JPS6082977A - 半導体素子特性測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体素子の一周波測足の測定装置にるもので
ある。

半導体素子の電気的特性の表わし方として、第１図のよ
うに、半導体素子を４ポートのブラックボックスと考え
た場合、さまざまのパラメータで表示することができる
。この時よく使われるパラメータとして、Ｈ，Ｙ、およ
び２パラメータがある。これらは、いずれも各ボートの
回路変数である全電圧と全電流を関係づけるパラメータ
である。

Ｈパラメータ　Ｖｓ　＝ｈｓ　ＩＬ　十ｈ１ｗ　Ｉ２゛
〜ｌ門　＝ｈ□　１１　＋ｈｔｔＩｚ　・・・・・・（
１ンＹパラメータ　エ＋　＝Ｙｓ　ＩＶＨ＋ｙ、　ｔ　
ｖ。

Ｉ、　＝ｙ、　ＩＶ、　−）ｙ２２　Ｖ、・・・・・・
（２）Ｚハラメー　タＶｔ　＝Ｚ１１　ｓ　Ｉｔ　−１
−ｚ、　ｇ　Ｉ２Ｖｔ　＝Ｚｘ　ＩＩｓ　＋Ｚｚ　ｔ　
Ｉ２　・・・・・・（３）これらパラメータ間の違いは
、独立変数と従属変数のとシ方の違いであシ、各パラメ
ータは、これら変数を関連づける定数に他ならない。

このタイプのパラメータの測定法をＨパラメータを例に
とシ説明する。ｈｌｌは出力端の電圧ｖ２をゼロ、すな
わちネットワークの出力端を短絡することによシ決定す
る。ｈｌｌはこのときの入力端の電圧■１と入力端の電
流工□の比、すなわち、回路の入力インピーダンスとな
る。ｈｔｔは入力端を開放した場合の入力端の電圧ｖ１
と出力端の電圧ｖ２の比、すなわち、逆方向電圧利得を
測定することＫよりめられる。この測定には開放条件と
短絡条件が基本である。

しかし、周波数が高くなるにつれ、上記、２条件を含む
いろいろな問題が生じる。

１、　ネットワーク端子における全電圧、全電流の′　
直続ができない。

２、広帯域にわたる開放、短絡条件を得ることは難しい
。

３、半導体素子などの能動素子は短絡や開放状態で不安
定になる場合がある。

高い周波数に対しては、新しい測定法が必要である。高
周波伝送線路上に、第２図に示すように、４ポート素子
を入れ伝送線路を特性インピーダンス７で終端し、半導
体素子にインピーダンス８をもつ信号源９から入力信号
を加えた場合、半導体素子の入力信号、反射信号及び伝
達信号において、入力及び出力端について、電力表示で
表わすと下記のようになる。

Ｅ、　ｒ＝ｓ、１Ｅ、　ｉ＋Ｓ、ＰＪ２ｉ”　””　”
１　ｌ＋％　烏ｔ ｂｌ　＝８１１　ａｌ　＋Ｓｕ　ａ。

ｂ２＝８２＋　ａ＋　＋８ｎ　ａ２　・・・−−（４）
ＺＯ：　線路特性インピーダンス ′Ｅｎｒ：入力、出力端における反射電圧ｌｎｉ：　入
射電圧 例えば（４）式のＳ＋＋についてめてみると、出力端側
の入射電力を零にし、入力端側の反射電力を入射電力の
比からめる。つまり出力端側に特性インピーダンスに等
しい負荷を接続することによりめることができる。

高周波伝送線路上の素子の入力及び出力の高周波特性を
Ｓパラメーターを用いて、測定する場合。

他のパラメータの測定に比べ、下記に示す利点がある。

１、特性インピーダンスと等しい抵抗値を用いる為Ｈ，
Ｙ及びＺパラメータ測定の際の開放及び短絡条件を用い
ずに済む。

２、常に負荷を伴なう測定である為、能動素子の不安定
状態を除くことができる。

３、入力及び出力において各信号を電力で扱うことがで
きる。

以上のことから、高周波半導体素子及び部品の電気的特
性を示す場合、一般にＳパラメータを用いる。

第３図は、高周波半導体素子の８パラメータ測定装置の
７ステムブロツク図を示すもので、高周波信号発生器１
から発生される高周波信号は、信号分路器２を通し、一
方を周波数変動検出器３へ入力し、周波数変動検出器３
において、高周波信号は所定の周波数に制御される。信
号分路器２で分路された信号の他方はネットワークアナ
ライザー４を介して被測定トランジスタ５へ印加される
。

各Ｓパラメータの測定状態とネットワークアナライザー
４で回路を構成し、素子の高周波特性を測定する。

高周波半導体素子の特性を表示する場合、周波数特性を
必要とする場合が多く、従来の測定法を用いた場合、測
定周波数の数が多くなるに従い各周波数及び各パラメー
タ測定毎に周波数の設定を逐−行なわなけだばならない
為、測定時間が著しく長くかかシ、詳細な周波数特性を
測定する装置としては不適当であった。

本発明の目的とするところは、高周波素子の詳細な周波
数特性を測定する場合、測定時間が短かく、簡易化され
た測定装置を提供することである。

以下、第４図に本発明のＳパラメータ測定装置のシステ
ムブロック図を示し不発明の詳細な説明する。

発振周波数の上限と下限をハードウェアで正確に規定し
、発振周波数を時間とともに一様に変化さした信号を発
生する信号発生器１１ととの信号発生器１１の発振信号
と同期をとシ、被測定素子１５への入力及び出力信号を
検出するネットワークアナライザー１４と被測定素子１
５への直流バイアス電源１６から、測定系を構成する。

測定装置の測定可能な周波数全帯域をネットワークアナ
ライザー１４の有する測定分解能で帯域内を分割し、信
号発生器１１の発振信号の一掃引、で各周波数のＳパラ
メータを測定し、必要とする周波数の測定値のみ、ネッ
トワークアナライザー１４よシ、外部装置へ出力する。

本測定法において、測定周波数の設定時間、及び、周波
数設定後、各信号検出を行なっていた待ち時間を省くこ
とができると共に、測定周波数の分解能を上げ７’（場
合に対しても、初期に設定する周波数分割範囲内であれ
ば、短時間で測定を完了できる。

この発明は、Ｓパラメータ測定時のみに適用されるもの
でなく、他の高周波特性において周波数特性を測定する
場合に広く適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、半導体素子を２ボートのブランクボックスで
表現した図である。 第２図は置周波伝送線路上に半導体素子を入れれた場合
の各信号の状態を示す回路ブロック図である。 第３図は、従来のＳパラメータ測定装置のシステムブロ
ック図でめる。 第４図は本発明の一実施例によるＳパラメータ測定装置
のシステムブロック図である。 Ｉ、、Ｉ、・・・・・・半導体素子への人力１イ流、ｖ
Ｉ＋■２・・・・・・半導体素子への印加電圧、ｂｊｌ
、＋２・・・・・・半導体素子への入射電圧、Ｅｇ、２
　・・・・・・半導体素子からの反射電圧、１，１１・
・・・・・高周波信号発生器、２・・・・・・信号分路
器、３・・・・・・周波数変動検出器。 ４．１４・・・・・・ネットワークアナライザー、５，
１５・・・・・・被測定半導体素子、６，１６・・・・
・・被測足手導体素子用バイアス電源、７・・・・・・
終端インピーダンス、８・・・・・・インピーダンス、
９・・・・・・信号源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. と同期をと９、被測定素子への入力及び出力信号を検出
   するネットワークアナライザーとを用い、