JP5038454B2 - 電流測定装置、試験装置、電流測定方法、および試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、電流測定装置、試験装置、電流測定方法、および試験方法に関する。特に本発明は、電子デバイスが受け取る電流を測定する電流測定装置、試験装置、電流測定方法、および試験方法に関する。

従来、電子デバイスが受け取る電流を測定する電流測定装置として、動作中に電子デバイスが消費する電流を測定するために主に用いられる大電流測定用電源回路と、電子デバイスの静止中におけるリーク電流を測定するために主に用いられる小電力測定用電源回路とを備えるものが開示されている（特許文献１、２参照。）。
特許文献１ 特開２００１−４１９９７号公報
特許文献２ 特開２００４−３４７４２１号公報

近年のデバイス製造プロセスの微細化により、電子デバイスの高密度化および高速化が進んでいる。これに伴い、より多くの素子がより高速にスイッチングするので、特にＣＭＯＳ回路において電子デバイス動作時の電流消費が大きくなっている。したがって、特許文献１および２における被試験電子デバイスの端子とグランドとの間に設けられる電源安定化用の平滑化コンデンサの容量をより大きくすることが求められる。また、電子デバイスの高密度化に伴って電子デバイスに搭載されるゲート数が増加しており、静止状態においてもリーク電流が増加する傾向にある。

一方、デバイス製造プロセスの微細化により、ゲートおよび配線の絶縁部分の幅が小さくなってきている。このため、絶縁不良により生じるリーク電流がより微小となり、絶縁不良の検出がより困難になりつつある。

これに対し、特許文献１の静止電流測定用電源回路によれば、参照電圧の電圧源に大きなノイズが生じる場合には、電子デバイスに供給する電流が大きく変動し、微小なリーク電流を測定するのが難しくなってしまう。また、平滑化コンデンサの容量を大きくすると、参照電圧との差分に応じて電源回路が供給すべき電流が大きくなる。しかし、出力電圧と参照電圧との差分に応じて電源回路が供給する電流を大きくすると、出力電圧のノイズ電圧に応じて大きなノイズ電流が供給され測定されてしまう。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電流測定装置、試験装置、電流測定方法、および試験方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

本発明の第１の形態によると、電子デバイスが入力端子から受け取る電流を測定する電流測定装置であって、電流測定中に前記電子デバイスに供給する電圧の基準となる基準供給電圧を蓄積する第１コンデンサと、電流測定前に電源を前記第１コンデンサに接続して前記基準供給電圧を蓄積させ、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサから切断する第１スイッチと、電流測定中に、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する電流供給部と、前記電子デバイスに供給した供給電流を測定する第１電流測定部とを備える電流測定装置を提供する。

前記電流供給部は、前記基準供給電圧から前記端子電圧を引いた差を増幅して、前記基準供給電圧に加えた電圧を出力する第１差分増幅器と、前記第１差分増幅器の出力と前記入力端子との間に接続され、前記第１差分増幅器の出力電圧および前記端子電圧の差に応じた前記供給電流を前記入力端子に供給する抵抗とを有してもよい。

前記第１電流測定部は、前記抵抗における前記第１差分増幅器側の出力電圧から前記抵抗における前記入力端子側の前記端子電圧を減じた差分電圧を出力する差分演算器と、前記差分電圧に基づいて前記供給電流を測定する測定部とを有してもよい。

前記第１電流測定部は、予め設定された測定用基準電圧を出力する電圧源と、前記差分電圧および前記測定用基準電圧の差を増幅した差分増幅電圧を出力する第２差分増幅器とを更に有し、前記測定部は、前記差分増幅電圧に基づいて前記供給電流を測定してもよい。

前記第１電流測定部は、前記電圧源および前記第２差分増幅器の間に接続されたローパスフィルタを更に有してもよい。

前記差分電圧に応じた補正電圧を前記基準供給電圧に加えることにより前記基準供給電圧を補正する補正部を更に備え、前記電流供給部は、電流測定中に、前記補正部により補正された前記基準供給電圧および前記端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給してもよい。

前記補正部は、前記差分電圧に応じた前記補正電圧を前記基準供給電圧に加える加算器と、前記加算器の出力電圧を蓄積して前記第１差分増幅器に供給する第２コンデンサとを有してもよい。

前記補正部は、前記加算器の出力と前記第２コンデンサとの間に設けられ、電流測定開始から予め定められた期間の間前記加算器の出力に前記第２コンデンサを接続して前記加算器の出力電圧を蓄積させ、前記予め定められた期間の経過後に前記加算器の出力および前記第２コンデンサの間を切断する第２スイッチを更に有してもよい。

電流測定前に前記基準供給電圧を前記第１コンデンサおよび前記入力端子に供給する電源と、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサおよび前記入力端子から切断する第３スイッチと、電流測定中に前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧に予め定められたオフセット電圧を加えて前記電流供給部に供給することにより、電流測定中における前記端子電圧を電流測定前の前記端子電圧と比較し高くする電圧調整部とを更に備えてもよい。

前記第３スイッチは、前記電源と前記入力端子の間の配線、および、前記第１スイッチにおける前記第１コンデンサが接続されていない端部および前記電源の間の配線の接点と、前記電源の出力端子との間に設けられ、前記電源の出力端子と前記接点との間に、オフとなった場合に、前記電源の出力端子側から前記接点側への電流を遮断する第１トランジスタと、前記接点側から前記電源の出力端子側への電流を遮断する第２トランジスタとを直列に有してもよい。

前記第３スイッチの前記入力端子側の端子と、前記第１差分増幅器との間に設けられた第４スイッチと、前記抵抗の前記入力端子側の端部と、前記入力端子との間に設けられた第５スイッチと、前記電源が前記入力端子に対して供給する電流を測定する第２電流測定部と、前記電子デバイスが動作中に受け取る動作電流を測定する動作電流試験および前記電子デバイスが静止中に受け取る静止電流を測定する静止電流試験を制御する試験制御部とを更に備え、前記試験制御部は、前記動作電流試験において、前記第３スイッチをオンとし、前記第４スイッチおよび前記第５スイッチをオフとし、前記電源が前記入力端子に対して供給する電流を前記第２電流測定部により前記動作電流として測定させ、前記静止電流試験において、前記第３スイッチをオフとし、前記第４スイッチおよび前記第５スイッチをオンとし、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記端子電圧に基づいて前記電子デバイスに供給された電流を前記第１電流測定部により前記静止電流として測定させてもよい。

電流測定中に、前記第１電流測定部が測定した前記供給電流が、予め設定されたしきい値電流より大きくなった場合に、当該電流測定が無効であることを検出する測定無効検出部を更に備えてもよい。

電流測定前に前記基準供給電圧を前記第１コンデンサおよび前記入力端子に供給する電源と、電流測定中に前記電源と前記第１コンデンサおよび前記入力端子から切断する第３スイッチとを更に備え、前記測定無効検出部は、前記電流測定が無効であることを検出した場合に、前記第３スイッチをオンとして前記電源から前記電子デバイスに電流を供給させてもよい。

本発明の第２の形態によれば、電子デバイスを試験する試験装置であって、電流測定中に前記電子デバイスに供給する電圧の基準となる基準供給電圧を蓄積する第１コンデンサと、電流測定前に電源を前記第１コンデンサに接続して前記基準供給電圧を蓄積させ、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサから切断する第１スイッチと、電流測定中に、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記電子デバイスの入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する電流供給部と、前記電子デバイスに供給した供給電流を測定する第１電流測定部とを備える試験装置を提供する。

本発明の第３の形態によれば、電子デバイスが入力端子から受け取る電流を測定する電流測定方法であって、電流測定中に前記電子デバイスに供給する電圧の基準となる基準供給電圧を第１コンデンサに蓄積する基準供給電圧蓄積段階と、電流測定前に電源を前記第１コンデンサに接続して前記基準供給電圧を蓄積させ、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサから切断するように第１スイッチを制御する段階と、電流測定中に、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する電流供給段階と、前記電子デバイスに供給した供給電流を測定する第１電流測定段階とを備える電流測定方法を提供する。

