被検査素子の電圧測定方法および電圧測定装置
【課題】被検査素子の出力電圧の測定において電圧計のオフセット値の影響を排除する。
【解決手段】まず、リレーＲＬＹ１１を閉じる一方、リレーＲＬＹ１２を開いて、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ１を電圧計２で測定する。次に、リレーＲＬＹ１２を閉じる一方、リレーＲＬＹ１１を開いて、所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧Ｖｔ２を電圧計２で測定する。演算処理部４３は、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定値の差を演算することにより、基準電位端子Ｔ１と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧Ｖを求めるとともに、それぞれの測定値に含まれるオフセット電圧を相殺する。
【解決手段】まず、リレーＲＬＹ１１を閉じる一方、リレーＲＬＹ１２を開いて、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ１を電圧計２で測定する。次に、リレーＲＬＹ１２を閉じる一方、リレーＲＬＹ１１を開いて、所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧Ｖｔ２を電圧計２で測定する。演算処理部４３は、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定値の差を演算することにより、基準電位端子Ｔ１と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧Ｖを求めるとともに、それぞれの測定値に含まれるオフセット電圧を相殺する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子などの被検査素子を検査する検査装置における電圧測定に関し、特に、電圧測定精度の向上を図る被検査素子の電圧測定方法および電圧測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子などの被検査素子の検査装置においては各種の検査が行われる。特に、電圧系の検査には、被検査素子の各種の電圧が測定される。例えば、定電圧レギュレータのような電圧を出力する被検査素子の出力電圧測定を行う検査装置においては、被測定電圧に対して、並列に測定機器（電圧計など）を接続して電圧測定を行う。電圧測定においては、測定機器の誤差を排除して、測定精度を高めることが求められる。
【０００３】
特許文献１には、２つの第１および第２半導体素子（三端子レギュレータ）の出力端子間の電圧を、被測定電圧として差動増幅回路により得て電圧計により測定する方法において、差動増幅回路に生じる測定誤差を除去することが開示されている。
【０００４】
この測定方法では、まず、第１半導体素子に接続される測定端子を、差動増幅回路から一旦切り離すとともに、第２半導体素子の出力端子と短絡しておき、当該測定端子と第２半導体素子に接続される測定端子との間の差電圧を測定する。この状態では、本来は差電圧を生じないので、電圧計に示される電圧は誤差電圧となる。次に、第１半導体素子を測定端子と接続した状態で、第１および第２半導体素子の差電圧を測定し、この差電圧から上記の誤差電圧が差し引かれる。これにより、差動増幅回路によって生じる測定誤差が除去されるので、精度の高い電圧測定を行うことができる。
【０００５】
特許文献２には、半導体素子（ダイオードなど）の逆電圧測定に本来必要な定電流電源を使用せず、定電圧電源とコンパレータによる電流検出回路とを用いて、安価な装置での測定を可能にすることが開示されている。
【０００６】
この測定方法では、ダイオードのカソードに接続される測定端子に、定電圧電源により段階的に上昇する電圧を印加したときに被測定半導体素子のアノードに接続される測定端子に現れる漏れ電流をコンパレータで検出する。また、当該漏れ電流が、印加電圧の上昇に伴って増加して設定値（ブレークダウン電圧の電流値）を越えたときにコンパレータの出力が反転する。そのときの印加電圧を基準にして、変化幅を小さくして印加電圧を低下させ、コンパレータの出力が反転したときの印加電圧を測定値とする。これにより、簡素な構成で、精度の高い電圧測定を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２４０５７１号公報（１９９２年８月２７日公開）
【特許文献２】特開昭５９−９９３６８号公報（１９８４年６月８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された測定方法では、差動増幅回路による測定誤差を除去することができるものの、使用する電圧計に生じる誤差による測定値への影響を排除することができない。
【０００９】
また、特許文献２に開示された測定方法でも、コンパレータを含む測定回路に固有の測定誤差要因による測定値への影響を排除することができない。具体的には、コンパレータを構成する差動増幅回路にて発生する誤差により、測定誤差が生じる。
【００１０】
ここで、電圧計における測定誤差について説明する。
【００１１】
図６は、半導体素子の電圧測定のための従来の構成を示す回路図である。
【００１２】
図６に示すように、半導体素子１０１（被検査素子）の出力電圧（被測定電圧）を測定するには、電圧計１０２を用いる。半導体素子１０１の基準電位端子および出力端子は、それぞれ基準電位端子Ｔ１０１および被測定電圧端子Ｔ１０２に接続される。これにより、電圧計１０２は、基準電位端子Ｔ１０１と被測定電圧端子Ｔ１０２との間の電圧を測定する。
【００１３】
電圧計１０２には、固有の測定誤差（以降「オフセット電圧Ｖoff」と称する）が存在する。したがって、電圧計１０２を用いて半導体素子１０１の出力電圧を測定すると、式（１）に示す測定値Ｖreadが得られる。
【００１４】
Ｖread=Ｖ+Ｖoff …（１）
この測定値Ｖreadは、基準電位端子Ｔ１０１と被測定電圧端子Ｔ１０２との間の電圧の真値Ｖにオフセット電圧Ｖoffが加算された値になる。
【００１５】
上記のように、電圧計１０２に固有のオフセット電圧の影響によって測定値Ｖreadは、被測電圧の真値Ｖに対して、誤差を生じる。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検査素子の出力電圧の測定において電圧計のオフセット値の影響を排除することができる電圧測定方法および電圧測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の被検査素子の電圧測定方法は、電圧計を用いて被検査素子の出力電圧を測定する被検査素子の電圧測定方法において、上記の課題を解決するために、基準電位の第１端子と、前記出力電圧が印加される第２端子と、所定の電圧が印加される第３端子とを設けておき、前記第１端子と前記第３端子との間の第１電圧を前記電圧計により測定して第１測定値を得る第１測定工程と、前記第２端子と前記第３端子との間の第２電圧を前記電圧計により測定して第２測定値を得る第２測定工程と、前記第１測定値から前記第２測定値を減算する減算工程とを備えていることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成では、第１測定工程において、第１端子と第３端子との間の第１電圧が電圧計により測定されることで、第１測定値が得られる。また、第２測定工程において、第２端子と第３端子との間の第２電圧が電圧計により測定されることで、第２測定値が得られる。さらに、減算工程において、第１測定値から第２測定値が減算される。
【００１９】
第１電圧と第２電圧との差が、測定の対象となる第１端子と第２端子との間の電圧、すなわち被検査素子の出力電圧であるので、減算工程の減算により、当該出力電圧が求められることになる。また、第１測定値および第２測定値には、電圧計が測定することによるオフセット電圧が等しく含まれている。このため、第１測定値から第２測定値を減算することにより、オフセット電圧が相殺される。したがって、求められた出力電圧には、オフセット電圧が含まれない。
【００２０】
前記電圧測定方法において、前記第１測定工程または前記第２測定工程は、前記電圧計に内蔵されるＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さく、かつ異なる値の複数の定電圧を値の小さい順に前記第１電圧または前記第２電圧から減じ、これにより変化する値を前記定電圧毎に前記電圧計により測定して変化電圧測定値を得る変化電圧測定工程と、前記第１測定値または前記第２測定値を基準測定値として、当該基準測定値と前記変化電圧測定値とを比較して、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいか否かを判定する測定値比較工程と、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいと判定されたときの前記変化電圧測定値と当該変化電圧測定値を得たときの前記定電圧とを加算して前記第１測定値または前記第２測定値を補正する補正工程とを含んでいることが好ましい。
【００２１】
上記の構成では、変化電圧測定工程において、定電圧が値の小さい順に第１電圧または第２電圧から減じられることにより変化する値が、定電圧毎に電圧計により測定され、その測定結果として変化電圧測定値が得られる。測定値比較工程においては、基準測定値（第１測定値または第２測定値）と変化電圧測定値とが比較された結果、変化電圧測定値が基準測定値より小さいか否かが判定される。補正工程においては、変化電圧測定値が基準測定値より小さいと判定されたときの変化電圧測定値と、当該変化電圧測定値を得たときの定電圧とが加算されて、第１測定値または第２測定値が補正される。
