(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆バイアス電圧の印加状態で発生する雑音出力のバイアス電圧依存性を検査することにより、ツェナーダイオードを選別することを特徴とする雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記雑音出力を、検波雑音電圧として検出することを特徴とする雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記選別対象のツェナーダイオードのバイアス電圧を掃引し、前記検出される検波雑音電圧を縦軸に、前記バイアス電圧を横軸として特性曲線を二次元表示することにより前記雑音出力のバイアス電圧依存性を検査することを特徴とする雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記選別を、前記特性曲線が予め定めた所定の範囲内におさまるか否かによって行うことを特徴とする雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法。
【請求項５】
請求項３又は４において、
前記選別を、前記特性曲線が類似するものどうし複数の群に分類しながら行うことを特徴とする雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法。
【請求項６】
逆バイアス電圧の印加状態で発生する雑音出力のバイアス電圧依存性に基づいてツェナーダイオードを一次選別し、
この一次選別したツェナーダイオードについて雑音の発生状況を時間軸上で観測することによって最終的な選別を行うことことを特徴とする雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、乱数の発生回路などに利用される雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法と、この選別方法などによって選別されたツェナーダイオードを使用した安定化雑音発生回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
乱数の発生回路などには、雑音発生用のツェナーダイオードが利用される。このようなツェナーダイオードには、そのツェナー電圧の近傍の逆バイアス電圧を印加すると、低周波域から１MHz 程度の範囲にわたって理想的な白色雑音に近い雑音（疑似雑音）を発生するものがある。このようなツェナーダイオードを用いた雑音発生回路は、例えば、トランジスタ技術SPECIAL N0．1(ＣＱ出版社昭和63年２月10日第４版発行）の第40頁などに記載されている。そのような逆バイアス状態のツェナーダイオードから出力される信号を増幅し、基準電圧と比較することによりハイ状態とロー状態とに２値化すると、ハイ状態の持続時間についてもハイ状態への立ち上がり間隔についてもほぼランダムなパルス信号が得られる。
【０００３】
従来、上述のようなほぼランダムな特性の雑音電圧を発生するツェナーダイオードを選別するために、選別対象のツェナーダイオードを雑音発生回路に組み込んで、実際に２値化パルスを発生させ、パルスカウンタなどを用いてそのランダム性を時間軸上で観察し、合否を判定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法では、そのランダム性を時間軸上で観察している。このため、合否の判定に長時間を要するという問題がある。また、個々のツェナーダイオードの雑音発生特性が雑音発生回路の特性との関係にも左右されるため、判定基準の一元化が困難になるという問題もある。また、合否の判定結果に作業者の個人差が反映され易く、判定基準の客観化が困難であるという問題もある。
【０００５】
従って、本発明の一つの目的は、合否判定の所要時間を短縮でき、判定基準の一元化と、客観化とが可能な選別方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法は、逆バイアス電圧の印加状態で発生する雑音出力のバイアス電圧依存性を検査することによってツェナーダイオードを選別するように構成されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態によれば、上記選別は、逆バイアス電圧の印加状態で発生する雑音出力を検波雑音電圧として検出することにより行われる。
【０００８】
本発明の他の好適な実施の形態によれば、選別対象のツェナーダイオードのバイアス電圧を掃引し、検出される検波雑音電圧を縦軸に、バイアス電圧を横軸として特性曲線を二次元表示することにより、逆バイアス電圧の印加状態で発生する雑音出力のバイアス電圧依存性を検査することによって行われる。
【０００９】
本発明のさらに他の好適な実施の形態によれば、前記特性曲線が予め定めた所定の範囲内におさまるか否かによって選別が行われ、更に好適には、特性曲線が類似するものどうし複数の群に分類しながら行われる。
【００１０】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例に係わる雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法に使用する選別回路の構成を示す回路図であり、１はバイアス掃引部、２は雑音発生部、３は増幅部、４は検波部、５は検波電圧測定用のオッシロスコープである。
【００１１】
雑音発生部２は、ツェナーダイオードＺＤと、このツェナーダイオードにバイアス電圧を印加するためのインダクタンス、抵抗器、コンデンサから成る。バイアス掃引部１で発生されたバイアス電圧Ｖｂが雑音発生部２のツェナーダイオードＺＤに供給される。このバイアス電圧Ｖｂは、５voltからツェナー電圧の３倍程度までの電圧の範囲にわたって掃引される。ツェナーダイオードＺＤで発生した雑音電圧は、そのカソードから直流阻止用のコンデンサを通して増幅帯域幅が１MHz 程度の増幅部３に供給される。
【００１２】
増幅部３で増幅された雑音電圧は、検波部４で検波されて直流の検波雑音電圧となり、オッシロスコープ５に供給される。オッシロスコープ５は、検波部４から供給された検波雑音電圧を信号入力端子に、バイアス掃引部１から供給された掃引電圧を掃引信号入力端子に受け、バイアス電圧を横軸に、このバイアス電圧の印加時の検波雑音電圧を縦軸にして表示する。この検波雑音電圧とバイアス電圧との関係を示す曲線の形状が目視によって判定され、合格品と不合格品とに弁別される。次に、特性曲線の形状による合否判定について説明する。
