JPH0745134A - 測定用ケーブル及び測定システム - Google Patents
測定用ケーブル及び測定システムInfo
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- JPH0745134A JPH0745134A JP5205834A JP20583493A JPH0745134A JP H0745134 A JPH0745134 A JP H0745134A JP 5205834 A JP5205834 A JP 5205834A JP 20583493 A JP20583493 A JP 20583493A JP H0745134 A JPH0745134 A JP H0745134A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B11/00—Communication cables or conductors
- H01B11/18—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
- H01B11/20—Cables having a multiplicity of coaxial lines
- H01B11/206—Tri-conductor coaxial cables
Landscapes
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Communication Cables (AREA)
Abstract
測定システムの提供。 【構成】被測定対象(DUT) への電流注入用の中心導体と
該中心導体に近接しつつ絶縁された電圧検出用導体を備
え、該両導体を絶縁物を介してガード用管状導体で囲
み、さらにその周囲を絶縁物を介して基準電位用管状導
体で囲むようにした。
Description
子測定機器に用いられる測定用ケーブルとそれを用いた
電圧電流測定装置および電圧電流測定方法に関し、被測
定対象(DUT)の電圧−電流特性等の各種の電気特性
を、高精度でしかも安定に測定することができる技術に
関する。
(例えば、米国ヒューレット・パッカード社のHP41
45等の半導体特性測定装置)において採用されている
電圧電流特性測定ユニット(SMU)100の概要を示
す図である。このユニットは、電圧設定/電流測定また
は電流設定/電圧測定の何れをも行うことができるもの
であり、そのアーキテクチャーは本願出願人が上市して
いるICテスタやDC特性評価装置に広く使用されてい
る。
112およびバッフア113を介して電流測定用抵抗1
20の一端aに接続されている。なお、上記誤差増幅器
111,積分器112およびバッファ113により信号
生成源110が構成される。電流測定用抵抗120の他
端bは図示しないDUTの所定端子に直接あるいは測定
用ケーブル端子fを介して接続される。抵抗120の両
端はそれぞれバッファ131a,131bを介して差動
増幅器132の両入力端子に接続されている。また、こ
の差動増幅器132の出力端子および上記バッファのう
ち抵抗120のDUT側の端子に接続されたバッフア
(131b)の出力端子はそれぞれ前記誤差増幅器11
1に接続されている。電流測定用抵抗120の他端bと
バッフア131bの間には抵抗(数kΩ)121が接続
されており、本発明の実施例において、端子s,fが離
れてもSMUの動作点が適切に保たれるようにする働き
をする。ここで、バッファ131a、131bおよび差
動増幅器132が電流測定回路を構成し、バッファ13
1bが電圧測定回路となっている。
しない測定信号処理回路から同じく図示しないDACを
介して、設定/電圧(VFIN )がアナログ電圧の形で誤
差増幅器111に与えられる。誤差増幅器111は、電
流測定用抵抗120のDUT側の端子bの電圧をフィー
ドバックして、上記VFIN と端子bの電圧VOUT とを比
較し、VOUT がVFIN に等しくなるように、誤差信号を
積分器112に出力している。電流測定用抵抗120を
流れる電流(すなわちDUTに供給される電流)は、抵
抗120の両端a,b間の電圧を測定することにより知
ることができる。このa,b間の電圧は差動増幅器13