【００２２】
定電圧がＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さいので、定電圧が第１電圧または第２電圧から減じられた値が最小分解能（電圧計の測定最小桁）の範囲内で変化している状態では、変化電圧測定値は基準測定値より小さくならない。一方、定電圧が第１電圧または第２電圧から減じられた値が最小分解能の範囲を越えて小さくなると、変化電圧測定値が最小分解能分だけ基準測定値より小さくなり、電圧計の測定値の最小桁が変化することになる。このときの変化電圧測定値は、被測定電圧を正確に表した値となる。したがって、補正工程において、予め減じられていた定電圧を変化電圧測定値に加算することにより、Ａ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい精度で電圧を測定することができる。
【００２３】
本発明の被検査素子の電圧測定装置は、電圧計を用いて被検査素子の出力電圧を測定する被検査素子の電圧測定装置において、上記の課題を解決するために、基準電位の第１端子と、前記出力電圧が印加される第２端子と、所定の電圧が印加される第３端子と、前記第１端子と前記第３端子との間に前記電圧計が接続される第１通電経路を開閉する第１開閉手段と、前記第２端子と前記第３端子との間に前記電圧計が接続される第２通電経路を開閉する第２開閉手段と、前記第１端子と前記第３端子との間の第１電圧を測定するときに、前記第１通電経路を閉じるように前記第１開閉手段を制御する一方、前記第２通電経路を開くように前記第２開閉手段を制御し、前記第２端子と前記第３端子との間の第２電圧を測定するときに、前記第１通電経路を開くように前記第１開閉手段を制御する一方、前記第２通電経路を閉じるように前記第２開閉手段を制御する開閉制御手段と、前記電圧計により測定された前記第１電圧の第１測定値から、前記電圧計により測定された前記第２電圧の第２測定値を減じる減算手段とを備えていることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成では、開閉制御手段によって、第１電圧および第２電圧の測定時に第１開閉手段および第２開閉手段の開閉が制御される。第１電圧の測定時には、第１通電経路が第１開閉手段により閉じられる一方、第２通電経路が第２開閉手段により開かれる。一方、第２電圧の測定時には、第１通電経路が第１開閉手段により開かれる一方、第２通電経路が第２開閉手段により閉じられる。上記のようにして第１電圧および第２電圧が測定された結果、第１測定値および第２測定値が得られる。すると、減算手段によって第１測定値から第２測定値が減算される。
【００２５】
第１電圧と第２電圧との差が、測定の対象となる第１端子と第２端子との間の電圧、すなわち被検査素子の出力電圧であるので、減算手段の減算により、当該出力電圧が求められることになる。また、第１測定値および第２測定値には、電圧計が測定することによるオフセット電圧が等しく含まれているが、第１測定値から第２測定値を減算することにより、オフセット電圧が相殺される。したがって、求められた出力電圧には、オフセット電圧が含まれない。
【００２６】
前記電圧測定装置は、前記電圧計に内蔵されるＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さく、かつ異なる値の複数の定電圧を発生する定電圧発生手段と、前記電圧計と前記第１端子または前記第２端子との間に前記定電圧を個別に切り替えて印加する定電圧印加手段と、前記定電圧を値の小さい順に前記電圧計と前記第１端子または前記第２端子との間に印加するように前記定電圧印加手段を制御する電圧印加制御手段と、前記定電圧の印加により変化する前記第１電圧または前記第２電圧の値が前記定電圧毎に前記電圧計により測定された変化電圧測定値と、基準測定値となる前記第１測定値または前記第２測定値とを比較して、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいか否かを判定する測定値比較手段と、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいと判定されたときの前記変化電圧測定値と当該変化電圧測定値を得たときの前記定電圧とを加算して前記第１測定値または前記第２測定値を補正する補正手段とを有していることが好ましい。
【００２７】
上記の構成では、定電圧発生手段によって発生した定電圧が、電圧印加制御手段に制御された定電圧印加手段によって、値の小さい順に電圧計と第１端子または第２端子との間に印加される。これにより変化する第１電圧または第２電圧の値は、定電圧毎に電圧計により変化電圧測定値として測定される。そして、測定値比較手段によって、基準測定値（第１測定値または第２測定値）と変化電圧測定値とが比較された結果、変化電圧測定値が基準測定値より小さいか否かが判定される。さらに、補正手段によって、変化電圧測定値が基準測定値より小さいと判定されたときの変化電圧測定値と、当該変化電圧測定値を得たときの定電圧とが加算されて、第１測定値または第２測定値が補正される。
【００２８】
このように、上記の構成では、前述の電圧測定方法と同様、定電圧がＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さい定電圧を用いて変化電圧測定値を求め、変化電圧測定値が基準測定値より小さくなったときに、第１測定値または第２測定値を補正している。したがって、補正工程において、変化電圧測定値に、予め減じられた定電圧を加算することにより、Ａ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい精度で電圧を測定することができる。
【００２９】
前記定電圧発生手段は、前記定電圧を個別に発生する複数の定電圧源であることが好ましい。あるいは、前記定電圧発生手段は、基準電圧を発生する基準電源と、前記基準電圧を所定の分圧比で分圧する複数の抵抗とを有し、分圧された前記基準電圧を前記定電圧として発生することが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る半導体装置の電圧測定方法および電圧測定装置は、上記のように構成されることにより、被検査素子の電圧測定において、電圧計のオフセット値の影響をなくすことができる。したがって、被検査素子の電圧測定を高精度に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態１に係る電圧測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る電圧測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の電圧測定装置による電圧測定の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態２に係る電圧測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図５】上記変形例の構成による電圧測定の具体例を説明するための回路図である。
【図６】従来の電圧測定に用いられる構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
［実施形態１］
本発明に係る一実施形態について、図１を参照して以下に説明する。
【００３３】
〔電圧測定装置の構成〕
図１は、本実施形態に係る電圧測定装置１の構成を示す回路図である。
【００３４】
図１に示すように、電圧測定装置１は、半導体素子１０の出力電圧を測定する装置である。電圧測定装置１は、半導体素子１０の出力電圧を測定するために、電圧計２と、所定電源３と、測定制御装置４と、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２と、基準電位端子Ｔ１と、被測定電圧端子Ｔ２と、所定電圧端子Ｔ３とを備えている。半導体素子１０は、電圧を出力（発生）する素子であり、代表的には定電圧レギュレータが挙げられる。
【００３５】
電圧計２の一方の端子は、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の一方の端子に接続されている。電圧計２の他方の端子は、所定電圧端子Ｔ３に接続されている。また、リレーＲＬＹ１１の他方の端子は基準電位端子Ｔ１に接続され、リレーＲＬＹ１２の他方の端子は被測定電圧端子Ｔ２に接続されている。
【００３６】
基準電位端子Ｔ１（第１端子）は、半導体素子１の基準電位端子（グランド端子など）に接続されている。被測定電圧端子Ｔ２（第２端子）は、半導体素子１の出力端子に接続されている。所定電圧端子Ｔ３（第３端子）は、所定電源３に接続されている。
【００３７】
電圧計２は、Ａ／Ｄコンバータを内蔵しており、電圧計２の両端に入力される電圧をデジタル値に変換し、そのデジタル値に基づいて測定処理を行うとともに、測定値を図示しない表示部に表示する。この電圧計２は、電圧測定時に固有のオフセット電圧Ｖoffを生じる。また、電圧計２は、Ａ／Ｄコンバータの最小分解能で電圧を測定する。
【００３８】
なお、所定電圧端子Ｔ３と基準電位端子Ｔ１との間の電位差、および所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間の電位差は、電圧計２の入力範囲内であることが必要である。
