(57)【要約】【課題】被測定物に通電する電流、および印加する電圧を個別に指示でき、さらに被測定物に対してストレスを与えない定電流出力装置および定電流出力方法を提供することを目的としている。【解決手段】定電流出力装置１は、電流指示値入力端子１１と、電圧指示値入力端子１２と、電流発生部１３と、電流電圧変換部１４と、電圧発生部１５と、出力切り替え部１６と、電圧供給端子１７と、電流出力部１８と、電流補償部１９と、電圧補償部２０から構成されている。また、定電流出力装置１には、被測定物２が接続されている。【選択図】図１
2011048564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定値の電流指示値に従って電流を発生させる電流発生部と、
前記電流指示値に対応する電圧より小さい電圧値から所定の時間変化率で増加する電圧指示値に従って電圧を発生させる電圧発生部と、
前記電流発生部から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、
前記電流電圧変換部で変換された電圧を前記電圧発生部から出力される電圧と比較して、小さい方の電圧を出力する出力切り替え部と、
前記出力切り替え部から出力される電圧を電流に変換して、変換された電流を出力する電流出力部と、
を備えることを特徴とする定電流出力装置。
【請求項２】
一定値の電圧指示値に従って電圧を発生させる電圧発生部と、
前記電圧指示値に対応する電流より小さい電流値から所定の時間変化率で増加する電流指示値に従って電流を発生させる電流発生部と、
前記電流発生部から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、
前記電流電圧変換部で変換された電圧を前記電圧発生部から出力される電圧と比較して、小さい方の電圧を出力する出力切り替え部と、
前記出力切り替え部から出力される電圧を電流に変換して、変換された電流を出力する電流出力部と、
を備えることを特徴とする定電流出力装置。
【請求項３】
前記電流指示値は、
前記被測定物に印加される定電流値と、
前記被測定物に印加される前記定電流値より大きいピーク電流値と、
前記ピーク電流値の測定時間に対するピーク電流下降率とにより規定された指示値であり、
前記電圧指示値は、
前記被測定物に印加される電圧値と、
前記電圧値の測定時間に対する電圧上昇率とにより規定された指示値である
ことを特徴とする請求項１から２のいずれか１項に記載の定電流出力装置。
【請求項４】
一定値の電流指示値に従って電流を発生させる電流発生工程と、
前記電流指示値に対応する電圧より小さい電圧値から所定の時間変化率で増加する電圧指示値に従って電圧を発生させる電圧発生工程と、
前記電流発生工程により出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換工程と、
前記電流電圧変換工程で変換された電圧を、前記電圧発生工程により出力される電圧と比較して、小さい方の電圧を出力する出力切り替え工程と、
前記出力切り替え工程により出力される電圧を電流に変換して、変換された電流を出力する電流出力工程と、
を備えることを特徴とする定電流出力方法。
【請求項５】
一定値の電圧指示値に従って電圧を発生させる電圧発生工程と、
前記電圧指示値に対応する電流より小さい電流値から所定の時間変化率で増加する電流指示値に従って電流を発生させる電流発生工程と、
前記電流発生工程から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換工程と、
前記電流電圧変換工程で変換された電圧を前記電圧発生工程から出力される電圧と比較して、小さい方の電圧を出力する出力切り替え工程と、
前記出力切り替え工程から出力される電圧を電流に変換して、変換された電流を出力する電流出力工程と、
を備えることを特徴とする定電流出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定電流出力装置および定電流出力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の電気的特性を測定する方法として、被測定物に電圧を印加して電流測定を行う方法と、電流を通電して電圧測定を行う方法とがある。例えば、電圧を印加して電流測定する方法は、ダイオードの逆方向特性の漏れ電流測定等に用いられ、電流を通電して電圧測定する方法は、ダイオードのブレークダウン特性測定や順方向特性の測定等に用いられる（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「（３）電圧-電流（Ｖ−Ｉ）特性の測定」、http://www.u-aizu.ac.jp/labs/hw-ce/ME1/G5Diode/node8.html（２００９年６月９日検索）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ダイオードのブレークダウン特性測定に一般的に用いられている定電流高電圧ドライバ回路は、バイアス出力の開始時に定電流出力になるように動作する。