JPH01206275A - 高電圧供給装置 - Google Patents
高電圧供給装置Info
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- JPH01206275A JPH01206275A JP63030215A JP3021588A JPH01206275A JP H01206275 A JPH01206275 A JP H01206275A JP 63030215 A JP63030215 A JP 63030215A JP 3021588 A JP3021588 A JP 3021588A JP H01206275 A JPH01206275 A JP H01206275A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/14—Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/62—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using bucking or boosting dc sources
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は一般に半導体素子の特性を測定する半導体測定
装置に関し、特に高ブレークダウン電圧を測定するのに
適した高電圧を出力することのできる高電圧供給装置に
関する。
装置に関し、特に高ブレークダウン電圧を測定するのに
適した高電圧を出力することのできる高電圧供給装置に
関する。
従来、半導体ダイオードなどの被測定デバイス（ＤＵＴ
）のブレークダウン（破壊）電圧を測定するのに、これ
に逆電圧を可変印加して、ブレークダウンによる電流が
所定の値に達したときの印加電圧をブレークダウン電圧
として測定している。
）のブレークダウン（破壊）電圧を測定するのに、これ
に逆電圧を可変印加して、ブレークダウンによる電流が
所定の値に達したときの印加電圧をブレークダウン電圧
として測定している。
このとき電圧印加が長時間にわたると、デバイス内の発
熱によりデバイス自身が破壊される恐れがあるため、印
加電圧はパルス、たとえばパルス幅１齢位の高速パルス
である必要があった。このようなパルスはその波高値が
数十ボルト程度なら容易に実現できる。しかし、ブレー
クダウン電圧が、たとえばＩＫＶもの高電圧であるよう
なデバイスを測定する場合、測定に必要な高速パルスを
発生させることは容易でない。
熱によりデバイス自身が破壊される恐れがあるため、印
加電圧はパルス、たとえばパルス幅１齢位の高速パルス
である必要があった。このようなパルスはその波高値が
数十ボルト程度なら容易に実現できる。しかし、ブレー
クダウン電圧が、たとえばＩＫＶもの高電圧であるよう
なデバイスを測定する場合、測定に必要な高速パルスを
発生させることは容易でない。
このような高電圧のパルスを発生させるのに、スイッチ
ング電源回路をアナログ・フィードバックで制御する方
式、あるいは変成器を用いて昇圧した交流電圧をスライ
ドトランスで制御する方式などが考えられるが、いずれ
も電圧応答速度（周波数応答特性）などに難がある。ま
た、高耐圧のトランジスタを用いたリニア増幅器をアナ
ログ・フィードバックで制御する方式では、応答を速く
するために多量のアイドリング電流が必要とされ、この
ため消費電力が大きくなる。
ング電源回路をアナログ・フィードバックで制御する方
式、あるいは変成器を用いて昇圧した交流電圧をスライ
ドトランスで制御する方式などが考えられるが、いずれ
も電圧応答速度（周波数応答特性）などに難がある。ま
た、高耐圧のトランジスタを用いたリニア増幅器をアナ
ログ・フィードバックで制御する方式では、応答を速く
するために多量のアイドリング電流が必要とされ、この
ため消費電力が大きくなる。
〔発明の目的〕
本発明はＩＫＶ以上の高電圧を出力することのできる装
置を、低消費電力（高効率）、高周波数帯域、低価格で
提供することを目的とする。
置を、低消費電力（高効率）、高周波数帯域、低価格で
提供することを目的とする。
本発明は、ブレークダウン電圧測定に際し、印加電圧に
高速パルス性が必要とされる電圧変化幅は、十数ボルト
であり、他の印加電圧領域では高速性が必要とされない
ということに基づいている。
高速パルス性が必要とされる電圧変化幅は、十数ボルト
であり、他の印加電圧領域では高速性が必要とされない
ということに基づいている。
これは、ブレークダウン頭載では発熱によるデバイス破
壊の可能性があり、高速パルス性が必要とされるが、そ
の最大可変出力波高値は、この領域がわずかな印加電圧