【００３９】
所定電源３は、所定の電圧を発生する電源である。この電圧は、被測定電圧端子Ｔ２に印加される半導体素子１の出力電圧と同じであってもよく、または当該出力電圧より高くてもよいし、低くてもよいが、予め所定の電圧として設定されている。
【００４０】
リレーＲＬＹ１１（第１開閉手段）は、電圧計２と基準電位端子Ｔ１との間を開閉する一方、リレーＲＬＹ１２（第２開閉手段）は、電圧計２と被測定電圧端子Ｔ２との間を開閉する。これにより、リレーＲＬＹ１１は、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間に電圧計２が接続される第１通電経路を開閉する。また、リレーＲＬＹ１２は、被測定電圧端子Ｔ２と所定電圧端子Ｔ３との間に電圧計２が接続される第２通電経路を開閉する。
【００４１】
リレーＲＬＹ１１は、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ１（第１電圧）を測定するときに閉じる一方、被測定電圧端子Ｔ２と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ２（第２電圧）を測定するときに開く。また、リレーＲＬＹ１２は、電圧Ｖｔ２を測定するときに閉じる一方、電圧Ｖｔ１を測定するときに開く。
【００４２】
《測定制御装置の構成》
測定制御装置４は、電圧Ｖｔ１を測定した後に電圧Ｖｔ２を測定し、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２のそれぞれの測定値Ｖ１read，Ｖ２readの差を求める測定処理を行う。このため、測定制御装置４は、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２を上記のように開閉するように制御し、測定値Ｖ１read，Ｖ２readを読み込んで、上記の差を求めるための演算処理を行う。
【００４３】
測定制御装置４は、上記の測定処理を行うために、制御部４１、リレー制御部４２、演算処理部４３および記憶部４４を有している。測定制御装置４は、制御プログラムに基づいて測定処理を行うため、マイクロコンピュータや汎用のコンピュータなどで構成される。例えば、測定制御装置４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶装置（記録媒体）などを備えている。ＣＰＵは、電圧測定の機能を実現するプログラムの命令を実行する。ＲＯＭはプログラムを格納するために設けられ、ＲＡＭはプログラムを展開するために設けられる。記憶装置は、プログラムおよび各種データを格納するために設けられる。
【００４４】
〈制御部の構成〉
制御部４１は、上記の測定処理を行うために、リレー制御部４２、演算処理部４３および記憶部４４の動作を制御する。
（１）リレー制御部の制御
制御部４１は、リレー制御部４２に、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定をそれぞれ行うことを通知する。また、制御部４１は、リレー制御部４２に、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定が終了したことを通知する。
（２）記憶部の制御
制御部４１は、電圧Ｖｔ１および電圧Ｖｔ２のそれぞれの測定時に電圧計２より読み取った測定値Ｖ１read（第１測定値）および測定値Ｖ２read（第２測定値）を記憶部４４に記憶させる。また、制御部４１は、記憶部４４に、必要に応じて測定値Ｖ１read，Ｖ２readを読み出す指示を与えて、これらの値を読み出す。さらに、制御部４１は、演算処理部４３より受け取った演算結果を記憶部４４に記憶させる。
【００４５】
なお、制御部４１は、上記の演算結果を被測定電圧の測定値として図示しない表示部に表示する。
（３）演算処理部の制御
制御部４１は、記憶部４４か読み出した測定値Ｖ１read，Ｖ２readを演算処理部４３に与える。
【００４６】
〈リレー制御部の構成〉
リレー制御部４２（開閉制御手段）は、制御部４１からの電圧Ｖｔ１の測定を行う通知を受けて、リレーＲＬＹ１１が閉じる一方、リレーＲＬＹ１２が開くように、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の開閉を制御する。また、リレー制御部４２は、制御部４１からの電圧Ｖｔ２の測定を行う通知を受けて、リレーＲＬＹ１１が開く一方、リレーＲＬＹ１２が閉じるように、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の開閉を制御する。
【００４７】
〈演算処理部の構成〉
演算処理部４３（減算手段）は、制御部４１から与えられる測定値Ｖ１read，Ｖ２readに基づいて、測定値Ｖ１readから測定値Ｖ２readを減算する処理を行う。
【００４８】
〈記憶部の構成〉
記憶部４４は、前述の測定値Ｖ１read，Ｖ２readを一時的に記憶することができればよく、例えばＲＡＭなどの揮発性のメモリによって構成される。
【００４９】
〔電圧測定装置による電圧測定〕
続いて、上記のように構成される電圧測定装置１による半導体素子１０の電圧測定動作（電圧測定方法）について説明する。
【００５０】
まず、リレーＲＬＹ１１を閉じる一方、リレーＲＬＹ１２を開き、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間に電圧計２を接続して、電圧Ｖｔ１を測定する（第１測定工程）。電圧Ｖｔ１を、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧の真値とすると、測定値Ｖ１readは、式（２）のように表される。
【００５１】
Ｖ１read＝Ｖ１＋Ｖoff …（２）
このとき、電圧計２によって測定された測定値Ｖ１readは、制御部４１によって取り込まれて、記憶部４４に記憶される。
【００５２】
次に、リレーＲＬＹ１２を閉じる一方、リレーＲＬＹ１１を開き、所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間に電圧計２を接続して、電圧Ｖｔ２を測定する（第２測定工程）。このとき、電圧計２によって測定された測定値Ｖ２readは、制御部４１によって取り込まれて、記憶部４４に記憶される。
【００５３】
電圧Ｖｔ２を、所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧の真値とすると、測定値Ｖ２readは、式（３）のように表される。
【００５４】
Ｖ２read＝Ｖｔ２＋Ｖoff …（３）
さらに、記憶部４４に記憶された測定値Ｖ１read，Ｖ２readが読み出されると、演算処理部４３により式（４）で表される演算が行われる（減算工程）。
【００５５】
Ｖ＝Ｖ１read−Ｖ２read
＝（Ｖｔ１＋Ｖoff）−（Ｖｔ２＋Ｖoff）
＝Ｖｔ１−Ｖｔ２ …（４）
この演算により、測定値Ｖ１read，Ｖ２readに含まれるオフセット電圧Ｖoffが相殺される。したがって、基準電位端子Ｔ１と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧の真値Ｖが求められる。
【００５６】
なお、所定電圧端子Ｔ３に印加される電圧が、基準電位端子Ｔ１の基準電位より高く、被測定電圧端子Ｔ２に印加される半導体素子１の出力電圧より低い場合、電圧Ｖｔ２が負の値となる。この場合も、式（４）により真値Ｖが求められる。
【００５７】
〔実施形態の効果〕
このように、本実施形態の電圧測定装置１では、半導体素子１０の２端子間の電圧の測定に、所定電源３による所定電圧を用いている。具体的には、電圧測定装置１では、前述のように、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ１を測定し、所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧Ｖｔ２を測定し、それぞれの測定値Ｖ１read，Ｖ２readの差を演算している。
【００５８】
これにより、測定値Ｖ１read，Ｖ２readに含まれるオフセット電圧Ｖoffが除去される。それゆえ、電圧計２に固有のオフセット電圧Ｖoffに影響されることなく、半導体素子１０の被測定電圧を測定することができる。したがって、被測定電圧の測定精度を向上させることができる。
【００５９】
［実施形態２］
本発明に係る他の実施形態について、図２〜図５を参照して以下に説明する。
【００６０】
前述の実施形態１に示す電圧測定装置１は、電圧計２に固有のオフセット電圧Ｖoffの影響を半導体素子１０の測定値より排除することができるものの、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能よりも小さい精度で電圧を測定することができない。そこで、本実施形態では、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能よりも小さい精度で電圧を測定することができる構成について説明する。
【００６１】
なお、本実施形態において、前述の実施形態１における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記して、その説明を省略する。
【００６２】
〔電圧測定装置の構成〕
図２は、本実施形態に係る電圧測定装置１１の構成を示す回路図である。
【００６３】