本発明の第４の形態によれば、電子デバイスを試験する試験方法であって、電流測定中に前記電子デバイスに供給する電圧の基準となる基準供給電圧を第１コンデンサに蓄積する基準供給電圧蓄積段階と、電流測定前に電源を前記第１コンデンサに接続して前記基準供給電圧を蓄積させ、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサから切断するように第１スイッチを制御する第１スイッチ制御段階と、電流測定中に、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記電子デバイスの入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する電流供給段階と、前記電子デバイスに供給した供給電流を測定する第１電流測定段階とを備える試験方法を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の実施形態に係る電流測定装置１０の構成を示す。 本発明の実施形態に係る電源部５０６の構成を示す。 本発明の実施形態に係るスイッチ１５２およびスイッチ１７４の構成を示す。 本発明の実施形態に係る電流測定装置１０の第１の動作例を示す。 本発明の実施形態に係る電流測定装置１０の第２の動作例を示す。 本発明の実施形態に係る電流測定装置１０の第３の動作例を示す。 本発明の実施形態に係る電流測定装置１０のノイズ低減効果を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る電流測定装置１０の構成を電子デバイス２０と共に示す。電流測定装置１０は、例えばＬＳＩ等の試験対象デバイス（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ）である電子デバイス２０が、例えば電源端子等の入力端子から受け取る電流を測定する。電流測定装置１０は、例えば電子デバイス２０を試験する試験装置であり、電子デバイス２０が動作中に消費する電流を測定する動作電流試験および静止中のリーク電流を測定する静止電流試験を行う。本実施形態に係る電流測定装置１０は、静止電流試験において電子デバイス２０に供給される電流のノイズを低減し、より精度良くリーク電流を測定することができる。

電流測定装置１０は、試験制御部９０と、電源部５０６と、パターン発生部５０２と、信号入力部５０４と、判定部５０８とを備える。試験制御部９０は、電源部５０６、パターン発生部５０２、信号入力部５０４、および判定部５０８を制御する。電源部５０６は、電子デバイス２０に電源電流を供給する電源装置である。電源部５０６は、電子デバイス２０の動作電流試験および静止電流試験において電子デバイス２０に供給した電源電流の大きさを測定し、測定結果を判定部５０８に通知する。パターン発生部５０２は、試験制御部９０の指示に基づいて試験プログラムのシーケンスを実行し、電子デバイス２０に供給する試験パターンを生成する。

信号入力部５０４は、試験パターンを受け取って成形して、電子デバイス２０に供給する試験信号を生成する。すなわち例えば、信号入力部５０４は、試験パターンにより指定されたタイミングで指定された信号波形を生成する。そして、信号入力部５０４は、試験信号を電子デバイス２０に供給する。判定部５０８は、試験信号に応じて電子デバイス２０が出力する信号に基づいて、電子デバイス２０の良否を判定する。また、判定部５０８は、電子デバイス２０に供給する電源電流の大きさに基づいて、電子デバイス２０の良否を判定する。以上において、電流測定装置１０は、本発明に係る電流測定装置として機能してよい。

図２は、本実施形態に係る電源部５０６の構成を電子デバイス２０および試験制御部９０と共に示す。電源部５０６は、電流測定部３０と、電流測定部４０と、コンデンサ５０とを備える。電流測定部３０は、主に電子デバイス２０の静止電流試験に用いられ、電流測定部４０と比較して小さい電流を電子デバイス２０に供給し、供給した供給電流の大きさを測定することにより電子デバイス２０が受け取る電流を測定する。電流測定部４０は、主に電子デバイス２０の動作電流試験に用いられ、電子デバイス２０の機能試験中において電流測定部３０より大きい電流を電子デバイス２０に供給し、供給した電流の大きさを測定することにより、電子デバイス２０が受け取る電流を測定する。コンデンサ５０は、電子デバイス２０が消費する電流が一時的に増加した場合において、電流測定部３０および電流測定部４０が電流供給量を増加させるまでの遅れによって入力端子２５の端子電圧が変動するのを防ぐための平滑化コンデンサである。

電流測定部３０は、本発明に係る電流測定装置の一例であり、電子デバイス２０に電流を供給し、電子デバイス２０が入力端子から受け取る電流を測定する。本実施形態に係る電流測定部３０は、入力端子２５の端子電圧の基準となる電圧を電源等により生成するのに代えて、コンデンサ１００に蓄積した電圧を基準として電子デバイス２０の端子電圧を制御する。これにより、電流測定部３０は、ノイズ電流が小さい安定した電流を電子デバイス２０に供給することができる。

電流測定部３０は、スイッチ制御部３５と、ボルテージフォロア１７２と、コンデンサ１００と、スイッチ１０２と、抵抗１０４と、電流供給部１１０と、電流測定部１２０と、補正部１４０と、電圧調整部１６０と、測定無効検出部１８０と、スイッチ１７０と、スイッチ１７４とを有する。スイッチ制御部３５は、電流測定部３０内の各スイッチ（１０２、１４１、１４４、１４８、１６３、１６６、１７０、および１７４等）のオン／オフを制御する。また、本実施形態に係るスイッチ制御部３５は、電流測定部４０内のスイッチ１５２のオン／オフを更に制御する。

ボルテージフォロア１７２は、正入力がスイッチ１７０を介して入力端子２５に接続され、負入力がボルテージフォロア１７２の出力に接続され、入力電圧および出力電圧に応じて出力電圧を変化させることにより入力電圧を安定化させた出力電圧を出力する。ボルテージフォロア１７２の出力端は、スイッチ１０２と、電流供給部１１０内の抵抗１１３とに接続される。

コンデンサ１００は、電流測定中に電子デバイス２０に供給する電圧の基準となる基準供給電圧を蓄積する。コンデンサ１００は、補正部１４０への基準供給電圧の入力と、グランドとの間に接続される。スイッチ１０２は、コンデンサ１００の基準供給電圧出力側の端部と電源１５０との間に接続される。スイッチ１０２は、電流測定部３０による電流測定前にスイッチ制御部３５によりオンとされて、電流測定部４０内の電源１５０をコンデンサ１００に接続して基準供給電圧を蓄積させる。またスイッチ１０２は、電流測定部３０による電流測定中にスイッチ制御部３５によりオフとされて電源１５０をコンデンサ１００から切断する。これにより、コンデンサ１００は、電流測定中には蓄積した電圧をほとんど放電することなく補正部１４０へ入力することができる。抵抗１０４は、スイッチ１０２のコンデンサ１００側の端部とコンデンサ１００の基準供給電圧出力側の端部との間に接続される。

電流供給部１１０は、電流測定部３０による電流測定中に、コンデンサ１００の基準供給電圧を補正部１４０を介して入力し、入力端子２５の端子電圧をスイッチ１７０およびボルテージフォロア１７２を介して入力する。そして、電流供給部１１０は、電流測定部３０による電流測定中に、コンデンサ１００に蓄積された基準供給電圧および入力端子２５の端子電圧に基づく電流を電子デバイス２０に供給する。

電流供給部１１０は、差分増幅器１１２と、抵抗１１３と、抵抗１１４と、ボルテージフォロア１１６と、抵抗１１８と、コンデンサ１１９とを含む。差分増幅器１１２は、本発明に係る第１差分増幅器の一例であり、補正部１４０を介して入力された基準供給電圧から端子電圧を引いた差を増幅して、基準供給電圧に加えた電圧を出力する。より具体的には、差分増幅器１１２は、端子電圧が基準供給電圧より低い場合に、基準供給電圧から端子電圧を引いた差を増幅した結果得られる正の電圧を基準供給電圧に加えた電圧を出力する。また、端子電圧が基準供給電圧より高い場合に、基準供給電圧から端子電圧を引いた差を増幅した結果得られる負の電圧を基準供給電圧に加えた電圧を出力する。抵抗１１３および抵抗１１４は、差分増幅器１１２の増幅率を定める。より具体的には、抵抗１１３の抵抗値をＲｉ、抵抗１１４の抵抗値をＲｆとすると、増幅率ＧはＲｆ／Ｒｉとなる。なお、当該増幅率は、入力端子２５の端子電圧の低下量を小さくするためには、１倍以上であることが望ましい。

