JPH0731228B2

JPH0731228B2 - 素子特性測定装置の測定方法

Info

Publication number: JPH0731228B2
Application number: JP5090904A
Authority: JP
Inventors: 孝一薄田; 千代子柴田; 義則佐田; 真千子坂本; 修細井
Original assignee: ソニー・テクトロニクス株式会社
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH06281706A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子その他の素
子の電気的特性を測定する素子特性測定装置の測定方法
に関する。

【０００２】

【従来技術】半導体等の被測定素子の電気的特性を測定
する素子特性測定装置は、被測定素子に電圧又は電流の
試験信号を供給し、その時点における被測定素子に流れ
る電流又は被測定素子の電圧を測定し、その測定値をデ
ジタル値に変換してメモリに記憶する。この測定動作を
試験信号の値を順次インクリメントしながら所定の範囲
について実行することにより、複数の測定ポイントのデ
ータを得ている。ここで、測定ポイントとは、被測定素
子に供給される電圧又は電流の試験信号の値とその時点
における被測定素子の電流又は電圧の値とに基づいて定
義される測定点のことであり、例えば、電流軸対電圧軸
（又は電圧軸対電流軸）の直交座標平面上の座標点に相
当する。なお、測定ポイントは、電圧値及び電流値を要
素とする座標点に限定されるものではなく、電流値及び
電圧値から計算により導かれる種々の変数値（利得値、
インピーダンス値、アドミタンス値等）を要素とする座
標点でも良く、素子特性測定装置の測定モードに応じて
決定される。このようにして、メモリに記憶された複数
の測定ポイントのデータを２次元座標平面上に表示する
ことにより、被測定素子の種々の電気的特性を表示出来
る。

【０００３】被測定素子の特性を測定する際に、ユーザ
ーは、試験信号の電圧値又は電流値の範囲を設定し、測
定ポイントの間のインクリメント（増分）値（例えば電
圧値又は電流値）を設定する。この場合、素子特性測定
装置に内臓されたＣＰＵ（コンピュータ）は、試験信号
の電圧値又は電流値の範囲と測定ポイント間のインクリ
メント値とから実際に測定可能な測定ポイントの数を求
め、その数値を画面上に表示するものが知られている。
この測定ポイントの数は、文字どおり測定した点の数で
あり、試験信号の範囲（測定開始値から測定終了値ま
で）及び各測定間の試験信号のインクリメント値の設定
によって決まり、測定動作の粗密の程度を表すものであ
る。従って、ユーザーは、必要な測定精度及び所望の測
定時間等を考慮してインクリメント値を設定することに
より、それに追従させて測定ポイントの数を調整し、最
適な測定密度で特性を表示することが出来る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の素子特性測定装置では、測定ポイントの数を直接設
定することが出来ないので、所望の測定ポイント数で測
定を行う場合に設定時間がかかり煩雑な場合がある。例
えば、１０００個の測定ポイントで特性表示を行ってい
た場合、装置の設定を変更して、２００個の測定ポイン
トで粗い測定結果を迅速に得たい場合には、インクリメ
ント値をどの値に設定すれば所望の測定ポイント数にな
るか計算するのは面倒であるのは勿論、ダイヤル等を用
いてインクリメント値を順次調整して測定ポイント数を
調整する時でも１０００個から２００個に低減するには
相当な時間ダイヤルを回転させ続けなければならないの
で、迅速な測定が行えないという問題がある。

【０００５】従って、本発明の目的は、続けて測定する
測定ポイント間における試験信号のインクリメント値を
設定する必要がなく、測定範囲全体の測定ポイントの数
を任意の数に直接入力可能であり、最適な精度の測定を
迅速且つ自動的に実行可能な素子特性測定装置の測定方
法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、被測定素子に供
給する電圧又は電流の試験信号の値とその時点における
上記被測定素子の電流又は電圧の値とによって定義され
る測定ポイントのデータを上記試験信号の値を順次変化
させて複数の測定ポイントについて求め、これら複数の
測定ポイントのデータに基づいて上記被測定素子の特性
を画面上に表示する素子特性測定装置の測定方法であ
り、以下の手順で構成される。 (１)測定ポイントの設定数並びに試験信号の開始値及び
終了値に基づいて、試験信号の測定ポイント間のインク
リメント値の理論値を計算する。 (２)このインクリメント値の理論値に最も近い上記試験
信号の設定可能なインクリメント値を求める。 (３)この実際に設定可能なインクリメント値から測定可
能な実際の測定ポイントの数を計算し、表示する。

【０００７】

【作用】ユーザーが測定ポイントの数を直接設定する
と、その設定数に応じた最適のインクリメント値の理論
値を計算し、この値に最も近い設定可能なインクリメン
ト値を採用することにより、ユーザーが設定した測定ポ
イント数と同一の値又は最近似値に実際の測定ポイント
数を自動的に且つ迅速に設定する。

