追加されたものである。以下では、追加されたステップについて説明し、図６Ａおよび図６ＢのステップＳ２０１～Ｓ２２１と同じステップ（すなわち、図３Ａおよび図３ＢのステップＳ１０１～Ｓ１２１に対応するステップ）については説明を繰り返さない。
　ステップＳ２０２１は、ステップＳ２０３の前に実行される。ステップＳ２０２１において、処理装置１０５は、温度ＴＪの初期値ＴＪ（０）が未設定であるか否かを判定する。処理装置１０５は、温度ＴＪの初期値ＴＪ（０）が未設定の場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、次のステップＳ２０３において、たとえば、２５℃に初期値を設定する。
　一方、処理装置１０５は、温度ＴＪの初期値ＴＪ（０）が設定済みの場合（ステップＳ２０３でＮＯ）、その設定済みの初期値を使用して、処理をステップＳ２０４に進める。ここで、初期値ＴＪ（０）として、後述するステップＳ２０６２において前回出力された温度ＴＪの推定値が設定されている。
　ステップＳ２０５１は、ステップＳ２０２１，Ｓ２０４，Ｓ２０５と同時または相前後して実行される。ステップＳ２０５１において、処理装置１０５は、第一の電位差ＶＤＳの閾値ＶＤＳＴとして、たとえば０．３Ｖを設定する。
　ステップＳ２０６１は、ステップＳ２０６の後に実行される。ステップＳ２０６１において、処理装置１０５は、ステップＳ２０１で取得した第一の電位差ＶＤＳが閾値ＶＤＳＴよりも小さいか否かを判定する。
　処理装置１０５は、第一の電位差ＶＤＳが閾値ＶＤＳＴよりも小さい場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、処理をステップＳ２０６２，Ｓ２２１に進める。この場合、処理装置１０５は、初期値の温度ＴＪとその温度を用いて第一の電位差ＶＤＳに基づいて特定した電流ＩＤとを最終的な推定結果として出力する（Ｓ２２１）。また、処理装置１０５は、出力した温度ＴＪ（すなわち、前回の値）を次の初期値ＴＪ（０）として記憶する（Ｓ２０６２）。このように、第一の電位差ＶＤＳが閾値ＶＤＳＴよりも小さい場合には、温度ＴＪを推定せずに前回の値をそのまま使うことにより、推定誤差を抑制できる。
　一方、処理装置１０５は、第一の電位差ＶＤＳが閾値ＶＤＳＴ以上の場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、処理を次のステップＳ２０７に進める。ステップＳ２０７以降の手順は、図６Ａおよび図６Ｂに示されている実施の形態２の場合と同様である。このように、第一の電位差ＶＤＳが閾値ＶＤＳＴ以上の場合には、温度ＴＪおよび電流ＩＤを推定するための処理手順を実行することにより、より正確な温度ＴＪおよび電流ＩＤの推定値を出力できる。
　以上のように、実施の形態３の半導体特性測定装置によれば、ＭＯＳＦＥＴを使用した半導体デバイス１Ａの温度ＴＪおよび電流ＩＤを推定する場合に、電流ＩＤが比較的小さい場合でも誤差を抑制できる。
　実施の形態４．
　半導体デバイス１の中に使用されているパワー半導体素子２では、長期間使用するとその表面に接続されている多数のボンディングワイヤーの一部が破断または剥離する。これにより、計測される第一の電位差ＶＣＥおよび第二の電位差ＶＥＥが突然増大することがある。これは瞬時に発生するため第一の電位差ＶＣＥおよび第二の電位差ＶＥＥの計測値が突然ジャンプしたかのように不連続に増大する。この計測値の増大は不可逆である。
　実施の形態４では、上記のような場合に対処できる半導体特性測定装置を提供する。なお、以下では、実施の形態１の半導体特性測定装置に基づいて説明するが、以下の技術は、実施の形態２，３の場合のようなＭＯＳＦＥＴを対象とした半導体特性測定装置にも適用できる。
　図９は、実施の形態４による半導体特性測定装置１０１の構成図である。図９の半導体特性測定装置１０１は、処理装置１０５が記憶装置１０４に記憶されたデータを更新する機能を備えている点で図１Ａの半導体特性測定装置１０１と異なる。