ボルテージフォロア１１６は、正入力が差分増幅器１１２の出力に接続され、負入力がボルテージフォロア１１６の出力に接続された差分演算器である。ボルテージフォロア１１６は、入力電圧および出力電圧に応じて出力電圧を変化させることにより入力電圧を安定化させた出力電圧を出力する。抵抗１１８は、差分増幅器１１２の出力と入力端子２５との間に接続され、差分増幅器１１２の出力電圧および入力端子２５の端子電圧の差に応じた供給電流を入力端子２５に供給する。コンデンサ１１９は、抵抗１１８の入力端子２５側の端部とグランドとの間に接続され、抵抗１１８を介して入力端子２５に供給される電流を安定化させる。

電流測定部１２０は、本発明に係る第１電流測定部の一例であり、電流供給部１１０が電子デバイス２０に供給した供給電流を測定する。電流測定部１２０は、差分演算器１２２と、測定部１２４と、電圧源１２６と、ローパスフィルタ１２８と、差分増幅器１３０と、測定部１３２とを含む。差分演算器１２２は、ボルテージフォロア１１６と入力端子２５との間に接続され、抵抗１１８における差分増幅器１１２側の出力電圧から抵抗１１８における入力端子２５側の端子電圧を減じた差分電圧を出力する。測定部１２４は、差分電圧に基づいて供給電流を測定する。より具体的には、抵抗１１８の抵抗値をＲｍ、差分電圧をＶｉｍとすると、測定部１２４は、ＡＤコンバータ等により差分電圧Ｖｉｍを測定し、抵抗値Ｒｍで割ることにより供給電流Ｉｄｄｑ（＝Ｖｉｍ／Ｒｍ）を算出する。

電圧源１２６、差分増幅器１３０、測定部１３２、およびローパスフィルタ１２８は、電子デバイス２０への供給電流Ｉｄｄｑを測定部１２４より高精度に測定するために設けられる。電圧源１２６は、例えば試験制御部９０により設定されたデジタルの電圧設定値をアナログの電圧に変換するＤＡコンバータを含み、試験制御部９０により予め設定された測定用基準電圧を出力する。差分増幅器１３０は、差分演算器１２２が出力する差分電圧および電圧源１２６が出力する測定用基準電圧の差を増幅した差分増幅電圧を出力する。測定部１３２は、差分増幅器１３０が出力する差分増幅電圧に基づいて供給電流を測定する。ローパスフィルタ１２８は、電圧源１２６および差分増幅器１３０の間に接続され、電圧源１２６が出力する測定用基準電圧を安定化させる。

例えば、静止時に電子デバイス２０が受け取る電流Ｉｄｄｑの理論値が２０ｍＡである場合において、測定部１２４を用いて１μＡ単位で供給電流Ｉｄｄｑを測定する場合、測定部１２４は、差分演算器１２２の電圧を１５ビット以上のデジタル値として測定する必要がある。なぜなら、２０ｍＡ／１μＡ＝２０，０００であり、２^１４＜２０，０００＜２^１５であるからである。

そこで、電流測定装置１０は、高精度で供給電流を測定する場合において、予め測定用基準電圧Ｖｒｅｆを電圧源１２６から出力させる。電流測定装置１０は、このＶｒｅｆが差分演算器１２２が出力する電圧より小さくなるように、理論値よりやや小さい電流Ｉｄｄｑに対応して差分演算器１２２が出力する電圧と略同一の電圧を電圧源１２６を設定する。

差分増幅器１３０は、差分演算器１２２の出力電圧Ｖｉｍ１と測定用基準電圧Ｖｒｅｆとの差分の電圧Ｖｉｍ２（＝Ｖｉｍ１−Ｖｒｅｆ）をＮ倍に増幅した電圧を出力する。測定部１３２は、差分増幅器１３０が出力する電圧を測定することにより、差分演算器１２２の出力電圧を直接測定する場合と比較して少ないビット数のＡＤコンバータを用いて精確に供給電流Ｉｄｄｑを測定することができる。

例えば、静止時に電子デバイス２０が受け取る電流Ｉｄｄｑの理論値が２０ｍＡであり、実際の電流値の相違が±１ｍＡである場合において、Ｖｒｅｆ＝１９ｍＡとすれば、差分増幅器１３０は、差分の電流ΔＩｄｄｑ＝０〜２ｍＡに対応する差分増幅電圧を出力する。したがって、測定部１３２を用いて１μＡ単位で供給電流Ｉｄｄｑを測定する場合、測定部１３２は、差分増幅器１３０の電圧を１２ビットのデジタル値として測定すればよい。なぜなら、２ｍＡ／１μＡ＝２，０００であり、２^１１＜２，０００＜２^１２であるからである。

また、電子デバイス２０の個体による供給電流の差ΔＩｄｄｑを、供給電流Ｉｄｄｑの理論値の１０％とすると、電圧源１２６は、Ｉｄｄｑの１０％に相当する電圧単位の分解能で測定用基準電圧Ｖｒｅｆを出力できればよい。そして、電圧源１２６の設定分解能に測定部１３２の測定分解能を乗じた値が、Ｉｄｄｑを測定単位（例えば１μＡ）で割った値以上となっていればよい。

また、複数の電子デバイス２０を測定して供給電流の差ΔＩｄｄｑを取得する場合には、電圧源１２６による測定用基準電圧Ｖｒｅｆの誤差は相殺されるので、正確なΔＩｄｄｑが得られる。

そして、電圧源１２６が出力する測定用基準電圧Ｖｒｅｆは測定期間中変化しないので、電圧源１２６と差分増幅器１３０との間にローパスフィルタ１２８を設けることで、差分増幅器１３０および測定部１３２の間にローパスフィルタを設けてノイズを低減するのと比較してより短い測定期間で精確な電流値を得ることができる。

補正部１４０は、差分演算器１２２が出力する差分電圧に応じた補正電圧をコンデンサ１００の基準供給電圧に加えることにより、基準供給電圧を補正する。これにより、電子デバイス２０が受け取る電流Ｉｄｄｑが電子デバイス２０の端子電圧Ｖｄｄに依存する場合において、電子デバイス２０の端子電圧を補正しより精確な電流Ｉｄｄｑを測定することができる。本実施形態において、差分電圧に応じて基準供給電圧を補正する電流測定装置１０の動作モードを、電圧補正モードと示す。また、補正部１４０は、電圧調整部１６０が出力する電圧に応じて電流供給部１１０内の差分増幅器１１２に供給する基準供給電圧を調整する。

補正部１４０は、スイッチ１４１と、抵抗１４２と、コンデンサ１４３と、スイッチ１４４と、加算器１４５と、コンデンサ１４６と、抵抗１４７と、スイッチ１４８とを含む。スイッチ１４１は、差分演算器１２２の出力と、加算器１４５の入力との間に接続される。スイッチ１４１は、電流測定時に差分電圧に基づく補正電圧を基準供給電圧に加える補正を行う場合にスイッチ制御部３５によりオンとされ、差分演算器１２２の差分電圧を加算器１４５に供給する。一方、当該補正を行わない場合、電流測定中にスイッチ制御部３５によりオフとされる。抵抗１４２は、スイッチ１４１と加算器１４５との間に接続される。

コンデンサ１４３は、加算器１４５の入力とグランドとの間に接続され、コンデンサ１００と同様にして差分演算器１２２の差分電圧を安定化して加算器１４５に供給する。より具体的には、上記の補正を行う場合において、スイッチ制御部３５は、静止電流試験中にスイッチ１４１をオン、スイッチ１４４をオフとし、差分演算器１２２の差分電圧をコンデンサ１４３に蓄積させる。そして、スイッチ制御部３５は、電流測定部１２０が電子デバイス２０への供給電流を測定する前にスイッチ１４１をオフとする。これによりコンデンサ１００は、蓄積した差分電圧を加算器１４５に供給することができる。

スイッチ１４４は、スイッチ１４１の加算器１４５側の端部とグランドとの間に接続される。抵抗１４２は、上記の補正を行う場合にスイッチ制御部３５によりオフとされる。一方、当該補正を行わない場合にスイッチ制御部３５によりオンとされ、加算器１４５の入力を０Ｖとして基準供給電圧の補正を行わない。