2の出力電圧として取り出され、図示しないADCを介
して前述した測定信号処理回路に送られる。
は、前述した測定信号処理回路から、同じく前述したD
ACを介して設定/電流信号(IFIN )が誤差増幅器1
11に与えられる。誤差増幅器111は、抵抗120の
両端間の電圧をフィードバックしており、抵抗120を
流れる電流(すなわち、DUTに供給される電流)が設
定/電流に等しくなるように積分器112に誤差信号を
出力している。DUTに印加される電圧は、抵抗120
のDUT側端bの電圧を測定することにより知ることが
できる。この電圧はバッファ131bおよび前述したA
DCを介して前述した測定信号回路に送られる。
定用ケーブルによって接続されていると、電流測定、電
圧測定に誤差が生じてしまう。例えば、測定ケーブルの
抵抗122の存在によって、端子bの電位はもはやDU
Tの端子t1 の電位とは異るし、抵抗120に流れる電
流は、DUTの端子t1 に流れる電流と漏洩電流iだけ
異ったものになってしまう。
ビン接続とガード技術が用いられる。図1のバッファ1
31bの入力端子SをDUTの端子t1 に接続して図2
の抵抗122に起因する電圧誤差を回避する。また、端
子f,と端子&からDUTへ延伸するケーブルを絶縁物
を介して被覆する導体を設け、その導体を、前記端子
f,sから延伸するケーブルの電位と実質的に同電位と
するためバッファ131bの出力端子gに接続する。こ
の構成により、図2の漏洩電流iが減少せしめられる。
全体を被覆する導体に接続すれば、外来電波や誘導によ
る雑音がその内部に侵入することが回避され、測定誤差
の発生を避けることができる。
術の1つを示す。図においてSMU100の前記した内
部端子f,s,g,gndに対応した外部端子F,S,
G,GNDに三芯同軸ケーブルLN1 ,LN2 が接続さ
れている。端子F,Sはそれぞれのケーブルを介してD
UTの一方の端子t1 で最終的に結合されて、ケルビン
接続されている。端子Fから電流がDUTへ供給され、
端子SにおいてDUTの電位が検出される。それぞれの
端子F,Sからの導体が別々に端子Gに接続されたそれ
ぞれの導体でガードされ、端子GNDに接続された導体
で遮蔽されている。DUTの他方の端子t2 は、別のS
MUへ接続されるが、典型的には、一方の導体をそのS
MUのGNDへ接続し、もう一方の導体で端子t2 の電
位を検知する。
芯ケーブルが必要となり、測定すべき端子が多数のばあ
い、配線及びその取扱いに困難をともなう欠点がある。
てSMU100とDUTとを接続するので、ケーブル数
は半減する。端子FとSを交替させても同じである。し
かしケーブルが太くなり柔軟性を失う欠点が生ずる。
おいても端子Gと端子FあるいはS間の容量、即わちガ
ード容量Cgが大きいという問題がある。図1から明ら
かなように、この容量Cgは、端子f,g間、あるいは
端子s,g間に負荷され、SMUの帰還ループにおける
高域帰還量の減少、移相量の増加が起り、SMUの安定
性が損われ、結果として測定値にバラツキが生ずる。従
来技術の例では、三芯同軸を使用する図3の場合Cgは
140pF,四芯同軸のばあい120−130pFであ
った。三芯同軸そのものは一本当りのCgが70pFと
小さいが、二本並列に接続されるのでCgは大きくな
る。四芯同軸は、柔軟性を保つため三芯同軸と同程度の
太さとする必要があり、一本でも三芯同軸と同程度の太
さとするとCgが増加する。
に用いる低ガード容量の測定用ケーブルと、それを用い
た電圧・電流等の測定システムにより前記の問題を解消
することにある。
来技術の四芯同軸ケーブルにおいて、電圧検出用導体に
流れる電流が小さいことに着目して太さを極小化するこ
とにより、同じケーブル径でガード容量Cgを減少せし
めている。そしてこの低ガード容量の測定用ケーブルを
使いSMUを用いた測定をおこなうことにより、よりバ
ラツキのない測定値が得られる。
00の断面を図6に、従来技術による四芯同軸ケーブル
200の断面を図5に示した。同一機能部分には同じ参
照番号を付してある。
5、207が絶縁物202、204、206を介して同
心状に配置されている。絶縁物208は外部被覆であり
ケーブルの保護をおこなう。使用状態では、導体20