　具体的に、処理装置１０５は、第一の電位差計測装置１０２で計測された第一の電位差ＶＣＥおよび第二の電位差計測装置１０３で計測された第二の電位差ＶＥＥをモニタする。そして、処理装置１０５は、第一の電位差ＶＣＥおよび第二の電位差ＶＥＥが突然増大した場合に、その増大した倍率だけ、記憶装置１０４に記憶されている第一の関係を表すデータにおける第一の電位差ＶＣＥおよび第二の関係を表すデータにおける第二の電位差ＶＥＥを補正する。
　第一の電位差計測装置１０２および第二の電位差計測装置１０３によって第一の電位差ＶＣＥおよび第二の電位差ＶＥＥを高頻度に連続して計測していれば、各々のジャンプの大きさを計測できる。この電圧のジャンプは瞬間的に起きるため、その前後で温度および電流は変化しないとみなせる。
　図１０は、図９の処理装置１０５の動作例を説明するための図である。図１０では、記憶装置１０４に記憶されているＩＣ－ＶＣＥ特性が一点鎖線で示され、ＩＣ－ＶＥＥ特性が実線で示されている。また、第一の電位差ＶＣＥおよび第二の電位差ＶＥＥにジャンプが生じる前の特性が細線で示され、ジャンプが生じた後の更新後の特性が太線で示されている。
　第一の電位差ＶＣＥおよび第二の電位差ＶＥＥのジャンプはボンディングワイヤーの剥離または破断によって起きるため、第一の電位差ＶＣＥの増大と第二の電位差ＶＥＥの増大は必ず同時に起きる。しかし、その増大倍率は第一の電位差ＶＣＥと第二の電位差ＶＥＥとで多少異なる場合がある。
　たとえば、第一の電位差ＶＣＥが１．２倍、第二の電位差ＶＥＥが１．５倍にジャンプしたことが観測されたとする。この場合、図１０に示すように、処理装置１０５は、記憶装置１０４に記憶されている第一の関係を表すデータについて、同一温度および同一電流値での第一の電位差ＶＣＥの値を１．２倍に変更する。同様に、処理装置１０５は、記憶装置１０４に記憶されている第二の関係を表すデータについて、同一温度および同一電流値での第二の電位差ＶＥＥの値を１．５倍に変更する。
　図１１Ａおよび図１１Ｂは、図９の半導体特性測定装置１０１の処理装置１０５の処理手順を示すフローチャートである。図１１Ａおよび図１１Ｂのフローチャートは、図３Ａおよび図３ＢのフローチャートにおけるステップＳ１０１～Ｓ１２１に、さらにステップＳ１０２１～Ｓ１０２６，Ｓ１０９１，Ｓ１０９２が追加されたものである。以下では、追加されたステップについて説明し、図３Ａおよび図３ＢのステップＳ１０１～Ｓ１２１と同じステップについては説明を繰り返さない。
　ステップＳ１０２１～Ｓ１０２６は、ステップＳ１０２の後に実行される。ステップＳ１０２１，Ｓ１０２２において、処理装置１０５は、第一の電位差ＶＣＥの倍率の閾値倍率ＶＣＥＸを、たとえば１．０１に設定し、第二の電位差ＶＥＥの閾値倍率ＶＥＥＸを１．０２に設定する。ステップＳ１０２１およびＳ１０２２には、同時に実行されてもよいし、どちらが先に実行されてもよい。
　次のステップＳ１０２３において、処理装置１０５は、第一の電位差ＶＣＥの前回の計測値ＶＣＥ（０）が設定済みであるか否かを判定する。第一の電位差ＶＣＥの前回の計測値ＶＣＥ（０）および第二の電位差ＶＥＥの前回の計測値ＶＥＥ（０）は、ステップＳ１０９１，Ｓ１０９２において設定される。第一の電位差ＶＣＥの前回の計測値ＶＣＥ（０）が設定済みでない場合（ステップＳ１０２３でＮＯ）、処理装置１０５は処理をステップＳ１０３に進める。処理装置１０５は、ステップＳ１０３以降、図３Ａおよび図３Ｂと同様の処理を進める。
　一方、第一の電位差ＶＣＥの前回の計測値ＶＣＥ（０）が設定済みの場合（ステップＳ１０２３でＹＥＳ）、次のステップＳ１０２４において、処理装置１０５は、今回計測された第一の電位差ＶＣＥの前回の計測値ＶＣＥ（０）に対する倍率が閾値倍率ＶＣＥＸを超えているか、すなわち、ＶＣＥ＞ＶＣＥ（０）×ＶＣＥＸが成立するか否かを判定する。さらに、処理装置１０５は、今回計測された第二の電位差ＶＥＥの前回の計測値ＶＥＥ（０）に対する倍率が閾値倍率ＶＥＥＸを超えているか、すなわち、ＶＥＥ＞ＶＥＥ（０）×ＶＥＥＸが成立するか否かを判定する。