の変化で大幅に電流が変わる領域であることから、一般
に十数ボルトあれば充分であるという測定アプリケーシ
ョン上の理由による。（第４図参照） 本発明の一実施例の高電圧供給装置によれば、高電圧出
力手段（システムコモン上で動作）と、その出力電圧（
フローティングコモン）上で動作するフローティング（
浮動状Ｂ）電源手段とが備えられ、高電圧出力手段は、
たとえばＩＫＶ程度以上の高電圧を出力できるが、高速
性はあまり必要とされない。フローティング電源手段は
、たとえば最大で十数ボルト程度の出力であるが、応答
は高速であり、たとえばｌ ｍｓ幅のパルスを発生する
ことができる。高電圧供給装置の出力（システムコモン
上で動作）はフローティング電源手段内の出力設定手段
によって設定される。出力設定手段を所望の値に設定す
ると、フローティング電源手段の出力はこれに応じてそ
れ自身が持つ応答速度で変化し、該出力はフローティン
グコモン上の比較器によって所定の値と比較される。該
比較器の出力はアイソレータ手段を介して、システムコ
モン上の高電圧出力手段に入力され、これに応じて該高
電圧出力手段の出力、すなわちフローティングコモンの
電位が増減される。一方、またフローティングコモン電
位は加算手段によってシステムコモン電位と加減算され
た後、前記出力設定手段の出力と加減算されて、フロー
ティング電源手段の出力を増減する。この場合、高電圧
出力手段の出力の増減と、フローティング電源手段の出
力の増減とは方向が逆である。このようにして高電圧出
力手段の出力電圧はフローティング電源手段が動作可能
な範囲にとどまるように制御される。
壊の可能性があり、高速パルス性が必要とされるが、そ
の最大可変出力波高値は、この領域がわずかな印加電圧
の変化で大幅に電流が変わる領域であることから、一般
に十数ボルトあれば充分であるという測定アプリケーシ
ョン上の理由による。（第４図参照） 本発明の一実施例の高電圧供給装置によれば、高電圧出
力手段（システムコモン上で動作）と、その出力電圧（
フローティングコモン）上で動作するフローティング（
浮動状Ｂ）電源手段とが備えられ、高電圧出力手段は、
たとえばＩＫＶ程度以上の高電圧を出力できるが、高速
性はあまり必要とされない。フローティング電源手段は
、たとえば最大で十数ボルト程度の出力であるが、応答
は高速であり、たとえばｌ ｍｓ幅のパルスを発生する
ことができる。高電圧供給装置の出力（システムコモン
上で動作）はフローティング電源手段内の出力設定手段
によって設定される。出力設定手段を所望の値に設定す
ると、フローティング電源手段の出力はこれに応じてそ
れ自身が持つ応答速度で変化し、該出力はフローティン
グコモン上の比較器によって所定の値と比較される。該
比較器の出力はアイソレータ手段を介して、システムコ
モン上の高電圧出力手段に入力され、これに応じて該高
電圧出力手段の出力、すなわちフローティングコモンの
電位が増減される。一方、またフローティングコモン電
位は加算手段によってシステムコモン電位と加減算され
た後、前記出力設定手段の出力と加減算されて、フロー
ティング電源手段の出力を増減する。この場合、高電圧
出力手段の出力の増減と、フローティング電源手段の出
力の増減とは方向が逆である。このようにして高電圧出
力手段の出力電圧はフローティング電源手段が動作可能
な範囲にとどまるように制御される。
これによって、特にデバイスの高ブレークダウン電圧の
測定に適した高速パルスを発生することのできる高電圧
供給装置を、低消費電力、高速（高周波数帯域）、低価
格で構成することができる。フローティング電源手段で
はブレークダウン時の出力電流を測定することも可能で
ある。
測定に適した高速パルスを発生することのできる高電圧
供給装置を、低消費電力、高速（高周波数帯域）、低価
格で構成することができる。フローティング電源手段で
はブレークダウン時の出力電流を測定することも可能で
ある。
なお、高電圧出力手段とフローティング電源手段とを個
別に制御し、これらの出力を単に重畳したものを高電圧
供給装置の出力としても良い。
別に制御し、これらの出力を単に重畳したものを高電圧
供給装置の出力としても良い。
第１図は本発明の一実施例の高電圧供給装置を示す図で
ある。高電圧出力手段１００は図の点線で囲まれた部分
に相当する。この回路は電圧モード動作のとき、高電圧
供給装置の出力電圧ｖ０．（システムコモンに対する電
圧）はＤ Ａ Ｃ１０１によって設定され、このとき増
幅器１０５、結合回路１）６、増幅器１）０、電流検出
用抵抗１）７及び増幅器１）１からなるループが働いて
ｖｏを所望の値に設定する。ＤＡＣ１０２は抵抗１）７
を流れる電流の設定または電流制限値の設定を行なうも