しかしながら、定電流高電圧ドライバ回路に遅延があるため、出力開始直後は被測定物に印加される電圧が電源供給路の電源電圧まで急峻に立ち上がる場合もある。被測定物に印加される電圧が、電源電圧まで急峻に立ち上った場合、被測定物に対して過大なストレスになり、素子を劣化させたり破壊してしまうこともあるという課題があった。また、被測定物に印加される電流のみを制御しているため、このような電圧の急峻な立ち上がりを制御できないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、被測定物にストレスを与えず、かつ迅速に被測定物に電流を印加できるように電流を出力する定電流出力装置および定電流出力方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、定電流出力装置において、一定値の電流指示値に従って電流を発生させる電流発生部と、前記電流指示値に対応する電圧より小さい電圧値から所定の時間変化率で増加する電圧指示値に従って電圧を発生させる電圧発生部と、前記電流発生部から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、前記電流電圧変換部で変換された電圧を前記電圧発生部から出力される電圧と比較して、小さい方の電圧を出力する出力切り替え部と、前記出力切り替え部から出力される電圧を電流に変換して、変換された電流を出力する電流出力部と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明は、定電流出力装置において、一定値の電圧指示値に従って電圧を発生させる電圧発生部と、前記電圧指示値に対応する電流より小さい電流値から所定の時間変化率で増加する電流指示値に従って電流を発生させる電流発生部と、前記電流発生部から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、前記電流電圧変換部で変換された電圧を前記電圧発生部から出力される電圧と比較して、小さい方の電圧を出力する出力切り替え部と、前記出力切り替え部から出力される電圧を電流に変換して、変換された電流を出力する電流出力部と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明は、定電流出力装置において、前記電流指示値は、前記被測定物に印加される定電流値と、前記被測定物に印加される前記定電流値より大きいピーク電流値と、前記ピーク電流値の測定時間に対するピーク電流下降率とにより規定された指示値であり、前記電圧指示値は、前記被測定物に印加される電圧値と、前記電圧値の測定時間に対する電圧上昇率とにより規定された指示値であることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は、定電流出力装置の定電流出力方法において、一定値の電流指示値に従って電流を発生させる電流発生工程と、前記電流指示値に対応する電圧より小さい電圧値から所定の時間変化率で増加する電圧指示値に従って電圧を発生させる電圧発生工程と、前記電流発生工程により出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換工程と、前記電流電圧変換工程で変換された電圧を前記電圧発生工程により出力される電圧と比較して、小さい方の電圧を出力する出力切り替え工程と、前記出力切り替え工程により出力される電圧を電流に変換して、変換された電流を出力する電流出力工程と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、定電流出力装置の定電流出力方法において、一定値の電圧指示値に従って電圧を発生させる電圧発生工程と、前記電圧指示値に対応する電流より小さい電流値から所定の時間変化率で増加する電流指示値に従って電流を発生させる電流発生工程と、前記電流発生工程から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換工程と、前記電流電圧変換工程で変換された電圧を前記電圧発生工程から出力される電圧と比較して、小さい方の電圧を出力する出力切り替え工程と、前記出力切り替え工程から出力される電圧を電流に変換して、変換された電流を出力する電流出力工程と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、出力される電流指示値と電圧指示値を個別に指示し、さらに出力切り替え部の動作により、定電流出力装置が電流の出力を開始した直後においては、定電流出力装置から出力される電圧は、小さい電圧から所定の時間変化率で増加していき、また、所定の時間が経過した後においては、定電流出力装置から出力される電流は、一定値となる。よって、定電流出力装置が電流の出力を開始した直後に過大な電圧を出力することを防止できるとともに、所定時間経過後に定電流を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る定電流出力装置の構成の一例を示す図である。