【０００８】

【実施例】図２は、本発明の測定方法を利用するのに好
適な素子特性測定装置の一実施例の構成を示すブロック
図である。ＣＰＵ（中央処理装置）１００はバス１０２
を介して、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）１０４内
のプログラム・データ又は入力装置１０６の操作による
入力データを受け取り、これらのデータに従いバス１０
２を介して他の構成ブロックを制御する。入力装置１０
４は、押しボタン及び制御ノブ等を有する操作パネル、
表示画面及び項目選択用押しボタン等を組み合わせた入
力装置、又は表示画面を利用したタッチスクリーンその
他の周知の入力装置で良い。測定回路１０８は、ＣＰＵ
１００により制御されて可変電圧源、可変電流源、電圧
測定回路及び電流測定回路として機能すると共に測定端
子の接地又は開放を制御する測定ユニットを少なくとも
３個含んでいる。ＣＰＵ１００に制御されて、測定回路
１０８は、第１セットの出力端子からＤＵＴ（被測定素
子）１１０に試験信号を供給する。図３では、ＤＵＴ１
１０はバイポーラ・トランジスタであり、例えば、この
トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧ＶCE−コレク
タ電流ＩC特性を測定するためには、コレクタに定電
圧、ベースにステップ状バイアス電流を供給し、エミッ
タを接地する。これにより、バイアス電流の各ステップ
毎にＶCE及びＩCに夫々相当するＸ及びＹアナログ信号
が測定回路１０８の第２セットの出力端子から出力され
る。

【０００９】ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）１１
２は、ＣＰＵ１００により制御されるクロック発生器１
１４からのサンプリング・クロックｆsのタイミング
で、Ｘ及びＹアナログ信号をＸ及びＹデジタル・データ
に夫々変換する。ＡＤＣ１１２からのＸ及びＹデジタル
・データは、ＣＰＵ１００によりアドレス制御されてメ
モリ１１６に記憶される。表示制御回路１１８は、陰極
線管の如き表示装置１２０上に、メモリ１１６から読み
出されたＸ及びＹデジタル・データを夫々水平軸用及び
垂直軸用データに基づいて、ＤＵＴ１１０の特性を表示
する。このブロック図の例では、ＤＵＴ１１０は、バイ
ポーラ・トランジスタであり、表示特性としては、例え
ば、コレクタ・エミッタ間電圧ＶCE−コレクタ電流ＩC
の特性を表示する。この様な素子特性測定装置では、こ
の特性測定の外に、ＤＵＴ１１０の各端子に接続された
各測定ユニットの機能を独立に制御することにより、Ｉ
CBO−ＶCBO特性、β−ＩC特性、ＩC−ＶBE特性その他の
多様な特性を測定して表示できる。

【００１０】図３は、図２の素子特性装置の測定結果の
表示例を示す図である。この場合、特性曲線は、スクリ
ーンの大部分を占めるグラフ表示領域に表示され、この
測定動作に関連する設定情報等はスクリーンの下側の補
助表示領域に表示される。グラフ表示領域において、横
軸は、トランジスタのエミッタ・コレクタ間電圧ＶCEを
表し、縦軸は、コレクタ電流ＩCを表す。ＤＵＴである
トランジスタのベースには、ステップ状バイアス電流が
供給され、各ステップ毎に電圧対電流特性が測定されて
いる。表示スクリーンの下側の補助表示領域に表示され
た「STEPS」の表示が「５」となっているので、５段階
のステップ状バイアス電流がＤＵＴに供給されたことが
判る。この「STEPS」表示の左側の表示において、「LP
U:」の表示は、ステップ状バイアス電流をトランジスタ
（ＤＵＴ）のベースに供給する測定ユニット（Low Powe
r Unit）の設定を表しており、ステップ状電流の開始値
（START）が０．００００μＡであり、終了値（STOP）
が１０．０００μＡであり、インクリメント値（INCREM
ENT）が２．０００μＡである。そのすぐ上側の表示に
おいて、「HPU:」の表示は、トランジスタのコレクタに
電圧を加える測定ユニット（High Power Unit）の設定
を表しており、開始値が０．００ｍＶ、終了値が１．０
０００Ｖ及びインクリメント値が１０．００ｍＶである
ことを示している。これらの設定値は、ユーザーが図２
の入力装置１０６のキーボード等を用いて許容範囲内で
任意に設定可能である。