ので、正電流設定／制限、負電流設定／制限はそれぞれ
増幅器１０６．１０７によって制御される。これらの詳
しい動作説明はたとえば特開昭５８−１４８５０６号「
複合制御増幅器」を参照されたい。増幅器１０８．１０
９はそれぞれ図中の■６．（フローティング電源手段の
出力ＶＯＦに等しい）がフローティング電源手段１００
の出力電圧範囲を超えて正または負方向に変化しようと
したときにフローティング電源手段１００の動作を制限
し、出力にスパイクノイズが発生するのを防ぐ働きをし
ている。
ある。高電圧出力手段１００は図の点線で囲まれた部分
に相当する。この回路は電圧モード動作のとき、高電圧
供給装置の出力電圧ｖ０．（システムコモンに対する電
圧）はＤ Ａ Ｃ１０１によって設定され、このとき増
幅器１０５、結合回路１）６、増幅器１）０、電流検出
用抵抗１）７及び増幅器１）１からなるループが働いて
ｖｏを所望の値に設定する。ＤＡＣ１０２は抵抗１）７
を流れる電流の設定または電流制限値の設定を行なうも
ので、正電流設定／制限、負電流設定／制限はそれぞれ
増幅器１０６．１０７によって制御される。これらの詳
しい動作説明はたとえば特開昭５８−１４８５０６号「
複合制御増幅器」を参照されたい。増幅器１０８．１０
９はそれぞれ図中の■６．（フローティング電源手段の
出力ＶＯＦに等しい）がフローティング電源手段１００
の出力電圧範囲を超えて正または負方向に変化しようと
したときにフローティング電源手段１００の動作を制限
し、出力にスパイクノイズが発生するのを防ぐ働きをし
ている。
フローティング電源手段１００の出力電圧が制限範囲内
である場合の高電圧供給装置の動作を第２図を用いて説
明する。Ｄ Ａ Ｃ１０１によってＶ。、の設定（たと
えば正値）が行なわれると、フローティングコモンに対
するフローティング電源手段の出力Ｖ。Ｆはフローティ
ング電源手段自身の持つ応答速度で急速に立上る。この
ときＶＣＦはフローティングコモン上のウィンドーコン
パレータ１）３によって、たとえばフローティングコモ
ン電位＋〇、６Ｖ、−０，６Ｖとそれぞれ比較され、こ
の場合、コンパレータ１）３はＵＰ信号を発生する。こ
のＵＰ信号はフォトカプラー１４２（ＤＯＷＮ信号の場
合はフォトカプラー１４１）によってコモンがアイソレ
ートされてシステムコモン上のアップ・ダウンカウンタ
−１３３へ導かれる。カウンター１３３は、この信号を
一定周期毎（たとえば２０ｐｓ）に受けつけて、これに
よってカウントアンプした出力をＤＡＣ１３２に入力し
、ＤＡＣ１３２の出力は高電圧出力手段１３０内の増幅
器１３１に人力されて増幅器１３１の出力、すなわちフ
ローティングコモンの電位を増加する。また一方、この
ときフローティングコモン電位は加算手段１５０内の増
幅器１０３によってシステムコモン電位と減算され、増
幅器１０３の出力は増幅器１０５の反転入力端子に接続
されていて、Ｄ Ａ Ｃ１０１の出力を減算するためＶ
。Ｆは減少する。この一連の動作はＶＣＦがコンパレー
タ１）３のウィンドー内に入るまで繰り返され、その結
果■。、は図示のように、フローティング電源手段１０
０自身の応答速度ですばやく立上った波形となる。（立
下りも同様に高速となる）なおり Ａ Ｃ１０１による
設定値が負である場合はコンパレータ１）３はＤＯＷＮ
信号を発生するが、動作は正の場合の逆を考えれば良い
。第３図はフローティング電源手段１００の出力電圧Ｖ
ＯＦが制限範囲外である場合の高電圧供給装置の動作を
示す図である。ＶＯＦが制限範囲を超えて正方向に変化
しようとしている間はＶ。Ｆの値は増幅器１０８によっ
て制限値に抑えられる。その他は第２図で説明した動作
と同様である。ＶＯ３は図示のように急速に立上った後
は階段状の部分を有することになる。
である場合の高電圧供給装置の動作を第２図を用いて説
明する。Ｄ Ａ Ｃ１０１によってＶ。、の設定（たと
えば正値）が行なわれると、フローティングコモンに対
するフローティング電源手段の出力Ｖ。Ｆはフローティ
ング電源手段自身の持つ応答速度で急速に立上る。この
ときＶＣＦはフローティングコモン上のウィンドーコン
パレータ１）３によって、たとえばフローティングコモ
ン電位＋〇、６Ｖ、−０，６Ｖとそれぞれ比較され、こ
の場合、コンパレータ１）３はＵＰ信号を発生する。こ
のＵＰ信号はフォトカプラー１４２（ＤＯＷＮ信号の場
合はフォトカプラー１４１）によってコモンがアイソレ
ートされてシステムコモン上のアップ・ダウンカウンタ
−１３３へ導かれる。カウンター１３３は、この信号を
一定周期毎（たとえば２０ｐｓ）に受けつけて、これに
よってカウントアンプした出力をＤＡＣ１３２に入力し
、ＤＡＣ１３２の出力は高電圧出力手段１３０内の増幅
器１３１に人力されて増幅器１３１の出力、すなわちフ