図２に示すように、電圧測定装置１１は、半導体素子１０の出力電圧を測定するために、電圧測定装置１と同様、電圧計２と、所定電源３と、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２と、基準電位端子Ｔ１と、被測定電圧端子Ｔ２と、所定電圧端子Ｔ３とを備えている。これらの接続構成は、電圧測定装置１における各部の接続構成と一部を除いて同一であるので、同一部分についての説明を省略する。また、電圧測定装置１１は、電圧測定装置１が備える測定制御装置４に代えて測定制御装置５を備えている。さらに、電圧測定装置１１は、上記の構成に加えて多段電源回路６を備えている。
【００６４】
《多段電源回路の構成》
多段電源回路６は、ｎ個（複数）の定電圧源Ｐ１〜Ｐｎと、ｎ+１個（複数）のリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎとを有している。
【００６５】
定電圧源Ｐ１〜Ｐｎ（定電圧発生手段）は、複数の定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎを個別に発生する。定電圧Ｖref1〜Ｖrefnは、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの分解能よりも小さい電圧であり、Ｖref1＜Ｖref2＜Ｖref3＜…＜Ｖrefnの関係を有する。
【００６６】
定電圧源Ｐ１〜Ｐｎは、並列に設けられており、それぞれがリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎと直列に接続されている。具体的には、定電圧源Ｐ１〜Ｐｎは、負極（グランド端子）がリレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の一方の端子（電圧計２側の端子）に接続され、正極（出力端子）がそれぞれリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎの一方の端子に接続されている。リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎの他方の端子は、電圧計２の一方の端子に接続されている。これにより、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎ（定電圧印加手段）は、それぞれ電圧計２とリレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２との間に定電圧源Ｐ１〜Ｐｎを接続したり切り離したりする。
【００６７】
リレーＲＬＹ０は、定電圧源Ｐ１〜Ｐｎのいずれとも接続されておらず、定電圧源Ｐ１〜Ｐｎの接続または切り離しには関与していない。具体的には、リレーＲＬＹ０は、一方の端子がリレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の一方の端子に接続され、他方の端子が電圧計２の一方の端子に接続されている。
【００６８】
リレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎは、電圧の測定時に、リレーＲＬＹ０，リレーＲＬＹ１，リレーＲＬＹ２，…，リレーＲＬＹｎ−１，リレーＲＬＹｎの順に１つずつ閉じる。
【００６９】
電圧Ｖｔ１または電圧Ｖｔ２の測定時に、定電圧源Ｐ１〜Ｐｎのいずれか１つが、基準電位端子Ｔ１または被測定電圧端子Ｔ２と電圧計２との間に接続される。このため、電圧計２は、基準電位端子Ｔ１または被測定電圧端子Ｔ２の電位から定電圧Ｖrefｉ（ｉ＝１〜ｎ）だけ高い電位と、所定電圧端子Ｔ３の電位との間の電圧を測定することになる。つまり、電圧計２は、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ１を測定する場合、実際にはＶｔ１−Ｖrefｉを測定している。同様に、電圧計２は、被測定電圧端子Ｔ２と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ２を測定する場合、実際にはＶｔ２−Ｖrefｉを測定している。
【００７０】
《電圧測定の原理》
電圧測定装置１１における電圧測定の原理について説明する。
【００７１】
まず、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能（電圧計２の測定最小桁）の電圧をＶｒとすると、電圧計２による測定値は、Ｖｒ，２Ｖｒ，…，（Ｎ−１）Ｖｒ，ＮＶｒ（Ｎは正の整数）と表される。このため、電圧の測定対象となる２つの端子Ｔａ，Ｔｂの間の電圧Ｖabが、（Ｎ−１）Ｖｒ＜Ｖab≦ＮＶｒの範囲の値である場合、電圧計２の測定値はＮＶｒとなる。多段電源回路６を用いて電圧の測定を行う場合、電圧計２が実際に測定する電圧（Ｖab−Ｖrefｉ）が（Ｎ−１）Ｖｒ＜Ｖab−Ｖrefｉ≦ＮＶｒの範囲の値であるときも、同様に電圧計２の測定値Ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）はＮＶｒとなる。このように、電圧計２では最小分解能Ｖｒより小さい精度で測定することができない。
【００７２】
そこで、本実施形態では、最小分解能Ｖｒより小さい精度で測定するために次の原理に基づいて測定を行う。
【００７３】
多段電源回路６において、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎを前述のように切り替えて電圧計２に接続することにより、定電圧Ｖrefｉを徐々に上昇させていく。すると、（Ｎ−１）Ｖｒ＜Ｖab−Ｖrefｉの範囲では、測定値Ｖｉ（変化電圧測定値）がＮＶｒのままであるが、（Ｎ−１）Ｖｒ＝Ｖab−Ｖrefｉとなる時点で電圧計２の測定値Ｖｉが（Ｎ−１）Ｖｒに変化する。この測定値Ｖｉは、測定最小桁が変化した値であり、最小分解能で表される正確な値である。したがって、測定値ＶｉがＮＶｒから（Ｎ−１）Ｖｒに変化したとき、すなわち測定値ＶｉがＮＶｒより小さくなったときの測定値Ｖｉが、定電圧Ｖrefｉの精度で電圧（Ｖab−Ｖrefｉ）を測定した値になる。
【００７４】
ここで、リレーＲＬＹ０が閉じたときの電圧計２の測定値をＶ０（基準測定値）とすると、閉じたリレーＲＬＹｉに対応する測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さくなるときの値（Ｖab−Ｖrefｉ）を測定値Ｖｍとして採用する。これにより、端子Ｔａ，Ｔｂの間の電圧Ｖabは、式（５）のように表される。
【００７５】
Ｖab＝Ｖｍ＝Ｖｉ＋Ｖrefｉ …（５）
このように、測定値Ｖｍは上記の演算により求められる。
【００７６】
《測定制御装置の構成》
測定制御装置５は、前述の測定制御装置４と同様、電圧Ｖｔ１を測定した後に電圧Ｖｔ２を測定し、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２のそれぞれの測定値Ｖ１read，Ｖ２readの差を求める測定処理を行う。このため、測定制御装置５は、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２を前述のように順次開閉するように制御し、測定値Ｖ１read，Ｖ２readを読み込んで、上記の差を求めるための演算処理を行う。また、測定制御装置５は、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定時に、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能よりも小さい精度で測定を行うために、多段電源回路６におけるリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎを上記のように開閉するように制御する。
【００７７】
測定制御装置５は、制御部５１、リレー制御部５２、比較処理部５３、演算処理部５４および記憶部５５を有している。測定制御装置５は、制御プログラムに基づいて上記の測定処理を行うため、測定制御装置４と同様、マイクロコンピュータや汎用のコンピュータなどで構成される。
【００７８】
〈制御部の構成〉
制御部５１は、上記の測定処理を行うために、リレー制御部５２、比較処理部５３、演算処理部５４および記憶部５５の動作を以下のように制御する。
【００７９】
（１）記憶部の制御
制御部５１は、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２のそれぞれの測定時に電圧計２より読み取った測定値Ｖ１read，Ｖ２readを記憶部５５に記憶させる。また、制御部５１は、多段電源回路６においてリレーＲＬＹ０が閉じたときの電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定値（以降共通して「測定値Ｖ０」と称する）を記憶部５５に記憶させる。また、制御部５１は、多段電源回路６において、閉じたリレーＲＬＹｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応して定電圧Ｖrefi毎に測定された電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定値（以降共通して「測定値Ｖｉ」と称する）を記憶部５５に記憶させる。
【００８０】
制御部５１は、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいときに、記憶部５５に記憶されているリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎにそれぞれ対応する定電圧Ｖref1〜Ｖrefnから、測定値Ｖｉに対応する定電圧Ｖrefiを読み出す。測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいことは、後述するように、比較処理部５３によって判定される。