【図２】ダイオードの電流―電圧特性と、電圧―抵抗値特性の一例を示す図である。
【図３】同実施形態に係る電流発生部と電圧発生部の各出力の関係を説明する概略図である。
【図４】同実施形態に係るダイオードのブレークダウン電圧測定時の電流発生部と電圧発生部の各出力とダイオードに流れる電流と印加される電圧の概略を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電流発生部と電圧発生部の各出力と被測定物に流れる電流と印加される電圧の概略を説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るダイオードのブレークダウン電圧測定時の電流発生部と電圧発生部の各出力とダイオードに流れる電流と印加される電圧の概略を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１〜６を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は係る実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。
【００１４】
[第１実施形態]
図１は、第１の実施形態における定電流出力装置の構成の一例を示す図である。図１において、定電流出力装置１は、電流指示値入力端子１１と、電圧指示値入力端子１２と、電流発生部１３と、電流電圧変換部１４と、電圧発生部１５と、出力切り替え部１６と、電圧供給端子１７と、電流出力部１８と、電流補償部１９と、電圧補償部２０から構成されている。また、定電流出力装置１の出力は、被測定物２に印加される。
【００１５】
電流指示値入力端子１１は、被測定物２に印加される定電流指示値が入力される。また、電流指示値入力端子１１は、電流発生部１３に接続されている。
【００１６】
電圧指示値入力端子１２は、被測定物２に印加される所定の時間で増加する電圧指示値が入力される。また、電圧指示値入力端子１２は、電圧発生部１５に接続されている。
【００１７】
電流発生部１３は、電流指示値入力端子１１からの電流指示値と電流補償部１９からの出力を受ける。また、電流発生部１３は、電流指示値入力端子１１からの電流指示値と電流補償部１９からの出力に基づき、電流を発生させ、電流電圧変換部１４に出力する。
【００１８】
電流電圧変換部１４は、電流発生部１３からの電流出力を受け、受けた電流を電圧に変換する。また、電流電圧変換部１４は、変換された電圧を出力切り替え部１６に出力する。電流を電圧に変換する抵抗値は、例えば被測定物２の内部インピーダンスに合わせて予め設定しておく。
【００１９】
電圧発生部１５は、電圧指示値入力端子１２からの電圧指示値と電圧補償部２０からの出力を受ける。また、電圧発生部１５は、電圧指示値入力端子１２からの電圧指示値と電圧補償部２０からの出力に基づき、電圧を発生させ、出力切り替え部１６に出力する。
【００２０】
出力切り替え部１６は、電流電圧変換部１４からの出力電圧と、電圧発生部１５からの出力電圧を受ける。また、出力切り替え部１６は、電流電圧変換部１４から受けた出力電圧と、電圧発生部１５から受けた出力電圧とを比較し、比較の結果、電圧が低い方を電流出力部１８に出力する。
出力切り替え部１６は、電流電圧変換部１４から受けた出力電圧と、電圧発生部１５から受けた出力電圧の比較により電圧が低い方を電流出力部１８に出力することで、結果的に電圧発生部１５からの電圧出力に対してリミッタがかかり、あるいは、電流発生部１３からの電流出力に対してリミッタがかかる。
【００２１】
電圧発生部１５からの電圧出力に対するリミッタ、あるいは、電流発生部１３からの電流出力に対するリミッタの仕組みについて以下に説明する。
電流出力部１８により検出された被測定物２に流れる電流は、電流補償部１９、電流発生部１３、電流電圧発生部１４、出力切り替え部１６によるループ（以下、電流系のループ）になっている。同様に、電流出力部１８により検出された被測定物２に印加する電圧は、電圧補償部２０、電圧発生部１５、出力切り替え部１６によるループ（以下、電圧系のループ）になっている。このため、被測定物２に電流指示値入力端子１１からの電流指示値の電流が流れるまでは、出力切り替え部１６は電圧発生部１５からの電圧指示値の電圧を電流出力部１８に出力し、電圧発生部１５からの電圧指示値の電圧にリミッタはかからない。一方、被測定物２に電流指示値入力端子１１からの電流指示値の電流が流れた後は、出力切り替え部１６は電流発生部１３からの電流指示値の電流を電流出力部１８に出力し、この動作の結果、電圧発生部１５からの電圧指示値の電圧にリミッタがかかる。
【００２２】
電圧供給端子１７は、電流出力部１８に電圧を供給する図示しない電圧供給装置から高電圧が入力される。
【００２３】
電流出力部１８は、出力切り替え部１６からの出力電圧を受け、また、電圧供給端子１７から供給された高電圧を受ける。また、電流出力部１８は、受けた出力切り替え部１６からの出力電圧に基づき、電圧供給端子１７から供給された高電圧を用いて、被測定物２への印加高電圧を生成する。また、電流出力部１８は、生成された印加高電圧を電流に変換し、被測定物２に高圧電流を通電する。また、電流出力部１８は、被測定物２に流れる電流を検出して、電流補償部１９に出力する。また、電流出力部１８は、被測定物２に印加されている電圧を検出して、電圧補償部２０に出力する。
【００２４】
電流補償部１９は、電流出力部１８から検出された被測定物２に流れる電流の出力を受ける。また、電流補償部１９は、電流出力部１８から受けた出力から電流補償量を求めて、電流発生部１３に出力する。
【００２５】
電圧補償部２０は、電流出力部１８からの検出された被測定物２に印加されている電圧の出力を受ける。また、電圧補償部２０は、電流出力部１８から受けた出力から電圧補償量を求めて、電圧発生部１５に出力する。
【００２６】
次に、第１の実施形態における定電流出力装置１の動作について、図１〜３を用いて説明する。図２は、ダイオードの電流―電圧特性と、電圧―抵抗値特性の一例を示す図である。図３は、第１の実施形態における電流発生部１３と電圧発生部１５の各出力の関係を説明する概略図である。
【００２７】
図２（ａ）は、ダイオードの電流―電圧特性の一例を示す図であり、図２（ｂ）は、ダイオードの電圧―抵抗値特性の一例を示す図である。図２のように、ダイオードに逆方向電圧を印加した場合、ブレークダウンが生じる電圧までは、例えば０．１ｍＡ以下の電流が流れ、ダイオードの抵抗値は例えば１００［ＭΩ］以上である。ブレークダウン電圧以上の電圧が印加されると、ダイオードに急激に電流が流れ、ダイオードの抵抗値も小さくなり、例えば１［ＭΩ］以下である。
【００２８】
図３（ａ）は、電流発生部１３からの出力の一例である。図３（ａ）において、出力１０１は、電流指示値入力端子１１の指示に基づく電流発生部１３からの出力を、電流電圧変換部１４で変換された後の電圧出力であり、電流指示値入力端子１１からの指示が一定値のため、電流電圧変換部１４で変換された後の電圧出力である出力１０１は一定値である。図３（ｂ）は、電圧発生部１５からの出力の一例である。図３（ｂ）において、出力１０２は、電圧指示値入力端子１２の指示に基づく電圧発生部１５からの電圧出力であり、電圧指示値入力端子１２の指示が０［Ｖ］から増加する指示値のため、電圧発生部１５からの出力１０２は０［Ｖ］から増加する。
【００２９】
次に、第１の実施形態の定電流出力装置１の機能の動作実例として、ダイオードのブレークダウン電圧測定に適用する例について、図１と４を用いて説明する。図４は、ダイオードのブレークダウン電圧測定時の電流発生部１３と電圧発生部１５の各出力とダイオードに流れる電流と印加される電圧の概略を説明する図である。図４（ａ）は、電流指示値入力端子１１から指示された電流指示値に基づく電流発生部１３の出力の一例を示す図である。図４（ｂ）は、ダイオードに流れる電流の一例を示す図である。図４（ｃ）は、電圧指示値入力端子１２から示された電圧指示値に基づく電圧発生部１５の出力の一例を示す図である。図４（ｄ）は、ダイオードにかかる電圧の一例を示す図である。
図４（ａ）のように、電流指示値入力端子１１から定電流値、例えば１［ｍＡ］の指示値が入力される。また、図４（ｃ）のように、電圧指示値入力端子１２からは、所定の時間で増加する電圧値、例えば０［Ｖ］〜２５００［Ｖ］、電圧増加率ｄＶ／ｄｔ＝５００［Ｖ／ｍｓ］の指示値が入力される。
【００３０】
まず、図４において、時刻ｔ＝０[ｍｓ]では、電流発生部１３は、電流指示値入力端子１１から指示された電流指示値１［ｍＡ］を受け、受けた電流指示値に基づき１［ｍＡ］を発生させて、電流電圧変換部１４に出力する。電流電圧変換部１４は、電流発生部１３から受けた１［ｍＡ］を抵抗２［ＭΩ］で電圧に変換して、変換された２０００［Ｖ］を出力切り替え部１６に出力する。また、電圧発生部１５は、電圧指示値入力端子１２から指示された電圧指示値０［Ｖ］を受け、受けた電圧指示値に基づき０［Ｖ］を発生させて、出力切り替え部１６に出力する。出力切り替え部１６は、電流電圧変換部１４から受けた２０００［Ｖ］と電圧発生部１５から受けた０［Ｖ］を比較して、電圧値の小さいほうの電圧である電圧発生部１５から受けた０［Ｖ］を選択して電流出力部１８に出力する。この動作の結果、時刻ｔ＝０[ｍｓ]では、電圧発生部１５から受けた電圧は０［Ｖ］のため、電圧出力に対してリミッタはかからない。