　上記の少なくとも一方が成立している場合（ステップＳ１０２４でＹＥＳ）、処理装置１０５は、処理をステップＳ１０２５，Ｓ１０２６に進める。ステップＳ１０２５において処理装置１０５は、記憶装置１０４に記憶されている第一の関係を表すデータについて、同一温度および同一電流値での第一の電位差ＶＣＥの値を、観測された倍率であるＶＣＥ／ＶＣＥ（０）倍に変更する。ステップＳ１０２６において処理装置１０５は、記憶装置１０４に記憶されている第二の関係を表すデータについて、同一温度および同一電流値での第二の電位差ＶＥＥの値を、観測された倍率であるＶＥＥ／ＶＥＥ（０）倍に変更する。ステップＳ１０２５，Ｓ１０２６はどちらを先に実行してもよいし、同時に実行してもよい。その後、処理装置１０５は、処理をステップＳ１０３に進める。
　一方、ステップＳ１０２４の判定がいずれも成立していない場合（ステップＳ１０２４でＮＯ）、処理装置１０５は、記憶装置１０４の格納データの更新をせずに、処理をステップＳ１０３に進める。処理装置１０５は、ステップＳ１０３以降、図３Ａおよび図３Ｂと同様の処理を進める。
　以上のように、実施の形態４の半導体特性測定装置によれば、パワー半導体に接続されたボンディングワイヤーの剥離または破断によって半導体デバイスのＩＣ－ＶＣＥ特性やＩＣ－ＶＥＥ特性が突然変化したとしても、その変化を取り込むように記憶装置１０４に格納されているデータが更新される。したがって、ボンディングワイヤーの剥離または破断に起因した誤差を生じることなく、半導体デバイス１の温度ＴＪおよび主電流ＩＣの測定を継続できる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この出願の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１，１Ａ　半導体デバイス、２，２Ａ　パワー半導体素子、３，３Ａ　寄生抵抗成分、４　コレクタ主端子、４Ａ　ドレイン主端子、５，５Ａ　ゲート端子、６　エミッタ参照端子、６Ａ　ソース参照端子、７　エミッタ主端子、７Ａ　ソース主端子、８　ゲートドライバ、１０１　半導体特性測定装置、１０２　第一の電位差計測装置、１０３　第二の電位差計測装置、１０４　記憶装置、１０５　処理装置、１０６　電流情報、１０７　温度情報、１５０　パワーモジュール、ＩＣ　コレクタ電流（主電流）、ＩＤ　ドレイン電流（主電流）、ＴＪ　温度、ＶＣＥ，ＶＤＳ　第一の電位差、ＶＣＥＸ，ＶＥＥＸ　閾値倍率、ＶＤＳＴ　第一の電位差ＶＤＳの閾値、ＶＥＥ，ＶＳＳ　第二の電位差。

Claims (13)

  1. 　半導体デバイスの温度および前記半導体デバイスに流れる主電流を推定するための半導体特性測定装置であって、
    　前記半導体デバイスは、
    　第一の主電極、第二の主電極、および前記第一の主電極と前記第二の主電極との間を流れる前記主電流を制御するための制御電極を有するパワー半導体素子と、
    　複数の接続端子とを含み、前記複数の接続端子の各々は、前記第一の主電極、前記第二の主電極、および前記制御電極のうちのいずれか一つに接続され、
    　前記半導体特性測定装置は、
    　前記複数の接続端子のうちで前記第一の主電極および前記第二の主電極にそれぞれ接続された２個の接続端子間の電位差に基づく第一の電位差を計測する第一の電位差計測装置と、
    　前記複数の接続端子のうちで、前記第二の主電極への又はからの前記主電流の電流経路に接続された第一の接続端子と、前記第二の主電極に接続されるか又は前記第一の接続端子よりも前記第二の主電極に近い位置で前記電流経路に接続された第二の接続端子との間の第二の電位差を計測する第二の電位差計測装置と、
    　前記第一の電位差と前記パワー半導体素子の温度と前記主電流との間の第一の関係を表すデータと、前記第二の電位差と前記パワー半導体素子の温度と前記主電流との間の第二の関係を表すデータとを記憶する記憶装置と、
    　処理装置とを備え、
    　前記処理装置は、
    　　前記第一の電位差計測装置から前記第一の電位差の計測値を取得し、
    　　前記第二の電位差計測装置から前記第二の電位差の計測値を取得し、