【００８１】
（２）リレー制御部の制御
制御部５１は、リレー制御部５５に、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定をそれぞれ行うことを通知するとともに、これらの測定が終了したことを通知する。また、制御部５１は、閉じるリレーＲＬＹｉを特定するリレーＩＤを書き替える。リレーＩＤは、測定制御装置５に設けられたレジスタ（図示せず）にｉ（ｉは１〜ｎのいずれか１つ）という値にて設定されている。制御部５１は、リレーＲＬＹ０が閉じた状態で電圧測定が行われた後にリレーＲＬＹ０が開くと、上記のレジスタのリレーＩＤの値ｉを“１”にセットする。また、制御部５１は、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０以上であるという比較処理部５３による判定結果を受けて、上記のレジスタのリレーＩＤの値ｉを１つインクリメントする。
【００８２】
（３）比較処理部の制御
制御部５１は、上記の測定値Ｖ０，Ｖｉを記憶部５５から読み出して比較処理部５３に与える。
【００８３】
（４）演算処理部の制御
制御部５１は、記憶部５５に記憶されている測定値Ｖ１read，Ｖ２readを読み出して演算処理部５４に与える。また、制御部５１は、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいという判定結果を比較処理部５３より受けると、記憶部５５に記憶されている測定値Ｖｉおよび当該測定値Ｖｉに対応する定電圧Ｖrefiを読み出して演算処理部５４に与える。
【００８４】
〈リレー制御部の構成〉
リレー制御部５２（開閉制御手段）は、制御部４１からの電圧Ｖｔ１の測定を行う通知を受けて、リレーＲＬＹ１１が閉じる一方、リレーＲＬＹ１２が開くように、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の開閉を制御する。また、リレー制御部５２は、制御部５１からの電圧Ｖｔ２の測定を行う通知を受けて、リレーＲＬＹ１１が開く一方、リレーＲＬＹ１２が閉じるように、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の開閉を制御する。
【００８５】
リレー制御部５２（電圧印加制御手段）は、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定時に、それぞれリレーＲＬＹ０，ＲＬＹ１，ＲＬＹ２，…，ＲＬＹｎ−１，ＲＬＹｎの順に１つずつ閉じて、他を開くようにリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎの開閉を制御する。具体的には、電圧測定が開始して最初にリレーＲＬＹ０を閉じて開いた以降、リレーＩＤにて特定されるリレーＲＬＹｉを閉じるように制御する。これにより、リレー制御手段５２は、定電圧Ｖref1〜Ｖrefnを値の小さい順に電圧計２と基準電位端子Ｔ１または被測定電圧端子Ｔ２との間に印加するようにリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎを開閉させている。また、リレー制御部５２は、電圧の測定が終了したという通知を制御部５１から受けると、閉じていたリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎを開くように制御する。
【００８６】
〈比較処理部の構成〉
比較処理部５３（測定値比較手段）は、制御部５１により与えられた測定値Ｖ０と測定値Ｖｉとを比較して、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいか否かを判定する。また、比較処理部５３は、その判定の結果を制御部５１に通知する。
【００８７】
〈演算処理部の構成〉
演算処理部５４（減算手段）は、制御部５１から与えられる測定値Ｖ１read，Ｖ２readに基づいて、測定値Ｖ１readから測定値Ｖ２readを減算する処理を行う。また、演算処理部５４（補正手段）は、比較処理部５３によって、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいと判定されたときに、制御部５１から与えられる測定値Ｖｉおよび定電圧Ｖrefiに基づいて、前述の式（５）の演算を行うことにより測定値Ｖｍを求める。これにより、演算処理部５４は、最初の測定で得た測定値Ｖ０（測定値Ｖ１read，Ｖ２read）を測定値Ｖｍに補正する。
【００８８】
〈記憶部の構成〉
記憶部５５は、前述の測定値Ｖ１read，Ｖ２readおよび測定値Ｖ０，Ｖｉを記憶している。また、記憶部５５は、前述のリレーＩＤと、リレーＩＤで特定されるリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎにそれぞれ対応する定電圧Ｖref1〜Ｖrefnとの関係をテーブルの形式で記憶している。これにより、制御部５１は、リレーＩＤを指定することにより、対応する定電圧Ｖrefiを記憶部５５から読み出すことができる。
【００８９】
〔電圧測定装置による電圧測定〕
続いて、電圧測定装置１１による半導体装置１０の電圧測定動作（電圧測定方法）について説明する。
【００９０】
図３は、電圧測定装置１１による半導体装置１０の電圧測定の手順を示すフローチャートである。
【００９１】
基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ１および被測定電圧端子Ｔ２と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ２の測定については、前述のように実施形態１ですでに説明しているので、ここではその説明を省略する。したがって、ここでは、多段電源回路６を用いた電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定に共通する電圧測定について説明する。
【００９２】
なお、以降の説明では、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定対象となる２端子（基準電位端子Ｔ１および所定電圧端子Ｔ３または所定電圧端子Ｔ３および被測定電圧端子Ｔ２）を端子Ｔａ，Ｔｂとする。
【００９３】
図３に示すように、まず、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ０を閉じる（ステップＳ１）。このとき、他のリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎは、リレー制御部５２の制御によって開いている。
【００９４】
この状態で、端子Ｔａ，Ｔｂ間の電圧（第１電圧および第２電圧）を電圧計２により測定する（ステップＳ２）。このとき、測定結果として得られた測定値Ｖ０が制御部５１によって記憶部５５に書き込まれる。このときの測定値Ｖ０は、定電圧源Ｐ１〜Ｐｎの定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎが加算されない端子Ｔａ，Ｔｂ間の電圧の測定値である。
【００９５】
記憶部５５に測定値Ｖ０が記憶されると、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ０を開く（ステップＳ３）。すると、制御部５１によって、レジスタのリレーＩＤの値ｉを“１”にセットする（ステップＳ４）。このとき、制御部５１は、測定値Ｖ０が０に低下したことによってリレーＲＬＹ０が開いたことを認識して、リレーＩＤを上記のようにセットする。
【００９６】
次いで、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ１を閉じる（ステップＳ５）。これにより、定電圧源Ｐ１が電圧計２に接続される。このとき、リレー制御部５２は、レジスタのリレーＩＤの値ｉ（＝１）を読み取って、リレーＲＬＹ１を閉じるように制御する。
【００９７】
この状態で、端子Ｔａ，Ｔｂ間の電圧Ｖabを電圧計２により測定する（ステップＳ６（変化電圧測定工程））。このとき、測定結果としての測定値Ｖｉ（Ｖ１）が制御部５１によって記憶部５５に書き込まれる。記憶部５５に測定値Ｖｉ（Ｖ１）が記憶されると、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹｉ（ＲＬＹ１）を開く（ステップＳ７）。このとき電圧計２が測定する電圧は、定電圧源Ｐ１が電圧計２に接続されることにより、実際には電圧Ｖabより定電圧Ｖref1だけ低い値となっている。
【００９８】
さらに、比較処理部５３によって、記憶部５５から読み出された測定値Ｖ０，Ｖｉを比較し、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいか否かを判定する（ステップＳ８（測定値比較工程））。比較の結果、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０以上（Ｖｉ≧Ｖ０）であると判定されると、制御部５１によってリレーＩＤの値ｉを１つインクリメントし（ステップＳ９）、処理がステップＳ５に戻る。
【００９９】
ここで、リレーＲＬＹ１が閉じたとき、電圧計２が電圧（Ｖab−Ｖref1）を測定した結果が前述の最小分解能Ｖｒの範囲内であれば、測定値Ｖｉは変化しない。このため、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０以上であると判定される。
【０１００】