【００３１】
次に、図４において、時刻ｔ＝０[ｍｓ]〜ｔ１＝４[ｍｓ]の期間では、電流発生部１３は、電流指示値入力端子１１から指示された電流指示値１［ｍＡ］を受け、受けた電流指示値に基づき１［ｍＡ］を発生させて、電流電圧変換部１４に出力する。電流電圧変換部１４は、電流発生部１３から受けた１［ｍＡ］を電圧２０００［Ｖ］に変換して出力切り替え部１６に出力する。また、電圧発生部１５は、電圧指示値入力端子１２から指示された電圧指示値０［Ｖ］、５００［Ｖ／ｍｓ］を受け、受けた電圧指示値に基づき０［Ｖ］〜２０００［Ｖ］（５００［Ｖ／ｍｓ］×４[ｍｓ]）を発生させて、出力切り替え部１６に出力する。出力切り替え部１６は、電流電圧変換部１４から受けた２０００［Ｖ］と電圧発生部１５から受けた０［Ｖ］〜２０００［Ｖ］を比較して、電圧値の小さいほうの電圧である電圧発生部１５から受けた０［Ｖ］〜２０００［Ｖ］を選択して電流出力部１８に出力する。この動作の結果、時刻ｔ＝０[ｍｓ]〜ｔ１＝４[ｍｓ]までは、出力切り替え部１６により電圧発生部１５から受けた電圧が選択されて出力され、その結果、電流系のループと電圧系のループにより電圧出力に対してリミッタはかからない。
【００３２】
次に、時刻ｔ１＝４[ｍｓ]以降では、電流発生部１３は、電流指示値入力端子１１から指示された電流指示値１［ｍＡ］を受け、受けた電流指示値に基づき１［ｍＡ］を発生させて、電流電圧変換部１４に出力する。電流電圧変換部１４は、電流発生部１３から受けた１［ｍＡ］を電圧２０００［Ｖ］に変換して出力切り替え部１６に出力する。この動作の結果、ダイオードに流れる電流が電流指示値１［ｍＡ］になった時点で、電流系のループと電圧系のループにより電圧発生部１５から受けた電圧にリミッタがかかる。すなわち、時刻ｔ１＝４[ｍｓ]でダイオードに流れる電流が１［ｍＡ］に達するので、時刻ｔ１＝４[ｍｓ]以後の電圧発生部１５から受けた電圧に対してリミッタがかかる。このため、図４（ｄ）のようにダイオードにかかる電圧は、２０００［Ｖ］でリミッタがかかる。
【００３３】
以上のように、ダイオードに印加される電圧は、電圧発生部１５から出力される０［Ｖ］から電圧増加率ｄＶ／ｄｔ＝５００［Ｖ／ｍｓ］で増加するので、印加開始時にダイオードに過大なストレスとなる電圧がかかるのを防止できる。また、ブレークダウン電圧を超えた場合に、ダイオードに流れる電流が増加し電流指示値の電流に達すると、ダイオードには電流指示値の電流が通電され、この動作の結果、電圧指示値の電圧に対して電流系と電圧系のループによりリミッタがかかる。これにより、以後、電圧指示値の電圧が増加しても電圧にはリミッタがかかり、電流発生部１３から出力される定電流値の電流がダイオードに通電されるので、電圧指示値入力端子１２から指示された最大電圧より低いブレークダウン電圧測定に適正な値で電圧上昇を停止することが可能になる。
【００３４】
以上により、第１の実施形態の定電流出力装置を用いれば、ダイオードに印加する電流指示値と電圧指示値を個別に指示された値に基づいて電流と電圧を発生させる。そして、出力切り替え部で電圧指示値か電流指示値の小さい方を選択して出力するようにしたので、測定開始時に過大なストレスを与えずにダイオードのブレークダウン電圧の測定に最適な電流を出力することができる。また、ダイオードに流れる電流値が電流指示値に達した後は、電圧発生部の出力にリミッタがかかるようにしたので、ダイオードのブレークダウン電圧の測定に最適な電圧を出力することができる。
【００３５】
[第２実施形態]
第２の実施形態について、図１と図５を用いて説明する。第１の実施形態と構成は同じため、説明は省略する。第１の実施形態との違いは、図５のように、電流指示値入力端子１１から指示された電流指示値と、電圧指示値入力端子１２から指示された電圧指示値が異なる点である。
また、被測定物２に電圧指示値入力端子１２からの電圧指示値の電圧がかかるまでは、出力切り替え部１６は電流発生部１３からの電流を電流出力部１８に出力し、電流発生部１３からの電流にリミッタはかからない。一方、被測定物２に電圧指示値入力端子１２からの電圧指示値の電圧がかかった後は、出力切り替え部１６は電圧発生部１５からの電圧を電流出力部１８に出力し、この動作の結果、電流発生部１３からの電流にリミッタがかかる。
【００３６】
図５は、第２の実施形態における電流発生部１３と電圧発生部１５の各出力と被測定物２に流れる電流と印加される電圧の概略を説明する図である。図５（ａ）は、電流指示値入力端子１１から指示された電流指示値に基づく電流発生部１３の出力の一例を示す図である。図５（ｂ）は、被測定物２に流れる電流の一例を示す図である。図５（ｃ）は、電圧指示値入力端子１２から示された電圧指示値に基づく電圧発生部１５の出力の一例を示す図である。図５（ｄ）は、被測定物２にかかる電圧の一例を示す図である。