    　　前記第一の関係を表すデータから、前記第一の電位差の計測値に対応する前記パワー半導体素子の温度の値および前記主電流の値を特定し、
    　　前記第二の関係を表すデータから、前記第二の電位差の計測値に対応する前記パワー半導体素子の温度の値および前記主電流の値を特定し、
    　　前記第一の電位差の計測値に基づいて特定された前記パワー半導体素子の温度の値および前記主電流の値と、前記第二の電位差の計測値に基づいて特定された前記パワー半導体素子の温度の値および前記主電流の値とが互いに一致する場合に、前記一致した温度の値および前記一致した主電流の値を現時点の推定値として出力する、半導体特性測定装置。
  2. 　前記処理装置は、
    　　温度の候補値を設定し、
    　　前記第一の関係を表すデータから、前記第一の電位差の計測値および前記温度の候補値に対応する前記主電流の値を特定し、
    　　前記第二の関係を表すデータから、前記第二の電位差の計測値および前記温度の候補値に対応する前記主電流の値を特定し、
    　　前前記第一の電位差の計測値および前記温度の候補値に基づいて特定された前記主電流の値と、前記第二の電位差の計測値および前記温度の候補値に基づいて特定された前記主電流の値とが互いに一致する場合に、前記温度の候補値および前記一致した主電流の値を現時点の推定値として出力する、請求項１に記載の半導体特性測定装置。
  3. 　前記処理装置は、初期値からステップ幅ずつ変化させることによって前記温度の候補値を順次設定し、
    　前記処理装置は、
    　　順次設定された前記温度の候補値ごとに、前記第一の関係を表すデータから特定された前記主電流の値と、前記第二の関係を表すデータから特定された前記主電流の値との差分を計算し、
    　　前回設定された前記温度の候補値に対して計算された前記差分の値の符号と、今回設定された前記温度の候補値に対して計算された前記差分の値の符号とが異なる場合に、今回設定された前記温度の候補値とこれに対応する前記主電流の値とを現時点の推定値として出力する、請求項２に記載の半導体特性測定装置。
  4. 　前記処理装置は、
    　　前回設定された前記温度の候補値に対して計算された前記差分の値と、今回設定された前記温度の候補値に対して計算された前記差分の値との差である残差を計算し、
    　　前回設定された前記温度の候補値に対して計算された前記差分の値の符号と、前記計算された残差の符号とが異なる場合に、前記ステップ幅の符号を逆にする、請求項３に記載の半導体特性測定装置。
  5. 　前記パワー半導体素子は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal　Oxide　Semiconductor　Field　Effect　Transistor）であり、
    　前記処理装置は、
    　　前記第一の関係を表すデータから、前回出力された前記パワー半導体素子の温度の推定値と前記第一の電位差の計測値とに対応する前記主電流の値を第一の電流値として特定し、
    　前記第一の電流値が閾値以下の場合に、前回出力された前記パワー半導体素子の温度の推定値および前記第一の電流値を現時点の推定値として出力する、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体特性測定装置。
  6. 　前記第一の電位差計測装置によって前回計測された前記第一の電位差に対して今回計測された前記第一の電位差が第一の閾値倍率以上変化した場合、または前記第二の電位差計測装置によって前回計測された前記第二の電位差に対して今回計測された前記第二の電位差が第二の閾値倍率以上変化した場合に、前記処理装置は、前記第一の関係を表すデータにおける前記第一の電位差の値および前記第二の関係を表すデータにおける前記第二の電位差の値を観測された倍率だけ補正する、請求項１～５のいずれか一項に記載の半導体特性測定装置。
  7. 　半導体デバイスの温度および前記半導体デバイスに流れる主電流を推定するための半導体特性測定方法であって、
    　前記半導体デバイスは、