定電圧源Ｐ１〜Ｐｎの定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎは、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能よりも小さい電圧であり、Ｖref1＜Ｖref2＜Ｖref3＜…＜Ｖrefnの関係を有する。このため、上記のステップＳ５〜Ｓ９によるループ処理では、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎを順次切り替えて閉じていくと、測定値Ｖｉの値が徐々に小さくなる。しかしながら、測定対象となる電圧（Ｖab−Ｖrefi）が最小分解能の範囲で変化している状態では、測定値Ｖｉに変化がない。そして、測定値Ｖｉの値が最小分解能の境界値に達すると、測定値Ｖｉが低下する。
【０１０１】
この場合、ステップＳ８での比較の結果、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいと判定される。すると、演算処理部５４によって、そのときの測定値Ｖｉおよび定電圧Ｖrefiを加算して測定値Ｖｍを計算し（ステップＳ１０（補正工程））、処理を終える。
【０１０２】
このようにして、電圧Ｖｔ１を測定した結果として補正された測定値Ｖｍ１（Ｖｍ）が得られる。同様に、電圧Ｖｔ２を測定した結果として補正された測定値Ｖｍ２（Ｖｍ）が得られる。これらの測定値Ｖｍ１，Ｖｍ２は記憶部５５に記憶される。
【０１０３】
そして、記憶部５５に記憶された測定値Ｖｍ１，Ｖｍ２が読み出されると、演算処理部５４により式（４）で表される演算が行われる（減算工程）。このとき、測定値Ｖ１read，Ｖ２readの代わりに測定値Ｖｍ１，Ｖｍ２が用いられる。これにより、測定値Ｖｍ１，Ｖｍ２に含まれるオフセット電圧Ｖoffが相殺されるので、基準電位端子Ｔ１と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧の真値Ｖが求められる。また、測定値Ｖｍ１，Ｖｍ２が電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい精度で測定された値であるので、これらを用いて求められた真値Ｖをより高精度に求めることができる。
【０１０４】
〔実施形態の効果〕
このように、本実施形態の電圧測定装置１１では、実施形態１の電圧測定装置１と同様、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧の測定値Ｖ１read）と、所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧の測定値Ｖ２readとの差を演算している。これにより、測定値Ｖ１read，Ｖ２readに含まれるオフセット電圧Ｖoffが除去される。それゆえ、電圧計２に固有のオフセット電圧Ｖoffに影響されることなく、半導体素子１０の被測定電圧を測定することができる。したがって、半導体素子１０の被測定電圧の測定精度を向上させることができる。
【０１０５】
一方、電圧測定装置１１では、多段電源回路６を用いることにより、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい定電圧Ｖref1〜ＶrefｎをリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎにより順次切り替えて電圧計２に印加して電圧Ｖabの測定値Ｖｉを得ている。また、電圧測定装置１１では、測定値ＶｉがリレーＲＬＹ０を接続したときの測定値Ｖ０より小さいときに、前述の式（５）の演算により、測定値Ｖｍを得ている。これにより、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎの精度で半導体素子１０の被測定電圧を測定することができる。したがって、半導体素子１０の被測定電圧の測定精度をさらに向上させることができる。
【０１０６】
［変形例］
本実施形態の変形例について説明する。図４は、本実施形態の変形例に係る電圧測定装置１２の構成を示す回路図である。
【０１０７】
〔電圧測定装置の構成〕
図４に示すように、電圧測定装置１２は、電圧測定装置１１と同様、電圧計２と、所定電源３と、測定制御装置５と、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２と、基準電位端子Ｔ１と、被測定電圧端子Ｔ２と、所定電圧端子Ｔ３とを備えている。また、電圧測定装置１２は、前述の多段電源回路６に代えて、分圧抵抗回路７と、基準電源８と、オペアンプ９とを備えている。
【０１０８】
《分圧抵抗回路の構成》
分圧抵抗回路７は、図４に示すように、ｎ個（複数）の抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎと、ｎ+１個（複数）のリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎとを有している。
【０１０９】
抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎは、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の一方の端子（電圧計２側の端子）と基準電源８との間に直列に接続されている。抵抗ＲＬ１がリレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２側に配置され、抵抗ＲＬｎが基準電源８側に配置されている。これにより、抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎは、それぞれの抵抗値で定まる所定の分圧比で基準電源８の基準電圧を分圧する。
【０１１０】
リレーＲＬＹ０の一方の端子は、抵抗ＲＬ１とリレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の一方の端子との接続点に接続されている。リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎは、それぞれ抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎに対応して設けられている。リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎ−１の一方の端子は、それぞれ対応する抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎ−１とそれらに隣接する抵抗ＲＬ２〜ＲＬｎとの接続点に接続されている。リレーＲＬＹｎの一方の端子は、抵抗ＲＬｎと基準電源８との接続点に接続されている。リレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎの全ての他方の端子は、オペアンプ９の非反転入力端子に接続されている。
【０１１１】
上記のように構成される分圧抵抗回路７において、リレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎは、前述の多段電源回路６におけるリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎと同様に開閉が制御される。また、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎ−１がそれぞれ閉じた状態では、その閉じた位置に現れる基準電圧の分圧値を取り出すことができる。これにより、基準電源８の基準電圧の分圧値が、閉じたリレーＲＬＹｉを介してオペアンプ９の非反転入力端子に印加される。さらに、リレーＲＬＹｎが閉じた状態では、リレーＲＬＹｎが基準電源８とオペアンプ９とを直接接続する。これにより、基準電源８の基準電圧は、分圧されずにオペアンプ９の非反転入力端子に印加される。
【０１１２】
《オペアンプの構成》
オペアンプ９は、出力端子が非反転入力端子に接続されることにより、ボルテージフォロワを構成している。また、オペアンプ９の出力端子は、電圧計２の一方の端子に接続されている。
【０１１３】
《測定制御装置の構成》
測定制御装置５は、基本的には、電圧測定装置１１における測定制御装置５と同等の機能を有している。しかしながら、電圧測定装置１２が、多段電源回路６に代えて、分圧抵抗回路７、基準電源８およびオペアンプ９を備えることから、測定制御装置５は、電圧測定装置１１における測定制御装置５と以下のように異なる。
【０１１４】
〈制御部の構成〉
制御部５１は、分圧抵抗回路７においてリレーＲＬＹ０が閉じたときの電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定値（以降共通して「測定値Ｖ０」と称する）を記憶部５５に記憶させる。また、制御部５１は、分圧抵抗回路７において、リレーＲＬＹｉ（ｉ＝１〜ｎ）がそれぞれ閉じたときの電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定値（以降共通して「測定値Ｖｉ」と称する）を記憶部５５に記憶させる。
【０１１５】
〈記憶部の構成〉
記憶部５５は、前述のリレーＩＤと、リレーＩＤで特定されるリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎにそれぞれ対応する定電圧Ｖref1〜Ｖrefnとの関係をテーブルの形式で記憶している。ここでの定電圧Ｖref1〜Ｖrefnは、前述の定電圧源Ｐ１〜Ｐｎの定電圧Ｖref1〜Ｖrefnと異なっている。定電圧Ｖref1〜Ｖrefn-1は、分圧抵抗回路７において、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎがそれぞれ閉じたときに抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎの各接続点に現れる電圧である。また、定電圧Ｖrefnは基準電源８の基準電圧である。
【０１１６】
〔電圧測定装置による電圧測定〕
上記のように構成される電圧測定装置１２による半導体装置１０（被検査素子）の電圧測定動作について図３および図５を参照して説明する。
【０１１７】
図５は、電圧測定装置１２の電圧測定の具体例を説明するための回路図である。
【０１１８】
図３に示すように、まず、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ０を閉じる（ステップＳ１）。この状態で、端子Ｔａ，Ｔｂ間の電圧を電圧計２により測定する（ステップＳ２）。このとき、オペアンプ９は、非反転入力端子がリレーＲＬＹ０を介して、端子Ｔａ（基準電位端子Ｔ１または被測定電圧端子Ｔ２）に接続されるので、オペアンプ９の出力端子には端子Ｔａの電位が現れる。
【０１１９】
電圧測定の後、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ０を開く（ステップＳ３）。すると、制御部５１によって、レジスタのリレーＩＤの値ｉを“１”にセットする（ステップＳ４）。次いで、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ１を閉じる（ステップＳ５）。これにより、抵抗ＲＬ１，ＲＬ２の接続点がオペアンプ９の非反転入力端子に接続される。それゆえ、基準電源８の基準電圧が抵抗ＲＬ１と抵抗ＲＬ２〜ＲＬｎとの分圧比で分圧された電圧（定電圧Ｖref1）が、オペアンプ９の非反転入力端子に印加される。したがって、オペアンプ９の出力端子には上記の電圧が現れる。
【０１２０】
この状態で、端子Ｔａ，Ｔｂ間の電圧Ｖabを電圧計２により測定する（ステップＳ６）。このとき、測定結果としての測定値Ｖｉ（Ｖ１）が制御部５１によって記憶部５５に書き込まれる。続いて、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹｉ（ＲＬＹ１）を開く（ステップＳ７）。このとき電圧計２が測定する電圧は、分圧抵抗回路７の分圧により、実際には電圧Ｖabより定電圧Ｖref1だけ低い値となっている。
【０１２１】
さらに、比較処理部５３によって、記憶部５５から読み出された測定値Ｖ０，Ｖｉを比較し、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいか否かを判定する（ステップＳ８）。比較の結果、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０以上（Ｖｉ≧Ｖ０）であると判定されると、制御部５１によってリレーＩＤの値ｉを１つインクリメントし（ステップＳ９）、処理がステップＳ５に戻る。
【０１２２】
ここで、リレーＲＬＹ１が閉じたとき、電圧計２が電圧（Ｖab−Ｖref1）を測定した結果が前述の最小分解能Ｖｒの範囲内であれば、測定値Ｖｉは変化しない。このため、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０以上であると判定される。
【０１２３】
リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎがそれぞれ閉じることにより、抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎによる分圧回路から定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎが得られる。この定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎは、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能よりも小さい電圧であり、Ｖref1＜Ｖref2＜Ｖref3＜…＜Ｖrefnの関係を有する。このため、上記のステップＳ５〜Ｓ９によるループ処理では、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎを順次切り替えて閉じていくと、測定値Ｖｉの値が徐々に小さくなる。しかしながら、測定対象となる電圧（Ｖab−Ｖrefi）が最小分解能の範囲で変化している状態では、測定値Ｖｉに変化がない。そして、測定値Ｖｉの値が最小分解能の境界値に達すると、測定値Ｖｉが低下する。
【０１２４】
この場合、ステップＳ８での比較の結果、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいと判定される。すると、演算処理部５４によって、そのときの測定値Ｖｉおよび定電圧Ｖrefiを加算して測定値Ｖｍを計算して（ステップＳ１０）、処理を終える。
【０１２５】
このようにして、電圧Ｖｔ１を測定した結果として測定値Ｖｍ１（Ｖｍ）が得られ、電圧Ｖｔ２を測定した結果として測定値Ｖｍ２（Ｖｍ）が得られる。
【０１２６】
このように、電圧測定装置１２では、前述の多段電源回路６に代えて、分圧抵抗回路７、基準電源８およびオペアンプ９を用いている。これにより、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい定電圧Ｖref1〜ＶrefｎをリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎにより順次切り替えて取得して２つの端子Ｔａ，Ｔｂの間の電圧の測定値Ｖｉを得ている。また、電圧測定装置１２では、測定値ＶｉがリレーＲＬＹ０を接続したときの測定値Ｖ０より小さいときに、前述の式（５）の演算により、測定値Ｖｍを得ている。これにより、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎの精度で半導体素子１０の被測定電圧を測定することができる。したがって、半導体素子１０の被測定電圧の測定精度をさらに向上させることができる。
【０１２７】
〈電圧測定の具体例〉
ここで、電圧測定装置１２による電圧測定の具体例について説明する。
【０１２８】
図５に示すように、分圧抵抗回路７が、リレーＲＬＹ０〜ＲＬＹ９および抵抗ＲＬ１〜ＲＬ１０を有し、端子Ｔａ，Ｔｂの間の電圧Ｖabを測定するものとする。ここでは、端子Ｔａの電位が基準電位であり、電圧Ｖabが１．０５Ｖであり、基準電源８の基準電圧が０．１Ｖであり、抵抗ＲＬ１〜ＲＬ９の抵抗値が同じであるとする。また、電圧計２におけるＡ／Ｄコンバータの最小分解能が０．１Ｖであるとする。
【０１２９】
なお、図５に示す構成では、分圧抵抗回路７における抵抗分割比を１／１０単位で設定する都合上、図４に示す構成では基準電源８側に存在しない抵抗ＲＬ１０（ＲＬｎ＋１）を設けている。
【０１３０】
まず、リレーＲＬＹ０のみを閉じたときの電圧計２の測定値Ｖ０が１．１Ｖであるとする。このときのオペアンプ９の出力端子に現れる電圧は０Ｖであるので、電圧計２の両端の実際の電圧は１．０５Ｖである。
【０１３１】
次に、リレーＲＬＹ０を開き、リレーＲＬＹ１を閉じた状態で、分圧抵抗回路７から出力される電圧（定電圧Ｖref3）が０．０１Ｖであることから、オペアンプ９の出力端子に現れる電圧も０．０１Ｖとなる。したがって、この場合、電圧計２の両端の電圧は１．０４Ｖとなる。これに対し、電圧計２は、最小分解能が０．１Ｖであるため、電圧計２の測定値Ｖ１は、測定値Ｖ０と同様、１．１Ｖとなる。
【０１３２】
同様にして、リレーＲＬＹ２，ＲＬＹ３，ＲＬＹ４，…が順次開くようにしていくと、オペアンプ９の出力端子の電圧が大きくなる。これに対して、電圧計２の両端の電圧は、電圧Ｖabからオペアンプ９の出力端子の電圧を減じた値となるので、徐々に小さくなる。リレーＲＬＹ４を閉じたときには、オペアンプ９の出力端子に現れる電圧は０．０４Ｖであるので、電圧計２の両端の電圧は１．０１Ｖとなる。これに対し、電圧計２は、電圧計２の測定値Ｖ１は、測定値Ｖ１と同様、１．１Ｖを維持している。
【０１３３】
そして、リレーＲＬＹ４を開き、リレーＲＬＹ５を閉じたときには、オペアンプ９の出力端子の電圧（定電圧Ｖref5）が０．０５Ｖとなるため、電圧計２の両端の電圧が１Ｖになる。このとき、電圧計２の両端の電圧が最小分解能を越えて変化したことになるので、電圧計２の測定値Ｖ５が１．０Ｖとなる。このとき、測定値Ｖ５が測定値Ｖ０より小さくなるので、式（５）による演算（Ｖｍ＝Ｖ５＋Ｖref5）により、測定値Ｖｍが１．０５Ｖの値で求められる。
【０１３４】
このように、電圧計２が本来有するＡ／Ｄコンバータの最小分解能では測定できない桁（小数第２位）で電圧Ｖabを測定することが可能になる。
【０１３５】
［測定制御装置の実現形態］
電圧測定装置１，１１，１２の測定制御装置４，５における記憶部４４，５５を除く各ブロックは、以下のようにＣＰＵを用いてソフトウェア（制御プログラム）によって実現される。あるいは、上記の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成されてもよい。
【０１３６】
前述の電圧測定機能を実現するソフトウェアのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）は、コンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体に記録されてもよい。本発明の目的は、当該記録媒体を電圧測定装置１，１１，１２に供給し、ＣＰＵが記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出して実行することによっても達成することが可能である。
【０１３７】
上記の記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系を用いることができる。また、上記の記録媒体としては、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系なども用いることができる。
【０１３８】
また、電圧測定装置１，１１，１２を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記のプログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体は特定の媒体に限定されない。このような伝送媒体としては、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線の伝送媒体が利用可能である。また、上記の伝送媒体としては、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線が利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１３９】
［付記事項］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明に係る被検査素子の電圧測定方法および電圧測定装置は、電圧計のオフセット電圧の影響を排除するとともに、電圧計のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい精度で電圧測定をすることができるので、高精度が要求される被検査素子の電圧測定に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１ 電圧測定装置
２ 電圧計
３ 所定電源
４ 測定制御装置
５ 測定制御装置
６ 多段電源回路
７ 分圧抵抗回路
８ 基準電源（定電圧発生手段）
９ オペアンプ
１０ 半導体素子（被検査素子）
１１ 電圧測定装置
１２ 電圧測定装置
４１ 制御部
４２ リレー制御部（開閉制御手段）
４３ 演算処理部（減算手段）
４４ 記憶部
５１ 制御部
５２ リレー制御部（開閉制御手段，電圧印加制御手段）
５３ 比較処理部（測定値比較手段）
５４ 演算処理部（減算手段，補正手段）
５５ 記憶部
Ｐ１〜Ｐｎ 定電圧源（定電圧発生手段）
ＲＬ１〜ＲＬｎ 抵抗（定電圧発生手段）
ＲＬＹ１１ リレー（第１開閉手段）
ＲＬＹ１２ リレー（第２開閉手段）
ＲＬＹ０ リレー
ＲＬＹ１〜ＲＬＹｎ リレー（定電圧印加手段）
Ｔ１ 基準電位端子（第１端子）
Ｔ２ 被測定電圧端子（第２端子）
Ｔ３ 所定電圧端子（第３端子）
Ｔａ，Ｔｂ 端子
Ｖ０ 測定値（基準測定値）
Ｖｉ 測定値（変化電圧測定値）
Ｖｔ１ 電圧（第１電圧）
Ｖｔ２ 電圧（第２電圧）
Ｖ１read，Ｖ２read 測定値
Ｖref1〜Ｖrefｎ 定電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子などの被検査素子を検査する検査装置における電圧測定に関し、特に、電圧測定精度の向上を図る被検査素子の電圧測定方法および電圧測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子などの被検査素子の検査装置においては各種の検査が行われる。特に、電圧系の検査には、被検査素子の各種の電圧が測定される。例えば、定電圧レギュレータのような電圧を出力する被検査素子の出力電圧測定を行う検査装置においては、被測定電圧に対して、並列に測定機器（電圧計など）を接続して電圧測定を行う。電圧測定においては、測定機器の誤差を排除して、測定精度を高めることが求められる。
【０００３】
特許文献１には、２つの第１および第２半導体素子（三端子レギュレータ）の出力端子間の電圧を、被測定電圧として差動増幅回路により得て電圧計により測定する方法において、差動増幅回路に生じる測定誤差を除去することが開示されている。
【０００４】
この測定方法では、まず、第１半導体素子に接続される測定端子を、差動増幅回路から一旦切り離すとともに、第２半導体素子の出力端子と短絡しておき、当該測定端子と第２半導体素子に接続される測定端子との間の差電圧を測定する。この状態では、本来は差電圧を生じないので、電圧計に示される電圧は誤差電圧となる。次に、第１半導体素子を測定端子と接続した状態で、第１および第２半導体素子の差電圧を測定し、この差電圧から上記の誤差電圧が差し引かれる。これにより、差動増幅回路によって生じる測定誤差が除去されるので、精度の高い電圧測定を行うことができる。
【０００５】
特許文献２には、半導体素子（ダイオードなど）の逆電圧測定に本来必要な定電流電源を使用せず、定電圧電源とコンパレータによる電流検出回路とを用いて、安価な装置での測定を可能にすることが開示されている。
【０００６】
この測定方法では、ダイオードのカソードに接続される測定端子に、定電圧電源により段階的に上昇する電圧を印加したときに被測定半導体素子のアノードに接続される測定端子に現れる漏れ電流をコンパレータで検出する。また、当該漏れ電流が、印加電圧の上昇に伴って増加して設定値（ブレークダウン電圧の電流値）を越えたときにコンパレータの出力が反転する。そのときの印加電圧を基準にして、変化幅を小さくして印加電圧を低下させ、コンパレータの出力が反転したときの印加電圧を測定値とする。これにより、簡素な構成で、精度の高い電圧測定を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２４０５７１号公報（１９９２年８月２７日公開）
【特許文献２】特開昭５９−９９３６８号公報（１９８４年６月８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された測定方法では、差動増幅回路による測定誤差を除去することができるものの、使用する電圧計に生じる誤差による測定値への影響を排除することができない。
【０００９】
また、特許文献２に開示された測定方法でも、コンパレータを含む測定回路に固有の測定誤差要因による測定値への影響を排除することができない。具体的には、コンパレータを構成する差動増幅回路にて発生する誤差により、測定誤差が生じる。
【００１０】
ここで、電圧計における測定誤差について説明する。
【００１１】
図６は、半導体素子の電圧測定のための従来の構成を示す回路図である。
【００１２】
図６に示すように、半導体素子１０１（被検査素子）の出力電圧（被測定電圧）を測定するには、電圧計１０２を用いる。半導体素子１０１の基準電位端子および出力端子は、それぞれ基準電位端子Ｔ１０１および被測定電圧端子Ｔ１０２に接続される。これにより、電圧計１０２は、基準電位端子Ｔ１０１と被測定電圧端子Ｔ１０２との間の電圧を測定する。
【００１３】
電圧計１０２には、固有の測定誤差（以降「オフセット電圧Ｖoff」と称する）が存在する。したがって、電圧計１０２を用いて半導体素子１０１の出力電圧を測定すると、式（１）に示す測定値Ｖreadが得られる。
【００１４】
Ｖread=Ｖ+Ｖoff …（１）
この測定値Ｖreadは、基準電位端子Ｔ１０１と被測定電圧端子Ｔ１０２との間の電圧の真値Ｖにオフセット電圧Ｖoffが加算された値になる。
【００１５】
上記のように、電圧計１０２に固有のオフセット電圧の影響によって測定値Ｖreadは、被測電圧の真値Ｖに対して、誤差を生じる。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検査素子の出力電圧の測定において電圧計のオフセット値の影響を排除することができる電圧測定方法および電圧測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の被検査素子の電圧測定方法は、電圧計を用いて被検査素子の出力電圧を測定する被検査素子の電圧測定方法において、上記の課題を解決するために、基準電位の第１端子と、前記出力電圧が印加される第２端子と、所定の電圧が印加される第３端子とを設けておき、前記第１端子と前記第３端子との間の第１電圧を前記電圧計により測定して第１測定値を得る第１測定工程と、前記第２端子と前記第３端子との間の第２電圧を前記電圧計により測定して第２測定値を得る第２測定工程と、前記第１測定値から前記第２測定値を減算する減算工程とを備えていることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成では、第１測定工程において、第１端子と第３端子との間の第１電圧が電圧計により測定されることで、第１測定値が得られる。また、第２測定工程において、第２端子と第３端子との間の第２電圧が電圧計により測定されることで、第２測定値が得られる。さらに、減算工程において、第１測定値から第２測定値が減算される。
【００１９】
第１電圧と第２電圧との差が、測定の対象となる第１端子と第２端子との間の電圧、すなわち被検査素子の出力電圧であるので、減算工程の減算により、当該出力電圧が求められることになる。また、第１測定値および第２測定値には、電圧計が測定することによるオフセット電圧が等しく含まれている。このため、第１測定値から第２測定値を減算することにより、オフセット電圧が相殺される。したがって、求められた出力電圧には、オフセット電圧が含まれない。
【００２０】
前記電圧測定方法において、前記第１測定工程または前記第２測定工程は、前記電圧計に内蔵されるