技術情報 Technical Information
L負荷測定／Inductive Load Test
1．L負荷測定とは

3．スイッチングスピードの影響

L

What is Inductive Load Test ?

Influence of Switching Speed
VD
D.U.T

誘導負荷（L負荷）においてスイッチング

ID
VCL

VG Rg

動作を行った場合、素子はターンオフするとき過渡的にインダクタンスにより過大なスパ

VGF

電圧VSUSの立ち上がりdv/dtが上昇する。素イク電圧を受ける。この時の電圧と電流によるデバイスへのストレスは、スイッチングス

子にかかるトータルエネルギーは同じでも瞬間最大エネルギー EP、EP' を比較すると、

fig-1 L負荷試験基本測定回路

ピード（立ち上がり勾配dv/dt）の速いデバ

E=1/2L2 I

イスほど大きく、L負荷スイッチングでのデRgを小さくしスパイク電圧VSUSのdv/dtが大きく、瞬間最大エネルギーも大きいことがわVSUS

バイス破壊の要因となっている。また、インかる(fig-5)。また、短い時間にエネルギーがdv/dt

ダクタンスに蓄えられたエネルギー

VSUS（E=1/2LI2）が二次降伏を通してデバイスに加えられることから、一定エネルギーに耐えゲートドライブを速くし、Rgを小さくするとスイッチングスピードも速くなりスパイク集中することから、Rgが小さくスイッチングスピードを上げた方が、熱的にも不利であり素子に対してダメージが大きいと予想できVCL
VDられないデバイスは試験途中でエネルギー破る。

壊を起こすことになる。

By hastening the gate drive, and by

ID

L負荷試験の目的の一つは前述のスイッチ

lowering the Rg, the switching speed also willID

ングの立ち上がり勾配時のスイッチング耐量

be become faster, the rising dv/dt of spike

試験であり、もう一つは後述のエネルギー耐量試験である。当社のL負荷試験器はゲート電圧とゲート抵抗（Rg）により立ち上がり勾配を可変し、スイッチング破壊耐量とエネルギー破壊耐量の測定を可能としている。
When switching operation is performed tothe inductive load, during the turn off of thedevices, it receives the excess spike voltage
due to excessive inductance. The stress tothe device, due to both the voltage andcurrent during this phenomenon, will besignificantly large for the devices whose
switching speed(rising gradient dv/dt) islarger. The device will be destroyed due tothe inductive load(L-load) switching.
Further, due to the secondary breakdown asVGR

fig-2 L負荷試験基本波形

2．ストレスエネルギーの計算
Calculation of Stress Energy
コイルに蓄積されるエネルギーを E とすると、If the energy applied to the coil isconsidered as E,
E=1/2LI2
使用コイルを1mH、素子に流す電流を10Aとすると、

failure, during the testing.
The first objective of inductive load
testing(L-Load), is the switching breakdown
testing during the rising gradient ofswitching before. The second objective iswhen the EP, EP' of instantaneous maximum
energy is compared, it can be understood thatby making the Rg smaller and the dv/dt ofspike voltage VSUS (sustaining voltage) also
becomes bigger along with the big change ininstantaneous maximum energy (fig-5).
Further, by compiling the energy at a shorter
period, if the switching speed is increased at asmaller Rg, there can be a disadvantage due
to temperature resulting in the bigger
damage to the devices.

is applied to the device,
E=1/2LI2=1/2・1m・102

inductance, the devices which cannot
causes the device breakdown due to energy

energy applied to the devices remains same,If the coil of 1mH and the current of 10A

a result of the energy(E=1/2LI 2 ) to thewithstand with the certain amount of energy,

voltage VSUS also increases. Even if the total

VGF
VG=50m [J]ID

VD

基本測定回路のVCLの設定により素子に印加されるエネルギーが多少変わる。

EPWith the setting of VCL (forcing voltage)

Eof the fundamental measurement circuit, the

fig-4

Rgを小さくしスイッチングスピードを速くした場合

energy applied to the devices may bechanged by a small amount.

the energy breakdown testing later. TheIDCATS Inductive Load Tester adapts thedv/dt

principle of changing the rising gradient dueVDEP

to the gate voltage and gate resistance(Rg).
It is also possible to measure the amount ofswitching

breakdown

andEP'energy

E

fig-5

breakdown.

fig-3

10

MOS-FETのL負荷測定波形

Rgを大きくしスイッチングスピードを遅くした場合

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4．誘導負荷（コイル）について

current measurements, the resistance value

インダクタンス値、直流抵抗、周波数特性、Regarding the Inductance Coilmust be considered. But, during cut-off, theQ等を規定した上で評価しなければならな

rising of dv/dt is much better.