    　第一の主電極、第二の主電極、および前記第一の主電極と前記第二の主電極との間を流れる主電流を制御するための制御電極を有するパワー半導体素子と、
    　複数の接続端子とを含み、前記複数の接続端子の各々は、前記第一の主電極、前記第二の主電極、および前記制御電極のうちのいずれか一つに接続され、
    　前記半導体特性測定方法は、
    　処理装置が、前記複数の接続端子のうちで前記第一の主電極および前記第二の主電極にそれぞれ接続された２個の接続端子間の電位差に基づく第一の電位差の計測値を取得するステップと、
    　前記処理装置が、前記複数の接続端子のうちで、前記第二の主電極への又はからの前記主電流の電流経路に接続された第一の接続端子と、前記第二の主電極に接続されるか又は前記第一の接続端子よりも前記第二の主電極に近い位置で前記電流経路に接続された第二の接続端子との間の第二の電位差の計測値を取得するステップと、
    　記憶装置に記憶された前記第一の電位差と前記パワー半導体素子の温度と前記主電流との間の第一の関係を表すデータから、前記処理装置が、前記第一の電位差の計測値に対応する前記パワー半導体素子の温度の値および前記主電流の値を特定するステップと、
    　前記記憶装置に記憶された前記第二の電位差と前記パワー半導体素子の温度と前記主電流との間の第二の関係を表すデータから、前記処理装置が、前記第二の電位差の計測値に対応する前記パワー半導体素子の温度の値および前記主電流の値を特定するステップと、
    　前記処理装置が、前記第一の電位差の計測値に基づいて特定された前記パワー半導体素子の温度の値および前記主電流の値と、前記第二の電位差の計測値に基づいて特定された前記パワー半導体素子の温度の値および前記主電流の値とが互いに一致する場合に、前記一致した温度の値および前記一致した主電流の値を現時点の推定値として出力するステップとを備える、半導体特性測定方法。
  8. 　前記処理装置が、温度の候補値を設定するステップをさらに備え、
    　前記第一の電位差の計測値に対応する前記パワー半導体素子の温度の値および前記主電流の値を特定するステップは、前記第一の関係を表すデータから、前記第一の電位差の計測値および前記温度の候補値に対応する前記主電流の値を特定するステップを含み、
    　前記第二の電位差の計測値に対応する前記パワー半導体素子の温度の値および前記主電流の値を特定するステップは、前記第二の関係を表すデータから、前記第二の電位差の計測値および前記温度の候補値に対応する前記主電流の値を特定するステップを含み、
    　前記一致した温度の値および前記一致した主電流の値を現時点の推定値として出力するステップは、前記第一の電位差の計測値および前記温度の候補値に基づいて特定された前記主電流の値と、前記第二の電位差の計測値および前記温度の候補値に基づいて特定された前記主電流の値とが互いに一致する場合に、前記温度の候補値および前記一致した主電流の値を現時点の推定値として出力するステップを含む、請求項７に記載の半導体特性測定方法。
  9. 　前記温度の候補値を設定するステップは、初期値からステップ幅ずつ変化させることによって前記温度の候補値を順次設定するステップを含み、
    　前記半導体特性測定方法は、
    　前記処理装置が、順次設定された前記温度の候補値ごとに、前記第一の電位差の計測値および前記温度の候補値に基づいて特定された前記主電流の値と、前記第二の電位差の計測値および前記温度の候補値に基づいて特定された前記主電流の値との差分を計算するステップと、
    　前記処理装置が、前回設定された前記温度の候補値に対して計算された前記差分の値の符号と、今回設定された前記温度の候補値に対して計算された前記差分の値の符号とが異なる場合に、今回設定された前記温度の候補値とこれに対応する前記主電流の値とを現時点の推定値として出力するステップとをさらに備える、請求項８に記載の半導体特性測定方法。
  10. 　前記処理装置が、前回設定された前記温度の候補値に対して計算された前記差分の値と、今回設定された前記温度の候補値に対して計算された前記差分の値との差である残差を計算するステップと、