加算器１４５は、上記の補正を行う場合において、差分演算器１２２により出力され、コンデンサ１４３に蓄積された差分電圧を予め定められた増幅率で増幅して基準供給電圧に加え、補正された基準供給電圧として差分増幅器１１２へ供給する。これにより、電流供給部１１０は、電流測定中に、補正部１４０により補正された基準供給電圧と、入力端子２５の端子電圧とに基づく電流を電子デバイス２０に供給することができる。
また、加算器１４５は、電圧調整部１６０が出力する電圧を更に基準供給電圧に加えることにより、基準供給電圧を調整する。

コンデンサ１４６は、加算器１４５および差分増幅器１１２の間の配線とグランドとの間に接続され、加算器１４５の出力電圧を蓄積して、電流測定中に蓄積した電圧を差分増幅器１１２に供給する。スイッチ１４８は、加算器１４５および差分増幅器１１２の間の配線上における加算器１４５の出力とコンデンサ１４６との間に設けられる。スイッチ１４８は、スイッチ制御部３５により制御され、静止電流試験による電流測定開始から予め定められた期間の間加算器１４５の出力にコンデンサ１４６を接続して加算器１４５の出力電圧を蓄積させる。そして、当該予め定められた期間の経過後に加算器１４５の出力およびコンデンサ１４６の間を切断し、コンデンサ１４６に蓄積された電圧を差分増幅器１１２に供給させる。抵抗１４７は、スイッチ１４８とコンデンサ１４６との間に接続される。

なお、上記の補正等を行わない電流測定装置１０においては、補正部１４０を有しない構成とし、コンデンサ１００を差分増幅器１１２に直接接続しても良い。

電圧調整部１６０は、加算器１４５の入力に接続される。そして、電圧調整部１６０は、電流測定中にコンデンサ１００に蓄積された基準供給電圧に試験制御部９０により予め設定されたオフセット電圧を加えて、補正部１４０を介して電流供給部１１０に供給する。本実施形態に係る電圧調整部１６０は、電流測定前はオフセット電圧を０Ｖとし、電流測定中はオフセット電圧を正の値とすることにより、電流測定中における端子電圧を、電流測定前の端子電圧と比較し高くする。これにより電圧調整部１６０は、静止電流試験前における電子デバイス２０内部の論理の設定期間（セットアップ期間）中の端子電圧を、静止電流試験中と比較しより低い値とすることができ、セットアップ期間に電子デバイス２０が発熱して高いリーク電流が測定されるのを防ぐことができる。本実施形態において、電流測定中における端子電圧を電流測定前と比較し高くする電流測定装置１０の動作モードを、電圧可変モードと呼ぶ。

電圧調整部１６０は、電圧源１６２と、スイッチ１６３と、抵抗１６４と、コンデンサ１６５と、スイッチ１６６とを含む。電圧源１６２は、例えばＤＡコンバータであり、試験制御部９０からの設定に応じたオフセット電圧を出力する。スイッチ１６３は、電圧源１６２および加算器１４５の間の配線上に設けられ、スイッチ制御部３５により制御される。電圧源１６２は、スイッチ１６３および加算器１４５の間の配線と、グランドとの間に設けられ、スイッチ制御部３５により制御される。

コンデンサ１６５は、スイッチ１６３および加算器１４５の間の配線とグランドとの間に接続され、スイッチ１６３がオンの間オフセット電圧を蓄積し、スイッチ１６３がオフとなった状態においても当該オフセット電圧を加算器１４５へ供給し続ける。抵抗１６４は、スイッチ１６３および加算器１４５の間の配線におけるスイッチ１６３とコンデンサ１６５の間に設けられる。

以上に示した電圧調整部１６０は、静止電流試験前にはスイッチ１６３がオフ、スイッチ１６６がオンとされる。これにより、加算器１４５は、電圧０Ｖが供給される。これにより、静止電流試験前には、加算器１４５は、基準供給電圧にオフセット電圧を加えずに電流供給部１１０へ出力することができる。一方、静止電流試験中は、スイッチ１６３がオン、スイッチ１６６がオフとされる。これにより加算器１４５は、基準供給電圧にオフセット電圧を加えて電流供給部１１０へ出力することができる。また、静止電流試験の開始から予め定められた期間の経過後は、スイッチ１６３はオフとされてもよい。これにより、コンデンサ１６５は、蓄積したオフセット電圧を安定して加算器１４５に供給することができる。

測定無効検出部１８０は、差分演算器１２２が出力する差分電圧を入力し、電流測定中に、電流測定部１２０が測定した供給電流が、予め設定されたしきい値電流より大きくなった場合に、当該電流測定が無効であることを検出する。測定無効検出部１８０は、電圧源１８２と、差分演算器１８４と、無効記録部１８６とを含む。電圧源１８２は、当該しきい値電流に対応する電圧を出力する。差分演算器１８４は、電圧源１８２の電圧から、供給電流に応じて差分演算器１２２が出力する差分電圧を減じる。無効記録部１８６は、電流測定中に、差分演算器１８４の出力電圧が負となった場合に、当該電流測定は無効であることを記録し、試験制御部９０へ通知する。

スイッチ１７０は、電流測定部４０内のスイッチ１５２と入力端子２５との間の配線と、差分増幅器１１２との間に設けられる。より具体的には、スイッチ１７０は、電流測定部４０内に存在するスイッチ１５２の入力端子２５側の端子と、差分増幅器１１２との間に設けられたボルテージフォロア１７２との間に設けられる。スイッチ１７４は、抵抗１１８の入力端子２５側の端部と、入力端子２５との間に設けられる。

電流測定部４０は、電源１５０と、スイッチ１５２と、コンデンサ６０と、抵抗７０と、電流測定部１５５とを有する。電源１５０は、動作電流試験中に電子デバイス２０に電流を供給する。また、電源１５０は、静止電流試験における電流測定前に、基準供給電圧をコンデンサ１００および入力端子２５に供給する。スイッチ１５２は、静止電流測定中に電源１５０をコンデンサ１００および入力端子２５から切断する。コンデンサ６０は、電源１５０およびスイッチ１５２の間の配線と、グランドとの間に接続され、電子デバイス２０の動作により電流Ｉｄｄが大きく変動した場合において入力端子２５の端子電圧が低下するのを防ぐ。抵抗７０は、コンデンサ６０とスイッチ１５２との間の配線上に設けられ、スイッチ１５２がオンとなっている間に電源１５０の出力電圧と入力端子２５の端子電圧との差に応じた電流を電子デバイス２０へ流す。

電流測定部１５５は、本発明に係る第２電流測定部の一例であり、抵抗７０の両端の電圧を入力し、電源１５０が入力端子２５に対して供給する電流を測定する。すなわち例えば、電流測定部１５５は、抵抗１１８の両端の電圧に基づいて電流を測定する電流測定部１２０と同様にして、抵抗７０の両端の電位差に基づいて電子デバイス２０の動作電流試験中に電子デバイス２０に供給された電流を測定する。

以上に示した電流測定装置１０において、試験制御部９０は、次に示すように電子デバイス２０の動作電流試験および静止電流試験を制御する。電子デバイス２０が動作中に受け取る動作電流を測定する動作電流試験において、試験制御部９０は、スイッチ制御部３５を制御してスイッチ１５２をオンとし、スイッチ１７０およびスイッチ１７４をオフとして、電源１５０が入力端子２５に対して供給する電流を電流測定部１５５により動作電流として測定させる。

一方、電子デバイス２０が静止中に受け取る静止電流を測定する静止電流試験において、試験制御部９０は、静止電流試験のセットアップ期間中にスイッチ制御部３５を制御してスイッチ１５２、スイッチ１７０、スイッチ１７４、スイッチ１０２、およびスイッチ１４８をオンとして、電源１５０から供給する基準供給電圧をコンデンサ１００およびコンデンサ１４６に蓄積させると共に、電子デバイス２０に供給する。そして、電流測定を開始すると、試験制御部９０は、スイッチ制御部３５を制御してスイッチ１５２をオフとし、スイッチ１７０およびスイッチ１７４をオンとし、スイッチ１０２をオフとして、コンデンサ１００に蓄積された基準供給電圧および端子電圧に基づいて電子デバイス２０に供給された電流を電流測定部１２０により静止電流として測定させる。なお、試験制御部９０は、電流測定の開始から予め定められた期間の経過後に、スイッチ１４８をオフとし、コンデンサ１４６に蓄積された補正後の基準供給電圧および端子電圧に基づいて電子デバイス２０に供給された電流を静止電流として測定させてもよい。

