技術情報 Technical Information
di/dt測定／di/dt Test
PN接合ダイオードまたは金属とN形半導体を接触させたショットキ

configuration of the power MOS-FET.

ーバリアダイオード等は、整流作用を持っている。
+VS２極の接合面であるアノードとカソード間には空乏層による接合容量があり、ダイオードの理想的動きを阻害している。

Q1

Q3ダイオードに順方向電流IFが流れている時、このダイオードに逆方①id1向電圧（VR）を印加すると、理想的にはfig-1の様にIF電流が停止するだけであるが、実際はfig-2の様にPN接合の近傍に小数キャリアが残っている間、逆方向であるにも関わらず大きな逆電流（IR）が流れる。

MACIN

②idf2
③idr

Q2

Q4

電流の零クロス点からI r p の1 0 % に戻るまでの時間を逆回復時間（trr=Reverse Recovery Time）と言い、ダイオードのスイッチング特性として小さいことが望まれる。また、Trrが大きい場合は使用条件次第では破壊の要因ともなる。

fig-3

上下交互にON/OFFを繰り返し、そのON/OFF時間を変化させる

The PN junction diodes or Schottky barrier diodes having the

ことによりモーターの速度をコントロールする。POWER MOS-FET

metallic and N-type semiconductor etc, have the characteristics ofのほとんどが二重拡散で、構造上ソース−ドレイン間にダイオードがrectifying action.

等価的に内蔵されているが、トランジスタ、IGBTを使用するときはIn between the anode and cathode of the 2- terminal junction, andコレクタ−エミッタ間にフライホイールダイオードを取り付けなけれaccording to the depletion layer, it consists of junction capacitance,

ばならない。Q1−Q4とQ2−Q3がペアでチョッピングしモーターを

which violates the ideal working of the diode.

コントロールし、Q1−Q4がオンすると電流id1が流れる。Q1−Q4がWhen the forward current IF is flowing in the forward direction, if

オフしid1が流れなくなると、モーターのインダクタンスに蓄積されvoltage (VR) is applied in the reverse direction, ideally it will be as per

たエネルギーにより回生電流id2がQ2の内部ダイオードを通して流れ

fig-1, and the IF current will be stopped. But, in actuality, as per fig-2,る。この状態でQ1−Q4がオンすると、Q2の内部ダイオードは逆回復

there will be minority carriers. Irrespective of the reverse direction,時間（trr）の導通状態となり、過大な逆電流（リカバリー電流）idr

as long as these carriers exist, a large reverse current (IR) flows. Theが流れる（Q1とQ2の短絡状態）と同時に+VS電圧がQ2のダイオード

time from the zero cross point of the current till it returns to 10% ofに逆電圧（V R）として印加され、瞬間的にfig-4の斜線部での逆電圧

the Irp, is called as the Reverse Recovery Time (Trr), and is（VR）と逆電流（IR）の積（VR×IR）という多大なエネルギーがQ2のconsidered as small, as far as the diode switching characteristics isダイオードに加わり破壊することがある。

considered. Further, in case Trr is long, it may become the reasonsfor the damage, depending upon the operating conditions.
fig-3はパワーMOS-FETをブリッジ構成にしたモーターコントローこの現象はQ2のダイオードへの逆電流IRの傾き（di/dt）が急なほ
どIrpも大きくなり破壊しやすくなることから、di/dt破壊と言われることもある。

ルの基本回路である。
電流のマイナス部の面積は逆回復電荷（残留電荷）量を示す

The fig-3 is the basic circuit for the motor control, for the bridge
IFVF
Irpは流れない

trr0IF

fig-1

Irp

理想ダイオード−di/dt

Qrr

dirr/dt

Vrr

Irp

(VR)

D.U.T
dv/dt
IFfig-4

The ON/OFF is repeated consequently up and down. By changing
the ON/OFF time, the motor speed is controlled. The power MOSFET is almost with double diffusion, and as per the configuration,
diode is built-in between source and drain. When transistor and IGBT
IFare adapted, it is required to attach the flywheel diode. Q1-Q4 and1/10Irp