1、203は実質同電位とされるから、ガード電極Gに
接続される導体205と導体203間の容量Cgは導体
203の外径R3 と導体205の内径R5 によって次式
で表される。 Cg=2πε/log(R5 /R3 ) 但し、πは円周率(3.14159)、εは絶縁物20
4の誘電率(例えばテフロンでは、2.0×8.854
pF/m)である。典型的な例ではR5 /R3 =2.3
であり、Cg=134pF/mである。
ら単線導体303に変更されている。導体303は、使
用に当たって電圧検出用に用いられ、そのインダクタン
スも、測定システムに大きな影響を与えないので、十分
細くし、かつ導体201に近接して配置される。好適実
施例では、導体201の直径は0.45mmで縁物20
2の厚さは0.1mm、導体303の直径は0.16m
m、絶縁物204の外径は2.77mmである。Cgの
実質は、導体201と導体205による同軸容量であ
り、従来例と同一外径寸法で(R5 /R3 =6.15程
度となり)、Cgの計算値は61.2pF/mである
が、導体303等の影響、製造上のばらつきもあり、実
測値は62−70pF/mとなった。
204、206はテフロンであり、絶縁物208はポリ
塩化ビニルである。外径寸法は直径4.7mmで従来の
三芯同軸ケーブルと同程度でなった。
204は一体成形することもできる。また、導体205
と絶縁物204の間にカーボン粉末剤等の低雑音ケーブ
ル処理をおこなうこともできる。
定に用いるときは、図7のように接続して用いる。即わ
ち、本発明の測定用ケーブル300の一端で、端子F、
S、G、GNDをそれぞれ導体201、303、20
5、207に接続する。そして、もう一方の端におい
て、導体202、303をDUTの端子t1 に接続す
る。導体207は接地して使うのを基本とする。図7に
おいても図3、図4と同様に絶縁物は省略して描いてあ
る。
測定用ケーブルでは、ガードに用いられる第3導体と、
第1、第2導体間の容量が、従来の四芯あるいは三芯同
軸ケーブルをケルビン接続、ガードつき測定に用いる接
続で取る容量より小さい。そして外形寸法も実質的に太
くならないようにできるので測定ケーブルの柔軟性も劣
化することはない。従って、このような測定用ケーブル
とSMUを用いる測定に用いるときは、測定ケーブルの
本数が少く、配線容易であり、測定値のバラツキを低減
した測定ができる。
電流特性測定ユニット(SMU)の概略回路図である。
ブルによる測定誤差の発生を説明するための回路図であ
る。
測定システムの接続を示す概略ブロック図である。
測定システムの接続を示す概略ブロック図である。
る。
ク図である。
Claims (4)
- 【請求項1】後記(イ)及至(ヘ)から成り、(ト)を
特徴とする測定用ケーブル。 (イ)所定の長さで延伸する第1の導体。 (ロ)前記第1の導体を被覆する第1の絶縁物。 (ハ)前記第1の絶縁物上に截置され前記第1の導体と
ともに延伸する第2の導体。 (ニ)前記第1の絶縁物と前記第2の導体を被覆し前記
第2の導体とともに延伸する第2の絶縁物。 (ホ)前記第2の絶縁物を被覆し前記第2の絶縁物とと
もに延伸する第3の導体。 (ヘ)前記第3の導体を第3の絶縁物を介して被覆して
該第3の導体ともに延伸する第4の導体。 (ト)前記第1の導体と前記第3の導体間の静電容量が
前記第2の導体の有無により実質的に変化しないように
前記第2の導体を細くすること。 - 【請求項2】前記第1,第2の絶縁物が一体形成されて
成る請求項1記載の測定用ケーブル。 - 【請求項3】後記(イ)及至(ハ)より成る測定システ
ム。 (イ)請求項1又は2記載の測定用ケーブル。 (ロ)前記測定用ケーブルの一方の端に接続されて、前
記第1の導体に測定用電流を供給し、前記第2の導体の
電位を検出して、該電位と実質的に同電位となるよう前
記第3の導体を駆動する電圧電流特性測定ユニット。 (ハ)前記測定用ケーブルの他方の端において、被測定
素子の電極に前記第1の導体と前記第2の導体とを接続
するための接続手段。 - 【請求項4】前記第4の導体を前記測定ケーブルの両端
において接地したことを特徴とする請求項3記載の測定
システム。
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