以上に示した電流測定装置１０によれば、コンデンサ１００及び／又はコンデンサ１４６に蓄積された基準供給電圧および端子電圧の差に基づく電流を電子デバイス２０に供給することができ、ノイズ電流を低減させることができる。また、電流測定部１２０により電子デバイス２０への供給電流を精度良く測定することができる。また、電子デバイス２０に供給した電流に応じて基準供給電圧を補正することができ、電圧に応じてリーク電流が変化する電子デバイス２０に対し安定した電圧を供給することができる。また、静止電流試験のセットアップ期間中の端子電圧を電流測定中と比較して低くすることにより、電子デバイス２０の温度上昇を防ぐことができる。

図３は、本実施形態に係るスイッチ１５２の構成を示す。スイッチ１５２は、電源１５０と入力端子２５の間の配線、および、スイッチ１０２におけるコンデンサ１００が接続されていない端部および電源１５０の間の配線の接点と、電源１５０の出力端子との間に設けられる。スイッチ１５２は、両端の間にトランジスタ２００と、トランジスタ２１０とを直列に有する。トランジスタ２００は、電源１５０の出力端子と上記の接点との間に設けられ、オフとなった場合に、電源１５０の出力端子側から接点側への電流を遮断する。一方、オフとなった場合においても逆方向の電流はある程度流れ得る。トランジスタ２１０は、電源１５０の出力端子と上記の接点との間に設けられ、オフとなった場合に、接点側から電源１５０の出力端子側への電流を遮断する。一方、オフとなった場合においても逆方向の電流はある程度流れ得る。

以上に示したスイッチ１５２によれば、静止電流試験中に電流測定部４０との間で電流が流れるのを双方向について防ぐことができ、電子デバイス２０への供給電流を精度良く測定することができる。なお、スイッチ１７４は、スイッチ１５２と同様の構成を採ってもよい。この場合、動作電流試験中に電流測定部３０との間で電流が流れるのを双方向について防ぐことができる。

図４は、本実施形態に係る電流測定装置１０の第１の動作例を示す。第１の動作例は、電子デバイス２０に供給された供給電流に応じた基準供給電圧の補正を行わず、高速に試験を行う高速モードの動作を示す。

静止電流試験は、電子デバイス２０の供給電流を測定する準備を行う測定準備期間（セットアップ期間）Ｔ１、電子デバイス２０の静止時における供給電流Ｉｄｄｑを測定する電流測定期間Ｔ２、および復元期間Ｔ３に分けられる。

測定準備期間Ｔ１において、試験制御部９０は、スイッチ１７０（Ｓ１ａ）、スイッチ１７４（Ｓ１ｂ）、スイッチ１５２（Ｓ２ａ）、スイッチ１０２（Ｓ２ｂ）、およびスイッチ１４８（Ｓ５）をオンとする。これにより、電流測定部４０から出力される電圧が電子デバイス２０に供給されると共に、コンデンサ１００に蓄積される。本動作例においては基準供給電圧の補正を行わないため、静止電流試験の期間中スイッチ１４１（Ｓ４）はオフとされ、スイッチ１４４はオンとされる。また、本動作例においては電圧可変モードの動作を行わないので、静止電流試験の期間中スイッチ１６３（Ｓ３）はオフとされスイッチ１６６はオンとされる。この結果、電圧調整部１６０から出力されるオフセット電圧Ｖｏｆｆは０Ｖとなる。

測定準備期間Ｔ１において、電流測定装置１０は、静止電流試験の対象となる静止状態とするように電子デバイス２０に対して試験信号列を供給する。この動作に伴って電子デバイス２０が消費する電流Ｉｄｄが変化する。これに対し電流測定部４０は、電子デバイス２０が消費した電流に応じた電流Ｉｓを入力端子２５に供給し、端子電圧Ｖｄｄを安定化させる。

電子デバイス２０のセットアップが完了すると、電流測定期間Ｔ２が開始される。電流測定期間Ｔ２の開始時に、スイッチ１５２（Ｓ２ａ）、スイッチ１０２（Ｓ２ｂ）、およびスイッチ１４８（Ｓ５）は切断される。電流供給部１１０は、コンデンサ１００およびコンデンサ１４６に蓄積された基準供給電圧と入力端子２５の端子電圧との差に基づく電流を入力端子２５に供給することができる。

電流測定部１２０内の測定部１２４及び／又は測定部１３２は、電流測定期間Ｔ２内の所定のタイミング、すなわち例えばスイッチ１５２（Ｓ２ａ）、スイッチ１０２（Ｓ２ｂ）、およびスイッチ１４８（Ｓ５）を切断してから予め定められた期間の経過後において、内部のＡＤコンバータから出力される電圧を測定する。そして、測定した電圧に基づいて、電子デバイス２０に供給された静止電流の電流値を取得する。

そして、復元期間Ｔ３において、スイッチ１５２（Ｓ２ａ）、スイッチ１０２（Ｓ２ｂ）、およびスイッチ１４８（Ｓ５）は再びオンとされ、電流測定部４０から電子デバイス２０に対する電流の供給が再開される。

以上において、電流測定部３０からの電流供給を開始すると、コンデンサ１００に蓄積した基準供給電圧と比較し入力端子２５の端子電圧が電圧ΔＶ１だけ低下し得る。ここで、電子デバイス２０の種類によっては、電源電圧が低下すると自動的にリセット動作を行って内部を初期化する機能を有する場合がある。このような電子デバイス２０の試験においては、電流測定期間Ｔ２中に大きな電流が流れると、端子電圧Ｖｄｄがリセットの基準となるしきい値電圧より低下し、初期化される。この場合、例えば電子デバイス２０が受け取る電流Ｉｄｄｑが低下し、不良品を誤ってパスと判断してしまったり、試験の対象となる電子デバイス２０の内部状態とは異なる状態で測定を行ってしまう等の問題が生じる。

そこで、測定無効検出部１８０は、電流測定期間Ｔ２中に、電流測定部１２０が測定した供給電流が、予め設定されたしきい値電流より大きくなった場合に、当該電流測定が無効であることを検出する。そして、測定無効検出部１８０は、電流測定が無効であることを検出した場合に、スイッチ１５２（Ｓ２ａ）をオンとして電源１５０から電子デバイス２０に電流を供給させる。ここで、測定無効検出部１８０は、差分演算器１２２が出力する測定電圧Ｖｉｍと電圧源１８２が出力するしきい値電圧とを比較することにより、供給電流がしきい値電流より大きくなったことを検出する。電流測定の無効を検出した場合の動作を図４中の破線により示す。
これにより、入力端子２５がリセットの基準となるしきい値電圧より低下する前に電流測定部４０から電子デバイス２０に電流を供給させることができ、電子デバイス２０がリセットされるのを防ぐことができる。

図５は、本実施形態に係る電流測定装置１０の第２の動作例として、電圧補正モードの動作を示す。

まず、電圧補正モードの原理を示す。
電子デバイス２０が受け取る電流が端子電圧に依存する場合、端子電圧Ｖｄｄが変わると測定部１２４または測定部１３２により測定される静止電流も変化してしまう。

より具体的には、コンデンサ１００に蓄積される理想の端子電圧をＶｓ、実際の端子電圧をＶｄｄとし、電子デバイス２０の静止電流のうち、端子電圧Ｖｄｄに依存しない電流をＩｄｄ１、端子電圧Ｖｄｄに依存する電流をＩｄｄ２とし、電子デバイス２０における端子電圧Ｖｄｄに依存する回路の等価抵抗をＲＬとすると、以下の式が成立する。

（式１） (Va − Vb) = Vs・(1+G) − Vdd・(1+G)