【００１１】補助領域内の右上位置に実際の測定ポイン
トの数を表す数値「６０６」が「ACTUAL POINTS:」の表
示と共に示されている。この６０６という数は、素子特
性測定装置の表示中の測定動作において、実際に測定が
実行された測定ポイントの数を表してる。ユーザーは、
図２の入力装置１０６のキーボードを用いて所望の測定
精度で測定動作を実行させる為に任意の測定ポイントの
数を入力する。この場合、例えば「６００」という数値
を入力したと仮定する。図２のＣＰＵ１００は、この６
００という入力値を検出すると、以下の数式１に基づい
て、インクリメント値の理論値を計算する。なお、ＤＵ
Ｔに印加する電圧の開始値をＶstart、終了値をＶsto
p、インクリメント値の理論値をΔＶth、ステップ数を
Ｎs、ユーザーが入力した測定ポイント数をＮpとする。

【００１２】

【数１】ΔＶth＝（Ｖstop−Ｖstart）（Ｎs＋１）／
（Ｎp−Ｎs−１）

【００１３】ここで、Ｖstop＝１０００ｍＶ、Ｖstart
＝０ｍＶ、Ｎs＝５、Ｎp＝６００を代入して計算する
と、インクリメント値の理論値ΔＶth＝１０．１０１ｍ
Ｖが得られる。ＣＰＵ１００は、このインクリメント値
の理論値に最も近い設定可能なインクリメント値を求め
る。この場合、ＤＵＴに印加する電圧のインクリメント
値の最小調整分解能は、０．２５ｍＶである。理論値１
０．１０１ｍＶを挟む設定可能なインクリメント値は、
１０．２５ｍＶと１０．００ｍＶであり、最も近い値
は、１０．００ｍＶなので、実際に設定するインクリメ
ント値ΔＶactualとして１０．００ｍＶを選択してい
る。このインクリメント値の理論値ΔＶthから実際に測
定動作を実行する測定ポイントの数Ｎp(actual)を以下
の数式２に従って計算する。

【００１４】

【数２】Ｎp(actual)＝（Ｎs＋１）（Ｖstop−Ｖstart
＋ΔＶactual）／ΔＶactual

【００１５】この計算の結果、Ｎp(actual)＝６０６が
得られ、図３に示すように、実際の測定ポイント数とし
て「６０６」を表示している。なお、グラフ表示領域に
表示されている特性曲線は、見かけ上は５本であるが、
実際には６本表示されている。ステップ状バイアス電流
を供給する測定ユニットＬＰＵは、開始値０μＡから２
μＡのインクリメント値ずつ５ステップに亘り順次増加
し、終了値１０μＡに達するので、０、２、４、６、
８、１０μＡの６つの電流値をとることになり、これら
６つの電流値に夫々対応する特性曲線が表示される。バ
イアス電流が０μＡのときの特性曲線は、横軸上に重な
って表示されるので図３では認識が困難であるが、その
他のバイアス電流に対応する特性曲線が下から順番に５
ステップに亘り表示されていることに留意されたい。結
局、６本の特性曲線について６０６個の測定ポイントが
測定されるので、各特性曲線は、１０１個の測定ポイン
トを含んでいる。なお、ダイオードのように２端子のＤ
ＵＴの場合には、ステップ状のバイアス電流による測定
を行わないので、ステップ数は測定に無関係であり、表
示される特性曲線も１本のみとなる。

【００１６】図１は、本発明の素子特性測定装置の測定
方法の一実施例の手順を示す流れ図である。先ず、ステ
ップ１０において、試験信号の開始値、終了値、インク
リメント値及びステップ状バイアス信号のステップ数
（必要な場合のみ）のデータをそれらが記憶されたレジ
スタからＣＰＵ１００が読み込む。これらのデータは、
素子特性測定装置の電源がオンされた起動時の初期値
（デフォルト値）、ユーザーが入力装置１０６から入力
した値又は本発明の測定方法によって計算された値の何
れかである。次のステップ１２では、読み込んだデータ
から実際の測定ポイントの数を計算して表示する。以上
のステップ１０及び１２の処理のみでは、本発明の方法
により計算された値を使用する点を除けば従来から行わ
れていたものであり、当業者には周知の技術である。