ローティングコモンの電位を増加する。また一方、この
ときフローティングコモン電位は加算手段１５０内の増
幅器１０３によってシステムコモン電位と減算され、増
幅器１０３の出力は増幅器１０５の反転入力端子に接続
されていて、Ｄ Ａ Ｃ１０１の出力を減算するためＶ
。Ｆは減少する。この一連の動作はＶＣＦがコンパレー
タ１）３のウィンドー内に入るまで繰り返され、その結
果■。、は図示のように、フローティング電源手段１０
０自身の応答速度ですばやく立上った波形となる。（立
下りも同様に高速となる）なおり Ａ Ｃ１０１による
設定値が負である場合はコンパレータ１）３はＤＯＷＮ
信号を発生するが、動作は正の場合の逆を考えれば良い
。第３図はフローティング電源手段１００の出力電圧Ｖ
ＯＦが制限範囲外である場合の高電圧供給装置の動作を
示す図である。ＶＯＦが制限範囲を超えて正方向に変化
しようとしている間はＶ。Ｆの値は増幅器１０８によっ
て制限値に抑えられる。その他は第２図で説明した動作
と同様である。ＶＯ３は図示のように急速に立上った後
は階段状の部分を有することになる。
高電圧出力手段の制御をデジタル信号で行なうことには
次のような利点がある。
次のような利点がある。
（１） 高電圧出力手段の周波数応答がシステムの安
定性に関与しない。高電圧出力手段はアップ・ダウンカ
ウンタ−とＤＡＣとが提供する一定周期毎に変化する階
段波形に対して応答可能であれば良く、内部でどの様な
帯域操作（たとえばピーキング）をしていてもシステム
の安定性には影響を及ぼさない。また、回路方式も任意
であり、例えば効率の高いスイッチング電源回路（高効
率、低消費電力）などを用いることができる。
定性に関与しない。高電圧出力手段はアップ・ダウンカ
ウンタ−とＤＡＣとが提供する一定周期毎に変化する階
段波形に対して応答可能であれば良く、内部でどの様な
帯域操作（たとえばピーキング）をしていてもシステム
の安定性には影響を及ぼさない。また、回路方式も任意
であり、例えば効率の高いスイッチング電源回路（高効
率、低消費電力）などを用いることができる。
（２） アナログ信号で高電圧を制御する場合に比べ
て制ｍｘのハードウェアが簡単で小さくなる。
て制ｍｘのハードウェアが簡単で小さくなる。
アナログ信号で高電圧出力手段に対してフィードバック
をかける場合には、変成器、アナログ・フォトアイソレ
ータ等を必要とする。
をかける場合には、変成器、アナログ・フォトアイソレ
ータ等を必要とする。
（３）高電圧出力手段とフローティング電源手段の独立
性が強く設計の自由度が大きい。
性が強く設計の自由度が大きい。
なおウィンドーコンパレータ１）３の出力は１）ＰＳＤ
（ＶＮの２種類の信号に限定されるものではなく、また
、これらの信号をアップ・ダウンカウンタ−１）３が受
付ける周期も一定である必要はない。
（ＶＮの２種類の信号に限定されるものではなく、また
、これらの信号をアップ・ダウンカウンタ−１）３が受
付ける周期も一定である必要はない。
以上説明したように、本説明を用いることにより、特に
半導体素子の高ブレークダウン電圧の測定に際し、素子
を破壊することなく高速かつ高精度に測定できる高電圧
供給装置を、低消費電力、高帯域、低価格で実現するこ
とができる。
半導体素子の高ブレークダウン電圧の測定に際し、素子
を破壊することなく高速かつ高精度に測定できる高電圧
供給装置を、低消費電力、高帯域、低価格で実現するこ
とができる。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は低電圧出
力における、本発明の一実施例の動作を示す図、第３図
は高電圧出力における、本発明の一実施例の動作を示す
図、第４図はダイオードのブレークダウン特性を示す図
である。 １００：フローティング電源手段 １３０：高電圧出力手段 １３３ニアノブ・ダウンカウンタ− １）３：ウィンドーコンパレータ １３２ ：ＤＡＣ １４１、１４２：フォトカブラー １０３：増幅器 出願人 横河・ヒエ−レット・パッカード株式会社代理
人 弁理士 長谷用 次男 時開 第 ２ 図 第４ 図
力における、本発明の一実施例の動作を示す図、第３図
は高電圧出力における、本発明の一実施例の動作を示す
図、第４図はダイオードのブレークダウン特性を示す図
である。 １００：フローティング電源手段 １３０：高電圧出力手段 １３３ニアノブ・ダウンカウンタ− １）３：ウィンドーコンパレータ １３２ ：ＤＡＣ １４１、１４２：フォトカブラー １０３：増幅器 出願人 横河・ヒエ−レット・パッカード株式会社代理
人 弁理士 長谷用 次男 時開 第 ２ 図 第４ 図
Claims (5)
- （１）高電圧出力手段と、前記高電圧出力手段の出力を