ただし、Ｖａは抵抗１１８における差分増幅器１１２側の端部の電圧であり、Ｖｂは抵抗１１８における入力端子２５側の端部の電圧である。また、Gは差分増幅器１１２の増幅率であり、抵抗１１４の抵抗値Rfおよび抵抗１１３の抵抗値RiからG=Rf/Riにより求められる。

ここで、式１の左辺は、以下の式２の様に変形することができる。

（式２） (Va − Vb) = Rm・(Idd1 + Idd2) = Rm・(Idd1 + Vdd / RL)

式１の左辺を式２により変形し、Ｖｄｄについて解くと、以下の式が得られる。

（式３） Vdd = Vs・(1+G)・X1 − Idd1・Rm・X1
X1 = RL / (Rm + RL・(1+G))

ここで、電子デバイス２０が受け取る電流Ｉｄｄが完全に電圧依存である場合、例えばＶｓ＝１Ｖ、Ｉｄｄ１＝０Ａ、Ｉｄｄ２＝１０ｍＡ、Ｒｍ＝２００Ω、Ｇ＝５０とすると、ＲＬは１００Ω（＝１Ｖ／１０ｍＡ）となる。これらを式３に代入すると、Ｖｄｄ＝０．９６２Ｖとなり、３８ｍＶの電圧降下が発生することが分かる。したがって、端子電圧が理想値１Ｖの場合測定電流は１０ｍＡ（＝Ｖｓ／ＲＬ）となるのに対し、実際には測定電流９．６２ｍＡ（＝Ｖｄｄ／ＲＬ）が計測されてしまう。

そこで、電圧補正モードにおいては、差分演算器１２２が出力する差分電圧に応じた補正電圧を基準供給電圧に加える補正を行う。より具体的には、加算器１４５は、差分演算器１２２の差分電圧を１／Ｎ２倍して基準供給電圧Ｖｓに加える補正を行う。このＮ２の設定方法を以下に示す。

式１に当該補正を加えると、以下の式が得られる。

（式４） (Va − Vb) = (Vs + (Vs-Vb) / N2)・(1+G) − Vdd・(1+G)

式４をＶｄｄについて解くと、以下の式が得られる。

（式５） Vdd = Vs − (Va − Vb)・(1 − (1+G) / N2)) / (1+G)

式５においてＮ２＝Ｇ＋１とすれば、（Ｖａ−Ｖｂ）すなわちＩｄｄ１およびＩｄｄ２の値に関わらずＶｄｄ＝Ｖｓとなる。したがって、加算器１４５は、差分演算器１２２から出力される差分電圧を差分増幅器１１２の増幅率に１を加えた増幅率により増幅し、基準供給電圧に加える補正を行うことにより、端子電圧を補正することができる。この場合、補正部１４０は、より大きな差分電圧が検出された場合に基準供給電圧をより高くする補正を行い、より小さな差分電圧が検出された場合に基準供給電圧をより小さくする補正を行うこととなる。

次に、上記の補正を行う電圧補正モードの動作について、図４の動作例との相違点を中心に示す。まず、測定準備期間Ｔ１において、電流測定装置１０は、図４の高速モードと同様にセットアップを行う。

電子デバイス２０のセットアップが完了すると、電流測定期間Ｔ２が開始される。電流測定期間Ｔ２の開始時に、スイッチ１５２（Ｓ２ａ）およびスイッチ１０２（Ｓ２ｂ）は切断される。これにより、コンデンサ１００は、蓄積された基準供給電圧を加算器１４５に供給することができる。また、スイッチ１４１（Ｓ４）はオン、スイッチ１４４はオフとされて、コンデンサ１４３に差分電圧が蓄積される。また、スイッチ１４８（Ｓ５）はオンのまま維持される。

次に、所定の期間の経過後にコンデンサ１４３に差分電圧が蓄積されるので、スイッチ１４１（Ｓ４）はオフとされる。これにより、コンデンサ１４３は、蓄積した差分電圧を加算器１４５に供給することができる。

次に、スイッチ１４１（Ｓ４）がオフとされた後、加算器１４５は、コンデンサ１００に蓄積された基準供給電圧に、コンデンサ１４３に蓄積された差分電圧に基づく補正電圧を加えた電圧を、補正後の基準供給電圧として出力する。そして、所定の期間の経過後にコンデンサ１４６に補正後の基準供給電圧が蓄積されるので、スイッチ１４８（Ｓ５）はオフとされる。これにより、コンデンサ１４６は、蓄積した補正後の基準供給電圧を差分増幅器１１２に供給することができる。

電流供給部１１０は、コンデンサ１４６に蓄積された補正後の基準供給電圧と入力端子２５の端子電圧との差に基づく電流を入力端子２５に供給する。これにより、電流供給部１１０は、入力端子２５の端子電圧を、コンデンサ１００に蓄積された理想の電圧Ｖｓと略一致させることができる。

以下、図４の動作例と同様にして、電流値を測定し、復元期間Ｔ３の動作を行う。また、本動作例においても、測定無効検出部１８０による測定の無効検出を行う。

以上に示した電圧補正モードによれば、差分電圧に応じた補正電圧を基準供給電圧に加えることにより、入力端子２５の端子電圧を理想値に近づけた状態で静止電流を測定することができる。これにより、端子電圧に依存して消費電流が変化する電子デバイス２０の静止電流を適切に測定することができる。

なお、電圧補正モードにおいては、コンデンサ１４３およびコンデンサ１４６への電圧の蓄積を行うので、高速モードと比較し電流測定期間Ｔ２が長くなりうる。このような電流測定装置１０においては、電子デバイス２０の特性により高速モードおよび電圧補正モードを使い分けることが好ましい。

また、コンデンサ１００、コンデンサ１４６、コンデンサ１４３、およびコンデンサ１６５の容量は、それぞれに対応するスイッチ１０２、スイッチ１４８、スイッチ１４１、およびスイッチ１６３の最大オフ時間、これらのスイッチがオフとなった状態におけるコンデンサからのリーク電流、および、許容される電圧変動に基づいて定められてよい。一例としてコンデンサ１００の容量は、スイッチ１０２の最大オフ時間が１ｍｓ、スイッチ１０２がオフとなった状態におけるコンデンサ１００からのリーク電流が１ｎＡ、許容される電圧変動が１０μＶの場合、１ｎＡ×１ｍｓ／１０μＶ＝０．１μＦとする。

図６は、本実施形態に係る電流測定装置１０の第３の動作例として、電圧可変モードの動作を示す。本図の動作は、以下に示す点を除き図４の動作と略同様であるから、相違点を除き説明を省略する。

まず、測定準備期間Ｔ１において、試験制御部９０は、電流測定中に電子デバイス２０に供給する理想の電圧と比較し予め定めたオフセット電圧Ｖｏｆｆだけ低い基準供給電圧Ｖｓを電流測定部４０から出力させる。この基準供給電圧Ｖｓは、測定準備期間Ｔ１中において電流測定装置１０が電子デバイス２０の設定を行える範囲で定められる。これにより、コンデンサ１００は、当該基準供給電圧Ｖｓを蓄積する。

電子デバイス２０のセットアップが完了すると、電流測定期間Ｔ２が開始される。電流測定期間Ｔ２の開始時に、スイッチ１５２（Ｓ２ａ）およびスイッチ１０２（Ｓ２ｂ）は切断される。これにより、コンデンサ１００は、蓄積された基準供給電圧Ｖｓを加算器１４５に供給することができる。

次に、所定の期間の経過後に、試験制御部９０は、電圧調整部１６０から上記のオフセット電圧Ｖｏｆｆを出力させる。この結果加算器１４５は、コンデンサ１００に蓄積された基準供給電圧Ｖｓにオフセット電圧Ｖｏｆｆを加えた調整後の基準供給電圧Ｖｓ＋Ｖｏｆｆを出力する。これに伴い、入力端子２５の端子電圧は電圧Ｖｓ＋Ｖｏｆｆに近づくように上昇する。ここで、試験制御部９０は、電圧調整部１６０が出力するオフセット電圧を０Ｖから最終値Ｖｏｆｆに直接変化させるのに代えて、０Ｖから最終値Ｖｏｆｆまで段階的に上昇させても良い。なお、抵抗１６４およびコンデンサ１６５は、オフセット電圧を緩やかに上昇させるべく抵抗値および容量が設定されてもよい。