Irp

Q2-Q3 are chopped in pair and controls the motor. When Q1-Q4 isON, current id1 flows. If id1 is stopped by putting Q1-Q4 to OFF, dueIRto the energy stored in the inductance of the motor, the regeneration
current id2 flows through the inner diode of Q2. With this condition, if
Q1-Q4 is made ON, the reverse recovery time (Trr) of the inner diodetrr
fig-2of Q2 becomes conducting state, and a excess reverse current(recovery current), idr (in the shorted condition of Q1 & Q2) flows.

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di/dt測定／di/dt Test

D.U.T.
LVDS
SHORT

IDR

ID電流検出
BNC-R

RG
PULSE
GENE

fig-5

di/dt破壊波形

fig-6

At the same time, the +VS (supply voltage) is applied to the diode ofQ2, as the reverse voltage (VR). Instantaneously as per fig-4, in theIL＋Vrr
電源−ドライバー
FET

基本測定回路di/dt試験の必要性
The need of the di/dt test

shaded area, it results in high energy, V R×I R, with the reversecurrent (IR) and reverse voltage (VR). This energy is applied to thediode of Q2, resulting in the damage.

ダイオードは電流に強く、短時間なら少々の無理をしても壊れることはない、と思うのが多くの技術者の感覚だろう。しかし、このThis phenomenon becomes severe, when di/dt of the reverse

di/dt破壊については知っておく必要がある。なぜなら、di/dt破壊はcurrent I R of the diode of Q2 is quick, which makes Irp larger,

高温（80℃以上）になると発生しやすく、di/dt耐量はカタログ上のresulting in the damage. This may also be called as the di/dt damage.

静特性データからは読み取ることはできないからだ。MOS-FET使用の機器で設計上は問題がないにもかかわらず、使用中にMOS-FETのdi/dt測定おけるdi/dtの傾き破壊が発生する場合などはdi/dt破壊を考える必要がある。

Tilt of di/dt in the measurement of di/dt

製品が小型化し、様々な環境のもとで使用される半導体にとって、di/dt試験は重要な項目といえる。

di/dt測定の基本測定回路をfig-6に示す。di/dtの傾きは、ドライバ

Most engineers might think that diodes are resistant to current

ーFET、被測定素子、回路インダクタンス等により大きく値が変わる。

and will not be broken by a little overwork for a short time. However,

また、テスターのヘッドボックス測定においても、テストソケットや

it is necessary to know about this di/dt damage. It is because di/dt

テスター内部配線等により約150nH前後の浮遊インダクタンスができ

damage is likely to occur in high-temperature environment, and di/dtてしまう。

strength is unable to be grasped from static characteristic data shown

測子ケーブル10cmを100nHとし、回路インダクタンスのみで、ほかのドライバーFET等は最良として計算するとfig-7のようになる。
The fundamental measurement circuit for the di/dt measurement
is as per fig-6. The tilt in di/dt is greatly changed according to thedriver FET, DUT, circuit inductance etc.

Further, for theon catalogs. If damage of MOS-FET occurs even if there is no design
defect in apparatuses using MOS-FETs, di/dt damage should beconsidered as a cause.
Miniaturization of products has been improved. The di/dt test is asignificant item for semiconductors used in various environments.

measurement using tester head box, it may create a residual
inductance of the order of 150nH due to the internal wiring of thetester and test socket.
If the measurement cable of 10cm is considered as 100nH, fig-7
indicates the calculation for the driver FET, based only on the circuit
inductance.
測定環境

ヘッドボックス（150nH）

ヘッドボックス+測子ケーブル
10cm（250nH）

ヘッドボックス+測子ケーブル
20cm（350nH）

Vrr=100V

660A/μS

400A/μS

280A/μS

Vrr=200V

1300A/μS

800A/μS

570A/μSVrr=300V

2000A/μS

1200A/μS

850A/μS

Vrr

fig-7

測子ケーブル長と最大di/dtの目安

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