図５（ａ）のように、電流指示値入力端子１１から電流値、例えば０［ｍＡ］〜２５［ｍＡ］、電流増加率ｄＩ／ｄｔ＝５［ｍＡ／ｍｓ］の指示値が入力される。また、図５（ｃ）のように、電圧指示値入力端子１２からは、定電圧値、例えば１０００［Ｖ］の指示値が入力される。
【００３７】
図５において、時刻ｔ＝０[ｍｓ]〜ｔ２＝４[ｍｓ]の期間では、電流発生部１３は、電流指示値入力端子１１から指示された電流指示値１［ｍＡ］を受け、受けた電流指示値に基づき電流０［ｍＡ］〜２０［ｍＡ］を発生させて、電流電圧変換部１４に出力する。電流電圧変換部１４は、電流発生部１３から受けた電流０［ｍＡ］〜２０［ｍＡ］を抵抗５００［ｋΩ］で電圧０［Ｖ］〜１０００［Ｖ］に変換して出力切り替え部１６に出力する。また、電圧発生部１５は、電圧指示値入力端子１２から指示された電圧指示値１０００［Ｖ］を受け、受けた電圧指示値に基づき１０００［Ｖ］を発生させて、出力切り替え部１６に出力する。出力切り替え部１６は、電流電圧変換部１４から受けた電圧０［Ｖ］〜１０００［Ｖ］と電圧発生部１５から受けた１０００［Ｖ］を比較して、電圧値の小さいほうの電圧である電流発生部１３から受けた０［Ｖ］〜１０００［Ｖ］を選択して電流出力部１８に出力する。この動作の結果、時刻ｔ＝０[ｍｓ]〜ｔ２＝４[ｍｓ]の期間では、電圧指示値入力端子１２から入力された指示値１０００［Ｖ］以下のため、電流系のループと電圧系のループにより電流発生器１３の電流出力に対してリミッタはかからない。
一方、図５（ｄ）のように、時刻ｔ２＝４[ｍｓ]以降、被測定物２に電圧指示値入力端子１２から入力された電圧指示値１０００［Ｖ］がかかった時点で、出力切り替え部１６は電圧発生部１５から受けた電圧を選択して電流出力部１８に出力する。この結果、図５（ｂ）のように、電流系のループと電圧系のループにより電流発生器１３の電流出力にリミッタがかかる。
【００３８】
以上のように、被測定物２に流れる電流は、電流発生部１３から出力される０［ｍＡ］から電流増加率ｄＩ／ｄｔ＝５［ｍＡ／ｍｓ］で増加するので、印加開始時に被測定物２に過大なストレスとなる電流が流れるのを防止できる。また、被測定物２に流れる電流が所定電流を超え被測定物２にかかる電圧が増加し電圧指示値に達すると、電圧指示値の電圧が印加され、この動作の結果、電流系のループと電圧系のループにより被測定物２に流れる電流に対してリミッタがかかる。これにより、以後、電流指示値の電流値が増加しても電流値にはリミッタがかかり、電圧発生部１５から出力される定電圧値に切り替わるので、電流指示値入力端子１１から指示された最大電流より低い電流値で電流上昇を停止することが可能になる。
【００３９】
以上により、第２の実施形態の定電流出力装置を用いれば、被測定物２に印加する電流指示値と電圧指示値を個別に指示された値に基づいて電流と電圧を発生させる。そして、出力切り替え部で電圧指示値か電流指示値の小さい方を選択して出力するようにしたので、測定開始時に過大なストレスとなる電流を与えずに被測定物２に最適な電流を出力することができる。また、被測定物２にかかる電圧値が電圧指示値に達した後は、電流発生部の出力にリミッタがかかるようにしたので、被測定物２に最適な電流を出力することができる。
【００４０】
[第３実施形態]
次に、第３の実施形態の定電流出力装置１の機能の動作実例として、ダイオードのブレークダウン電圧測定に適用する例について、図１と６を用いて説明する。第１の実施形態の構成との違いは、被測定物２が同軸ケーブル２０３を介して定電流出力装置１と接続されている点である。
【００４１】
第３の実施形態では、測定物２であるダイオードのアノードとカソードの各端子が、例えば１［ｍ］の同軸ケーブルを介して定電流出力装置１に接続されている。これは、例えば、製造ラインや検査ラインなどで定電流出力装置１を被測定物２の検査装置として用いる場合に、定電流出力装置１と被測定物２の配置上、同軸ケーブルを使用して接続されるためである。このように、例えば０．１［ｍＡ］以下の定電流で測定を行う場合、被測定物２が同軸ケーブルを介して定電流出力装置１に接続されていると、第１の実施形態の定電流出力装置１からの電流出力では、同軸ケーブルへの充電に時間がかかる。このため第３の実施形態では、このような使用状況においても、ダイオードのブレークダウン電圧測定を迅速に行うために、まず同軸ケーブルへの充電を急速に行う。
【００４２】
図６は、ダイオードのブレークダウン電圧測定時の電流発生部１３と電圧発生部１５の各出力とダイオードに流れる電流と印加される電圧の概略を説明する図である。図６（ａ）は、電流発生部１１の出力の一例を示す図である。図６（ｂ）は、ダイオードに流れる電流の一例を示す図である。図６（ｃ）は、電圧発生部の出力の一例を示す図である。図６（ｄ）は、ダイオードにかかる電圧の一例を示す図である。
まず、０[ｍｓ]〜ｔ３＝４[ｍｓ]の期間、図６（ａ）のように、電流指示値入力端子１１から一定電流値０．１［ｍＡ］の指示値より大きなピーク電流値１［ｍＡ］と電流変化率ｄＩ／ｄｔ＝０．２２５［ｍＡ／ｍｓ］が入力される。また、ｔ３＝４[ｍｓ]以降、図６（ａ）のように、電流指示値入力端子１１から一定電流値０．１［ｍＡ］の指示値が入力される。また、図６（ｃ）のように、第１の実施形態と同様に電圧指示値入力端子１２からは、所定の時間で増加する電圧値、例えば０［Ｖ］〜２５００［Ｖ］と電圧増加率ｄＶ／ｄｔ＝５００［Ｖ／ｍｓ］の指示値が入力される。
【００４３】
０〜ｔ３＝４[ｍｓ]の期間は、ダイオードと定電流出力装置１を接続している同軸ケーブルに充電を行うための処理を行っている。このため、ｔ３の値は、例えば最大電圧設定値の８０％に達する時間に設定する。具体的には、最大電圧設定値＝２５００［Ｖ］、電圧増加率ｄＶ／ｄｔ＝５００［Ｖ／ｍｓ］の場合、５［ｍｓ］で最大電圧設定値＝２５００［Ｖ］に達するため、ｔ３＝０．８×５［ｍｓ］＝４[ｍｓ]である。
またピーク電流値の値は、電圧増加率と定数から演算して求める。例えば、電圧増加率ｄＶ／ｄｔ＝５００［Ｖ／ｍｓ］、定数５００の場合、５００［Ｖ／ｍｓ］÷５００［ｍＡ・ｍｓ／Ｖ］＝１［ｍＡ］である。電圧増加率ｄＶ／ｄｔ設定値が大きい程、計測路である同軸ケーブルへの充電を高速に済ませる必要があり、電圧増加率ｄＶ／ｄｔ設定値が小さい場合は高速に同軸ケーブルへ充電する必要がないため、これらの条件に基づき定数を予め実験等により求める。
【００４４】
０〜ｔ３＝４[ｍｓ]の期間では、電流指示値入力端子１１からピーク電流値１［ｍＡ］と電流変化率ｄＩ／ｄｔ＝０．２２５［ｍＡ／ｍｓ］が入力される。また、電圧指示値入力端子１２からは、電圧値０［Ｖ］〜２５００［Ｖ］と電圧増加率ｄＶ／ｄｔ＝５００［Ｖ／ｍｓ］の電圧指示値が入力される。電流発生部１３は、電流指示値入力端子１１から指示された電流指示値を受け、受けた電流指示値に基づき１［ｍＡ］から０．１［ｍＡ］まで０．２２５［ｍＡ／ｍｓ］で減少する電流を発生させて、電流電圧変換部１４に出力する。電流電圧変換部１４は、電流発生部１３から受けた１［ｍＡ］から０．１［ｍＡ］まで０．２２５［ｍＡ／ｍｓ］で減少する電流を抵抗２［ＭΩ］で電圧に変換して出力切り替え部１６に出力する。また、電圧発生部１５は、電圧指示値入力端子１２から指示された電圧指示値を受け、受けた電圧指示値に基づき０［Ｖ］〜２５００［Ｖ］まで５００［Ｖ／ｍｓ］で増加する電圧を発生させて、出力切り替え部１６に出力する。出力切り替え部１６は、電流電圧変換部１４から受けた電流が変換された電圧２０００［Ｖ］〜２００［Ｖ］と、電圧発生部１５から受けた電圧０［Ｖ］〜２５００［Ｖ］を比較して、電圧値の小さい方である電圧発生部１５から受けた電圧出力を選択し電流出力部１８に出力する。この０〜ｔ３＝４[ｍｓ]の期間では、本定電流出力装置とダイオードを接続している同軸ケーブルに充電が行われているため、図６（ｂ）のように、ダイオードに流れる電流は０．１［ｍＡ］以下である。このため、電流出力部１８でダイオードに流れる電流が検出され、検出された電流値が電流指示値端子１１からの指示電流値に足りないため、電流補償部１９を介して電流発生部１３にフィードバックされ、ダイオードには電流指示値端子１１から指示された電流値になるように電流発生部１３が電流を発生させる。このため、計測路である同軸ケーブルには、印加される電圧値が増加しながら、さらに電流値が１［ｍＡ］から０．１［ｍＡ］が流されることで、急速な充電が行われる。
【００４５】
ｔ３＝４[ｍｓ]〜ｔ４＝４．４[ｍｓ]の期間は、第１の実施形態の０[ｍｓ]〜ｔ１と同様の動作を行う。すなわち、電流指示値入力端子１１から０．１［ｍＡ］の定電流値の指示値が入力され、電圧指示値入力端子１２から電圧値２０００［Ｖ］〜２２００［Ｖ］の増加する電圧値が入力される。このため、出力切り替え部１６は、電流電圧変換部１４と電圧発生部１５から受けた電圧を比較して、電圧値が小さい方の電圧発生部１５から受けた電圧を選択して出力する。
また、時刻ｔ４になると、図６（ｂ）のように、ダイオードに流れる電流は、電流指示値入力端子１１から指示値である０．１［ｍＡ］に達する。この動作の結果、図６（ｄ）のように、電流系のループと電圧系のループにより電圧発生部１５の電圧出力に対してリミッタがかかり、ダイオードにかかる電圧は２２００［Ｖ］でリミッタがかかる。
これにより、第１の実施形態と同様に、ダイオードに印加される電圧は、電圧指示入力端子１２で入力された最大電圧値２５００［Ｖ］に達する前に２２００［Ｖ］でリミッタがかかり、電流発生部１３からの定電流０．１［ｍＡ］に切り替わる。この期間、第１の実施形態と同様に過大なストレスとなる電圧が印加されることも防げる。
ｔ４＝４．４[ｍｓ]以降は、第１の実施形態のｔ１以降と同様に、電流系のループと電圧系のループにより電圧発生部１５の電圧出力に対してリミッタがかかり続け、さらに電流発生部１３の定電流出力が出力切り替え部１６により選択されて電流出力部１８に出力される。
【００４６】