次に、所定の期間の経過後に、試験制御部９０は、スイッチ１４８（Ｓ５）をオフとする。これにより、コンデンサ１４６は、蓄積した基準供給電圧Ｖｓ＋Ｖｏｆｆを差分増幅器１１２に供給することができる。

以下、図４の動作例と同様にして、電流値を測定し、復元期間Ｔ３の動作を行う。この復元においては、電圧調整部１６０は、オフセット電圧を０Ｖに戻すことにより、電子デバイス２０の端子電圧を低下させる。

本動作例においても、測定無効検出部１８０による測定の無効検出を行う。ここで、電圧可変モードにおいては、電圧調整部１６０からのオフセット電圧を出力した後、端子電圧が上昇し終えるまでの間、電圧上昇に伴ってコンデンサ５０およびコンデンサ１１９の充電が必要となる。このため、電流測定部３０からの供給電流が一時的に増加し、差分演算器１２２の差分電圧が電圧源１８２のしきい値電圧より大きくなり得る。したがって、測定無効検出部１８０は、電圧調整部１６０がオフセット電圧を上昇させてから端子電圧の上昇が終わるまでの間、無効検出を行わない。これを実現するために、測定無効検出部１８０は、スイッチ１４８（Ｓ５）をオフとするまでの間、無効検出を禁止しても良い。

以上に示した動作例によれば、測定準備期間Ｔ１の間の端子電圧を、測定期間Ｔ２の間の端子電圧と比較し低く保つことができる。これにより、セットアップ期間中の電子デバイス２０の動作に伴って電子デバイス２０の温度が上昇し、高い静止電流が測定されてしまうのを防ぐことができる。

なお、上記の電圧可変モードは、高速モード及び／又は電圧補正モードと共に用いられても良い。この場合、スイッチ１４１（Ｓ４）は、端子電圧が上昇を終えて安定した後、スイッチ１４８（Ｓ５）をオフとする前にオフとされ、電流測定時の端子電圧に応じた補正電圧をコンデンサ１４３から供給させる。

図７は、本実施形態に係る電流測定装置１０のノイズ低減効果をシミュレーションした結果を示す。図７は、コンデンサ５０を１μＦとした場合における、特許文献１の構成によるノイズゲイン（ＯＬＤ（従来））と、本実施形態における高速モードの電流測定部３０のノイズゲイン（ＮＥＷ（本実施形態））を示す。

従来の構成においては、差分演算器の出力と電子デバイス２０との間に並列に設けられた抵抗およびコンデンサを、２００Ω、０．０１μＦとし、当該抵抗およびコンデンサから電子デバイス２０までの間に更に設けられた抵抗を５Ωとした。従来の構成においては、電圧源のノイズが差分演算器の出力のノイズと共に差分演算器から出力される。

一方、本実施形態の構成においては、コンデンサ１００を０．１μＦ、抵抗１１３を１ＫΩ、抵抗１１４を４０ＫΩ、抵抗１１８を２００Ω、コンデンサ１１９を０．１μＦ、スイッチ１７４のオン時の抵抗値を０．１Ωとした。本実施形態の構成においては、コンデンサ１００の電圧はノイズを有さず、ボルテージフォロア１７２および差分増幅器１１２にノイズが発生する。そして、ボルテージフォロア１７２のノイズはＧ（＝Ｒｆ／Ｒｉ＝４０）倍、差分増幅器１１２のノイズは１＋Ｇ（＝４１）倍されて出力される。また、抵抗１１３の抵抗値Ｒｉ、および抵抗１１４の抵抗値Ｒｆについては、Ｒｆ／Ｒｉが大きいことから、Ｒｉのノイズが支配的となる。また、抵抗１１８の抵抗値Ｒｍのノイズは増幅されない。

以上の条件の下、従来の構成および本実施形態の構成により生じるノイズゲインをシミュレーションした結果を図７に示す。なお、本シミュレーションにおいては、電流測定中における電子デバイス２０の抵抗値を１００Ωとした。また、差分演算器１２２の出力を、１０ＫＨｚ以下の帯域を通過させるローパスフィルタを介して測定部１２４または差分増幅器１３０に供給させることとした。

図７に示した通り、本実施形態に係る電流測定装置１０によれば、従来と比較して、通常発生する１０ＫＨｚ程度以下のノイズに対して供給電流および測定電流に生じるノイズを大幅に低減することができる。

なお、抵抗１１３の抵抗値は、差分増幅器１１２の電圧ノイズを抵抗の熱雑音に換算した値より小さくすることが望ましい。すなわち例えば、差分増幅器１１２の電圧ノイズが５ｎＶ／√Ｈｚの場合、当該電圧ノイズを抵抗の熱雑音に換算すると、以下の抵抗値Ｒｘが求められる。

（式６） Rx = En・En / (4・k・t) = 5nV×5nV / (4×1.38×10^-23×300) = 1.510KΩ
ただし、kはボルツマン定数、tは使用環境における絶対温度を示す。

この場合、抵抗１１３の抵抗値Ｒｉは、上記のＲｘより小さい値であることが望ましい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 電流測定装置
２０ 電子デバイス
２５ 入力端子
３０ 電流測定部
３５ スイッチ制御部
４０ 電流測定部
５０ コンデンサ
６０ コンデンサ
７０ 抵抗
９０ 試験制御部
１００ コンデンサ
１０２ スイッチ
１０４ 抵抗
１１０ 電流供給部
１１２ 差分増幅器
１１３ 抵抗
１１４ 抵抗
１１６ ボルテージフォロア
１１８ 抵抗
１１９ コンデンサ
１２０ 電流測定部
１２２ 差分演算器
１２４ 測定部
１２６ 電圧源
１２８ ローパスフィルタ
１３０ 差分増幅器
１３２ 測定部
１４０ 補正部
１４１ スイッチ
１４２ 抵抗
１４３ コンデンサ
１４４ スイッチ
１４５ 加算器
１４６ コンデンサ
１４７ 抵抗
１４８ スイッチ
１５０ 電源
１５２ スイッチ
１５５ 電流測定部
１６０ 電圧調整部
１６２ 電圧源
１６３ スイッチ
１６４ 抵抗
１６５ コンデンサ
１６６ スイッチ
１７０ スイッチ
１７２ ボルテージフォロア
１７４ スイッチ
１８０ 測定無効検出部
１８２ 電圧源
１８４ 差分演算器
１８６ 無効記録部
２００ トランジスタ
２１０ トランジスタ
５０２ パターン発生部
５０４ 信号入力部
５０６ 電源部
５０８ 判定部

Claims (11)

1. 電子デバイスが入力端子から受け取る電流を測定する電流測定装置であって、
   電流測定中に前記電子デバイスに供給する電圧の基準となる基準供給電圧を蓄積する第１コンデンサと、
   電流測定前に電源を前記第１コンデンサに接続して前記基準供給電圧を蓄積させ、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサから切断する第１スイッチと、
   電流測定中に、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する電流供給部と、
   前記電子デバイスに供給した供給電流を測定する第１電流測定部とを備え、
   前記電流供給部は、
   前記基準供給電圧から前記端子電圧を引いた差を増幅して、前記基準供給電圧に加えた電圧を出力する第１差分増幅器と、
   前記第１差分増幅器の出力と前記入力端子との間に接続され、前記第１差分増幅器の出力電圧および前記端子電圧の差に応じた前記供給電流を前記入力端子に供給する抵抗と
   を有し、
   前記第１電流測定部は、
   前記抵抗における前記第１差分増幅器側の出力電圧から前記抵抗における前記入力端子側の前記端子電圧を減じた差分電圧を出力する差分演算器を有し、
   電流測定中に、前記差分電圧に応じた補正電圧を前記基準供給電圧に加えることにより前記基準供給電圧を補正する補正部を更に備え、
   前記電流供給部は、電流測定中に、前記補正部により補正された前記基準供給電圧および前記端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給し、
   前記第１電流測定部は、
   補正後の差分電圧に基づいて前記供給電流を測定する測定部を有する、
   電流測定装置。
2. 前記補正部は、
   前記差分電圧に応じた前記補正電圧を前記基準供給電圧に加える加算器と、
   前記加算器の出力電圧を蓄積して前記第１差分増幅器に供給する第２コンデンサと
   を有する請求項１に記載の電流測定装置。
3. 前記補正部は、前記加算器の出力と前記第２コンデンサとの間に設けられ、電流測定開始から予め定められた期間の間前記加算器の出力に前記第２コンデンサを接続して前記加算器の出力電圧を蓄積させ、前記予め定められた期間の経過後に前記加算器の出力および前記第２コンデンサの間を切断する第２スイッチを更に有する請求項２に記載の電流測定装置。
4. 電子デバイスが入力端子から受け取る電流を測定する電流測定装置であって、
   電流測定中に前記電子デバイスに供給する電圧の基準となる基準供給電圧を蓄積する第１コンデンサと、
   電流測定前に電源を前記第１コンデンサに接続して前記基準供給電圧を蓄積させ、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサから切断する第１スイッチと、
   電流測定中に、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する電流供給部と、
   前記電子デバイスに供給した供給電流を測定する第１電流測定部と、
   電流測定前に前記基準供給電圧を前記第１コンデンサおよび前記入力端子に供給する電源と、
   電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサおよび前記入力端子から切断する第３スイッチと、
   電流測定中に前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧に予め定められたオフセット電圧を加えて前記電流供給部に供給することにより、電流測定中における前記端子電圧を電流測定前の前記端子電圧と比較し高くする電圧調整部と、
   を備える電流測定装置。
5. 前記第３スイッチは、
   前記電源と前記入力端子の間の配線、および、前記第１スイッチにおける前記第１コンデンサが接続されていない端部および前記電源の間の配線の接点と、前記電源の出力端子との間に設けられ、
   前記電源の出力端子と前記接点との間に、オフとなった場合に、前記電源の出力端子側から前記接点側への電流を遮断する第１トランジスタと、前記接点側から前記電源の出力端子側への電流を遮断する第２トランジスタとを直列に有する、
   請求項４に記載の電流測定装置。
6. 電子デバイスが入力端子から受け取る電流を測定する電流測定装置であって、
   電流測定中に前記電子デバイスに供給する電圧の基準となる基準供給電圧を蓄積する第１コンデンサと、
   電流測定前に電源を前記第１コンデンサに接続して前記基準供給電圧を蓄積させ、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサから切断する第１スイッチと、
   電流測定中に、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する電流供給部と、
   前記電子デバイスに供給した供給電流を測定する第１電流測定部と、
   電流測定前に前記基準供給電圧を前記第１コンデンサおよび前記入力端子に供給する電源と、
   電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサおよび前記入力端子から切断する第３スイッチと、
   前記第３スイッチの前記入力端子側の端子と、前記電流供給部の第１差分増幅器との間に設けられた第４スイッチと、
   前記電流供給部の抵抗の前記入力端子側の端部と、前記入力端子との間に設けられた第５スイッチと、
   前記電源が前記入力端子に対して供給する電流を測定する第２電流測定部と、
   前記電子デバイスが動作中に受け取る動作電流を測定する動作電流試験および前記電子デバイスが静止中に受け取る静止電流を測定する静止電流試験を制御する試験制御部とを備え、
   前記試験制御部は、
   前記動作電流試験において、前記第３スイッチをオンとし、前記第４スイッチおよび前記第５スイッチをオフとし、前記電源が前記入力端子に対して供給する電流を前記第２電流測定部により前記動作電流として測定させ、
   前記静止電流試験において、前記第３スイッチをオフとし、前記第４スイッチおよび前記第５スイッチをオンとし、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記端子電圧に基づいて前記電子デバイスに供給された電流を前記第１電流測定部により前記静止電流として測定させる、
   電流測定装置。
7. 電子デバイスが入力端子から受け取る電流を測定する電流測定装置であって、
   電流測定中に前記電子デバイスに供給する電圧の基準となる基準供給電圧を蓄積する第１コンデンサと、
   電流測定前に電源を前記第１コンデンサに接続して前記基準供給電圧を蓄積させ、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサから切断する第１スイッチと、
   電流測定中に、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する電流供給部と、
   前記電子デバイスに供給した供給電流を測定する第１電流測定部と、
   電流測定中に、前記第１電流測定部が測定した前記供給電流が、予め設定されたしきい値電流より大きくなった場合に、当該電流測定が無効であることを検出する測定無効検出部と、
   を備える電流測定装置。
8. 電流測定前に前記基準供給電圧を前記第１コンデンサおよび前記入力端子に供給する電源と、
   電流測定中に前記電源と前記第１コンデンサおよび前記入力端子から切断する第３スイッチとを更に備え、
   前記測定無効検出部は、前記電流測定が無効であることを検出した場合に、前記第３スイッチをオンとして前記電源から前記電子デバイスに電流を供給させる
   請求項７に記載の電流測定装置。
9. 電子デバイスを試験する試験装置であって、
   電流測定中に前記電子デバイスに供給する電圧の基準となる基準供給電圧を蓄積する第１コンデンサと、
   電流測定前に電源を前記第１コンデンサに接続して前記基準供給電圧を蓄積させ、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサから切断する第１スイッチと、
   電流測定中に、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記電子デバイスの入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する電流供給部と、
   前記電子デバイスに供給した供給電流を測定する第１電流測定部とを備え、
   前記電流供給部は、
   前記基準供給電圧から前記端子電圧を引いた差を増幅して、前記基準供給電圧に加えた電圧を出力する第１差分増幅器と、
   前記第１差分増幅器の出力と前記入力端子との間に接続され、前記第１差分増幅器の出力電圧および前記端子電圧の差に応じた前記供給電流を前記入力端子に供給する抵抗と
   を有し、
   前記第１電流測定部は、
   前記抵抗における前記第１差分増幅器側の出力電圧から前記抵抗における前記入力端子側の前記端子電圧を減じた差分電圧を出力する差分演算器を有し、
   電流測定中に、前記差分電圧に応じた補正電圧を前記基準供給電圧に加えることにより前記基準供給電圧を補正する補正部を更に備え、
   前記電流供給部は、電流測定中に、前記補正部により補正された前記基準供給電圧および前記端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給し、
   前記第１電流測定部は、
   補正後の差分電圧に基づいて前記供給電流を測定する測定部を有する、
   試験装置。
10. 電子デバイスが入力端子から受け取る電流を測定する電流測定方法であって、
    電流測定中に前記電子デバイスに供給する電圧の基準となる基準供給電圧を第１コンデンサに蓄積する基準供給電圧蓄積段階と、
    電流測定前に電源を前記第１コンデンサに接続して前記基準供給電圧を蓄積させ、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサから切断するように第１スイッチを制御する段階と、
    電流測定中に、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する第１電流供給段階と、
    前記電子デバイスに供給した供給電流を電流経路に設けた抵抗の両端に発生する差分電圧に応じた補正電圧を前記基準供給電圧に加える基準電圧補正段階と、
    電流測定中に、補正された基準供給電圧および前記入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する第２電流供給段階と、
    前記電子デバイスに供給した補正後の供給電流を測定する電流測定段階と、
    を備える電流測定方法。
11. 電子デバイスを試験する試験方法であって、
    電流測定中に前記電子デバイスに供給する電圧の基準となる基準供給電圧を第１コンデンサに蓄積する基準供給電圧蓄積段階と、
    電流測定前に電源を前記第１コンデンサに接続して前記基準供給電圧を蓄積させ、電流測定中に前記電源を前記第１コンデンサから切断するように第１スイッチを制御する段階と、
    電流測定中に、前記第１コンデンサに蓄積された前記基準供給電圧および前記電子デバイスの入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する第１電流供給段階と、
    前記電子デバイスに供給した供給電流を電流経路に設けた抵抗の両端に発生する差分電圧に応じた補正電圧を前記基準供給電圧に加える基準電圧補正段階と、
    電流測定中に、補正された基準供給電圧および前記入力端子の端子電圧に基づく電流を前記電子デバイスに供給する第２電流供給段階と、
    前記電子デバイスに供給した補正後の供給電流を測定する電流測定段階と、
    を備える試験方法。

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