フローティングコモンとして該出力上で動作し、出力が
高速応答するフローティング電源手段とを備えた高電圧
供給装置。 - （２）出力が前記高電圧出力手段内に設けられた出力設
定手段により設定されることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載の高電圧供給装置。 - （３）前記高電圧出力手段が前記フローティング電源手
段からの、コモンアイソレートされた信号により制御さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項及び第
（２）項記載の高電圧供給装置。 - （４）前記高電圧出力手段が前記フローティング電源手
段からの信号により自動制御されることを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項及び第（２）項記載の高電圧供
給装置。 - （５）前記高電圧手段の出力の増減方向と、前記フロー
ティング電源手段の出力の増減方向とが互いに逆方向で
あることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項及び第
（２）項記載の高電圧供給装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030215A JP2787052B2 (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 高電圧供給装置 |
| EP89102249A EP0328109A1 (en) | 1988-02-12 | 1989-02-09 | High voltage generator |
| US07/309,755 US4914312A (en) | 1988-02-12 | 1989-02-10 | Pulsed power supply for determining breakdown voltage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030215A JP2787052B2 (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 高電圧供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01206275A true JPH01206275A (ja) | 1989-08-18 |
| JP2787052B2 JP2787052B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=12297501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63030215A Expired - Lifetime JP2787052B2 (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 高電圧供給装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4914312A (ja) |
| EP (1) | EP0328109A1 (ja) |
| JP (1) | JP2787052B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008298467A (ja) * | 2007-05-29 | 2008-12-11 | Imv Corp | 基板検査装置 |
| JP2018045583A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 株式会社デンソー | 信号処理装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69119729T2 (de) * | 1990-12-17 | 1996-10-02 | Patented Devices Pty Ltd | Überwachung von Teilentladungen |
| US5668708A (en) * | 1996-03-13 | 1997-09-16 | Spellman High Voltage Electronics Corp. | DC power supply with reduced ripple |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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