    　前回設定された前記温度の候補値に対して計算された前記差分の値の符号と、前記計算された残差の符号とが異なる場合に、前記処理装置が、前記ステップ幅の符号を逆にするステップとをさらに備える、請求項９に記載の半導体特性測定方法。
  11. 　前記パワー半導体素子は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal　Oxide　Semiconductor　Field　Effect　Transistor）であり、
    　前記処理装置が、前記第一の関係を表すデータから、前回出力された前記パワー半導体素子の温度の推定値と前記第一の電位差の計測値とに対応する前記主電流の値を第一の電流値として特定するステップと、
    　前記第一の電流値が閾値以下の場合に、前回出力された前記パワー半導体素子の温度の推定値および前記第一の電流値を現時点の推定値として出力するステップとをさらに備える、請求項７～１０のいずれか一項に記載の半導体特性測定方法。
  12. 　前回計測された前記第一の電位差に対して今回計測された前記第一の電位差が第一の閾値倍率以上変化した場合、または前回計測された前記第二の電位差に対して今回計測された前記第二の電位差が第二の閾値倍率以上変化した場合に、前記処理装置が、前記第一の関係を表すデータにおける前記第一の電位差の値および前記第二の関係を表すデータにおける前記第二の電位差の値を観測された倍率だけ補正するステップをさらに備える、請求項７～１１のいずれか一項に記載の半導体特性測定方法。
  13. 　請求項７～１２のいずれか一項に記載の半導体特性測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240157A (ja) * 2006-03-03 2007-09-20 Univ Of Tokyo 半導体温度センサ回路，半導体集積回路および半導体温度センサ回路の調整方法
JP2019122107A (ja) * 2017-12-28 2019-07-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電力変換装置および半導体装置
US20200049569A1 (en) * 2018-08-09 2020-02-13 Infineon Technologies Ag Power Semiconductor Circuit and Method for Determining a Temperature of a Power Semiconductor Component
JP2021110688A (ja) * 2020-01-15 2021-08-02 株式会社明電舎 半導体素子診断装置および半導体素子診断方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240157A (ja) * 2006-03-03 2007-09-20 Univ Of Tokyo 半導体温度センサ回路，半導体集積回路および半導体温度センサ回路の調整方法
JP2019122107A (ja) * 2017-12-28 2019-07-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電力変換装置および半導体装置
US20200049569A1 (en) * 2018-08-09 2020-02-13 Infineon Technologies Ag Power Semiconductor Circuit and Method for Determining a Temperature of a Power Semiconductor Component
JP2021110688A (ja) * 2020-01-15 2021-08-02 株式会社明電舎 半導体素子診断装置および半導体素子診断方法

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