い。

4-3．コイルの直流抵抗、巻線間容量がアバ

switching speed of devices(V SUS, dv/dt is

ランシェ測定に及ぼす影響bigger) is faster, and when the isolation

コイルの理想条件は、

Influence of DC Resistance, interwinding

voltage is higher, is easy to be expressed.

1）直流インピーダンス：０

capacity over the avalanche measurement

Again, with the coil where the current is

4-1

The fall in the current of (a) when the

コイルの理想条件

Idea condition of the Coileasy to be fallen, the coil/devices switching2）浮遊容量：０［抵抗について］／Regarding the resistance3）Q：∞

コイルに限らず、回路内の抵抗成分は

4）小型であることなどあるが、直流抵抗、巻線間の容量等は物理的現象なので、０にすることはでき"Loss=I 2R"という形でコイルエネルギーがspeed and the isolation voltage of element ismutually related, such that the dv/dt of VSUS
will not rise.

100%素子にかからなくなる。

Actually, (b) is the rebound of (a)'s fall,

Irrespective of coil, the coil energy of theand in fact, ID (drain current) which should

The ideal condition of the coil isresistance portion within the circuit, in the

not have been exceeded Ip (peak current),

1）DC Impedance：０

form of "Loss=I2R", will not be applied to theexceeds the value of Ip distinctly. Even

2）Stray capacitance：０

devices 100%.

when the absolute maximum level of ID isない。

reached, it is evident that instantaneously

3）Q：∞4）Small in size

［巻線間容量について］／Regarding thethe maximum power has been applied,

The DC resistance, interwinding capacity

interwinding capacity

resulting in the failure of the devices.

次にコイルの巻線間の容量が大きいときのcan not be made to Zero.

波形を示す。
Next, the waveform, where the interwinding

4-2 コイルの種類と特徴
Type of coil and characteristics

Regarding the tail of voltage, current of(c) and (d), specially there is no reason forcapacity is bigger is determined.

the failure, after the VSUS pulse the ringing
becomes soft.
The coil is passive component as per the（b）電流が落ち込んだ後の跳ね返り電流［鉄芯コイル］／Iron-core Coil
鉄芯コイルは使用するコアの能力以上に電流を流すと飽和するが、空芯に比べ直流インIP（c）浮遊容量に蓄積された電荷が電圧テイルとして現れる

above, and accordingly it is necessary toevaluate it based on the inductance value,
DC resistance, frequency characteristics, Qetc.

ピーダンスが低く大きなL値まで製作できる。しかし、周波数特性が低くカットオフ時（d）電圧テイルのdv/dtを論ずるには不向きといえる。
The iron-core coil has a current capacityof more than the coil, and compared to aircore, the DC impedance is lower and it is（a）VSUS立ち上がり時、コイルの浮遊容量にエネルギーが吸収され電流が下がっている

fig-7

possible to have a big inductance(L) value.
But, the frequency characteristics is low and（a）の電流の落ち込みは素子のスイッチ

during cut-off, it is said to be unsuitable forングスピード（V SUS , dv/dtが大）が速く、controlling dv/dt.

耐圧が高い場合に現れやすい。また、この電飽和した様子流の落ち込みが出やすいコイルではV SUS のdv/dtが上がらないというように、コイル／素子のスイッチングスピードと素子の耐圧が互いに関係し合っている。
（b）は（a）の落ち込みの跳ね返りだが、fig-6

本来Ipを越えるはずのないID電流がIpをはる［空芯コイル］／Air-core Coil

格まではいかなくても瞬間的に最大の電力がかに越えて流れている。素子IDの絶対最大定空芯コイルは、鉄芯コイルに比べ飽和しないが直流インピーダンスが大きく、大電流測かかっているのは事実で、中には破壊するデバイスもある。

定の場合は抵抗分を考慮し測定しなければな（c）（d）の電圧、電流のテイルについてらない。しかし、カットオフ時のdv/dtの立は特に破壊原因になるものではないが、ち上がりは良い。

V SUS パルスの後のリンギングがやわらぐ場

The air-core coil, compared to iron-core
coil, DC impedance is larger. In case of high合がある。
このように、コイルは受動素子であるが、11