以上のように、第３の実施形態では、ダイオードに印加される電圧は、電圧発生部１５から出力される０［Ｖ］から電圧増加率ｄＶ／ｄｔ＝５００［Ｖ／ｍｓ］で増加させつつ、同時に測定時の定電流より大きな電流を指示するようにしたので、計測路の同軸ケーブル等への高速充電が可能になった。また、第１の実施形態と同様に、印加開始時にダイオードに過大なストレスとなる電圧がかかるのを防止できる。また、ブレークダウン電圧を超えた場合に、ダイオードに流れる電流が指示値になった時点で、電流発生部１３から出力される定電流値に切り替わり、この動作の結果、ダイオードにかかる電圧値に対してリミッタがかかり、電圧指示値入力端子１２から指示された最大電圧より低いブレークダウン電圧測定に適正な値で電圧上昇を停止することが可能になる。
【００４７】
以上により、第３の実施形態の定電流出力装置を用いれば、ダイオードに印加するピーク電流値と定電流指示値と電圧指示値の個別に指示された値に基づいて電流と電圧を発生させる。そして、ピーク電流値により計測路への高速充電を行う。計測路への充電の後、出力切り替え部で電圧指示値か電流指示値の小さい方を選択して出力ようにしたので、測定開始時に過大なストレスを与えずにダイオードのブレークダウン電圧の測定に最適な電流を出力することができる。また、ダイオードに流れる電流値が電流指示値に達した後は、電圧発生部の出力にリミッタがかかるようにしたので、ダイオードのブレークダウン電圧の測定に最適な電圧を出力することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、電流発生部１４の出力を電流電圧変換部１４で変換して、出力切り替え部１６に出力する例について説明したが、電圧発生部１５からの出力を電圧電流変換部で変換して、出力切り替え部１６に入力するようにしても同様の効果が得られる。
【００４９】
さらにまた、本実施形態では、電流指示入力端子１１と電圧指示入力端子１２から指示された値に基づいて、それぞれ電流発生部１３と電圧発生部１５で直接電流と電圧を発生する例について説明したが、電流発生部１３と電圧発生部１５は電流指示入力端子１１と電圧指示入力端子１２から指示された値に対応した電流もしくは電圧を発生し、電流出力部１８で指示された電流値もしくは電圧値に増幅して出力するようにしても良い。この方法によれば、電流発生部１３、電流電圧変換部１４、電圧発生部１５、出力切り替え部１６、電流補償部１９、電圧補償部２０の回路電源は、例えば±１２Ｖのように電圧指示値入力部１２から受けた電圧値より低い電圧で構成することができる。
【００５０】
さらにまた、本実施形態では、電流指示値入力端子１１および電圧指示値入力端子１２から指示される指示値の例を説明したが、これらの指示値は、電流指示値と電圧指示値と時間とが関連付けられてプログラムされた外部装置から入力するようにしても良い。
【００５１】
さらにまた、本実施形態では、被測定物２に電圧増加率ｄＶ／ｄｔ＝５００［Ｖ／ｍｓ］、および電流減少率ｄＩ／ｄｔ＝０．２２５［ｍＡ／ｍｓ］を指示する例について説明したが、電圧増加率もしくは電流減少率の少なくとも１つをスクリーニングに最適な値に設定して被測定物２の選別を行うようにしても良い。例えば、被測定物２であるダイオードにおいて、結晶欠陥や端子を形成する前に行う半導体表面へのサンドブラスタによる半導体のマイクロクラック、さらにはメサ型等におけるガラス部のガラスパシベーション異常（クラックや気泡）に対して、所定の電圧増加率もしくは電流減少率をかけることで、欠陥がある被測定物２を検査段階で破壊することによる選別も可能になる。この場合、印加される電圧増加率もしくは電流減少率は、欠陥のない被測定物２に対して影響がない値が選ばれる。
【００５２】
なお、実施形態の図１の機能の全て、もしくは一部の回路を、定電流出力装置１内の図示しないＣＰＵ（中央演算装置）に接続されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）もしくはＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）  Ｉ／Ｆを介して接続されるＵＳＢメモリー等に保存されているプログラムにより実行することも可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・定電流出力装置
２・・・被測定物
１１・・・電流指示値入力端子
１２・・・電圧指示値入力端子
１３・・・電流発生部
１４・・・電流電圧変換部
１５・・・電圧発生部
１６・・・出力切り替え部
１７・・・電圧供給端子
１８・・・電流出力部
１９・・・電流補償部
２０・・・電圧補償部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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