【００１７】本発明は、次のステップ１４以降におい
て、ユーザーが測定ポイントの数を直接設定することが
出来るようにした点を特徴としている。すなわち、この
ステップ１４では、測定ポイント数の設定データを監視
し、ユーザーが直接その設定値を変更したか否かを検出
する。測定ポイント数が変更された場合（イエス）、ス
テップ１６に進んで、上述の数式１に従って、試験信号
のインクリメント値の理論値（例えば、ΔＶth）を計算
する。上述の実施例の場合には、ユーザーが直接設定し
た測定ポイント数Ｎpが「６００」であり、電圧試験信
号の開始値Ｖstart及び終了値Ｖstopが夫々０．００ｍ
Ａ及び１．０００Ｖであるので、上述のようにΔＶth＝
１０．１０１ｍＶとなる。次のステップ１８では、イン
クリメント値の理論値ΔＶthに最も近い設定可能なイン
クリメント値ΔＶactualを求め、記憶する。ここでは、
上述のように、ΔＶactual＝１０．００ｍＶに設定され
る。インクリメント値の理論値から実際の設定値を求め
る理由は、インクリメント値の理論値が実際に設定可能
な値であれば、ユーザーが設定した測定ポイント数の測
定を実行できるが、実際に設定可能なインクリメント値
は調整分解能の制限があるので、ユーザーが設定した数
に等しい測定ポイント数の測定を実行出来るとは限らな
いからである。次のステップ２０では、素子特性測定装
置の測定が終了したか否かを判断し、終了したら（イエ
ス）、この処理を終了する。まだ終了していない（ノ
ー）ならば、処理は、ステップ１０に戻り、新たに設定
されたインクリメント値（ΔＶactual）及びその他のデ
ータ値を読み込む。次のステップ１２では、上述の数式
２により実際の測定ポイント数が計算され、表示され
る。この測定ポイント数は、上述の例では「６０６」と
なる。なお、ステップ１４において、ノーと判断される
と、処理はステップ２０に飛び、測定ポイント数の変更
は行わない。

【００１８】以上本発明の好適実施例について説明した
が、本発明はここに説明した実施例のみに限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく必要に応
じて種々の変形及び変更を実施し得ることは当業者には
明らかである。例えば、試験信号として電圧信号の例を
用いて説明したが、電流信号の場合も全く同様に測定ポ
イントを直接設定可能であることは言うまでもない。

【００１９】

【発明の効果】本発明の素子特性測定装置の測定方法に
よれば、ユーザーが最適の測定精度又は測定時間等を考
慮することにより、測定ポイント数を直接入力可能であ
り、その入力値に最も近い測定可能な測定ポイント数を
自動的に求め、表示することが出来るので、所望の測定
精度又は測定時間による測定作業を迅速且つ効率よく行
える。ユーザーは、従来のように、所望の測定ポイント
数からインクリメント値を逆算して設定したり、又はイ
ンクリメント値を順次調整して測定ポイントの調整を行
う等の必要は全くなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定方法の一実施例の手順を示す流れ
図である。

【図２】本発明の方法を採用するのに好適な素子特性測
定装置の基本的な構成を示すブロック図である。

【図３】本発明による表示スクリーン上の表示例を示す
図である。

【符号の説明】

１００ＣＰＵ１０６入力装置１０８測定回路１１０ＤＵＴ１１２ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）１１６メモリ１２０表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者細井修東京都品川区北品川５丁目９番31号ソニー・テクトロニクス株式会社内審査官下中義之 (56)参考文献特開昭58−100760（ＪＰ，Ａ) 特開平４−16734（ＪＰ，Ａ) 特開平２−45778（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定素子に供給する電圧又は電流の試
験信号の値とその時点における上記被測定素子の電流又
は電圧の値とに基づいて夫々定義される測定ポイントの
データを上記試験信号の値を順次変化させて複数の上記
測定ポイントについて求め、これら複数の測定ポイント
のデータに基づいて上記被測定素子の特性を画面上に表
示する素子特性測定装置の測定方法において、上記測定ポイントの設定数並びに上記試験信号の開始値
及び終了値に基づいて、上記試験信号の測定ポイント間
のインクリメント値の理論値を計算し、該インクリメント値の理論値に最も近い上記試験信号の
設定可能なインクリメント値を求め、該設定可能なインクリメント値から測定可能な実際の測
定ポイントの数を計算し、該測定可能な実際の測定ポイントの数を表示することを
特徴とする素子特性測定装置の測定方法。
【請求項２】被測定素子に供給する電圧又は電流の試
験信号の値とその時点における上記被測定素子の電流又
は電圧の値とに基づいて定義される測定ポイントのデー
タを上記試験信号の値を順次変化させて複数の上記測定
ポイントについて求め、これら複数の測定ポイントのデ
ータに基づいて上記被測定素子の特性を画面上に表示す
る素子特性測定装置の測定方法において、上記測定ポイントの設定数、上記試験信号の開始値及び
終了値、並びに上記被測定素子に供給するステップ状バ
イアス信号のステップ数に基づいて、上記試験信号の測
定ポイント間のインクリメント値の理論値を計算し、該インクリメント値の理論値に最も近い上記試験信号の
設定可能なインクリメント値を求め、該設定可能なインクリメント値から測定可能な実際の測
定ポイントの数を計算し、該測定可能な実際の測定ポイントの数を表示することを
特徴とする素子特性測定装置の測定方法。