【００１３】
ツェナー電圧が９voltのツェナーダイオードを選別対象として100 個用意し、全てのサンプルについて従来の判別方法に従って、２値化パルス電圧波形のランダム性を時間軸上で実際に観測することにより、合格品と不合格品とに分離した。合格品は60個、不合格品は40個であった。上記60個の合格品の中から無作為に19個のサンプルを抽出し、図１の雑音発生部２にツェナーダイオードＺＤとしてひとつづつ組み込み、それぞれについてオッシロスコープ５上に検波雑音電圧とバイアス電圧との関係を示す特性曲線を描かせた。これら19個の合格品について得られた上記特性曲線群を図２に示す。
【００１４】
また、上記40個の不合格品の中から無作為に20個のサンプルを抽出し、図１の雑音発生部２にツェナーダイオードＺＤとして一つづつ組み込み、それぞれについてオッシロスコープ５上に検波雑音電圧とバイアス電圧との関係を示す特性曲線を描かせた。これら20個の不合格品について得られた上記特性曲線群を図３に示す。
【００１５】
図２の合格品の特性曲線群と、図３の不合格品の特性曲線群とを比較すると、不合格品の特性曲線群ではサンプルごとに検波雑音電圧がばらついており、特に、ツェナー電圧近傍の最初のピークと、更に大きなバイアス値で出現する２番目のピークを含む範囲の検波雑音電圧値が大きなものが多い。このように、ツェナーダイオードの検波雑音電圧とバイアス電圧との関係を示す特性曲線の形状と、雑音の発生状況に基づく合否判定結果とには大きな相関が存在することが判る。このような相関は、ツェナー電圧の大小に係わらず存在することも確認された。
【００１６】
図４と図５は、検波雑音電圧の極性を逆にした場合の特性曲線群であり、図４に示す特性曲線群は上述した合格品について得られたもの、図５に示す特性曲線群は上述した不合格品について得られたものである。図４と図５に示した特性曲線群についても、上記図３と図４を参照して説明した合格品と不合格品の特性曲線群の間に見られたものと同一の特徴的な相違点が存在することが判る。
【００１７】
そこで、図１の選別回路を使用する本実施例の選別方法によれば、まず、選別対象の各サンプルについて測定した特性曲線をオッシロスコープの内部や外部のメモリに記録させる。次に、所望のサンプルの特性曲線をメモリから読みだして画面表示させ、検波雑音電圧の値のバラツキに応じて二つの群に分類し、バラツキの小さな群に属するサンプルが選別される。このようにして、選別されたサンプルは、従来技術に基づく雑音発生回路内などに組み込まれる。
【００１８】
なお、図２に示した１９個の良品についての特性曲線を、類似した特性曲線を有する４種類程度の曲線群に分類できる。図３に示した２０個の不良品についても同様である。例えば、図６と図７は、それぞれ６個の良品から成る２種類の曲線群を例示しており、図８と図９は、それぞれ６個と５個の不良品から成る２種類の曲線群を示している。実際の選別は、合格品と不合格品のそれぞれについて特性曲線が類似する何種類かの小群に細分類しながら行うこともできる。
【００１９】
上記実施例では、検波雑音電圧のバイアス電圧依存性と最終的な合否とは十分大きな相関を有している。しかしながら、さらに合格率を高めるために、まず、逆バイアス電圧の印加状態で発生する雑音出力のバイアス電圧依存性に基づいてツェナーダイオードを一次選別し、この一次選別したツェナーダイオードについて、雑音の発生状況を時間軸上で観測することによって最終的な選別を行うという２段構えの構成を採用することもできる。【００２０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係わる雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法は、発生する雑音出力のバイアス電圧依存性に基づいてツェナーダイオードを選別する構成であるから、全品についてそのランダム性を時間軸上で観察するという従来の選別方法に比べて合否の判定に要する時間を大幅に短縮でき、また、判定基準の一元化と客観化が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例に係わる雑音発生用ツェナーダイオードの選別方法に使用する選別回路の構成を示すブロック図である。
【図２】  19個の合格品について得られた正極性側の検波雑音電圧とバイアス電圧との関係を示す特性曲線である。
【図３】  20個の不合格品について得られた正極性側の検波雑音電圧とバイアス電圧との関係を示す特性曲線である。
【図４】  19個の合格品について得られた負極性側の検波雑音電圧とバイアス電圧との関係を示す特性曲線である。
【図５】  20個の不合格品について得られた負極性側の検波雑音電圧とバイアス電圧との関係を示す特性曲線である。
【図６】  上記19個の合格品のうち正極性側の特性曲線が類似する６個のサンプルから成る小群の特性曲線群である。
【図７】  上記19個の合格品のうち正極性側の特性曲線が類似する６個のサンプルから成る他の小群の特性曲線群である。
【図８】  上記20個の不合格品のうち正極性側の特性曲線が類似する６個のサンプルから成る小群の特性曲線群である。
【図９】  上記20個の不合格品のうち正極性側の特性曲線が類似する５個のサンプルから成る他の小群の特性曲線群である。
【符号の説明】
１,SWP      逆バイアス電圧掃引部
２          雑音発生部
３,AMP1,AMP2増幅部
４,DT1,DT2  検波部
５          オッシロスコープ
ZD          良品のツェナーダイオード
【図１】
0003684311.tif 000002
【図２】
0003684311.tif 000003
【図３】
0003684311.tif 000004
【図４】
0003684311.tif 000005
【図５】
0003684311.tif 000006
【図６】
0003684311.tif 000007
【図７】
0003684311.tif 000008
【図８】
0003684311.tif 000009
【図９】
0003684311.tif 000010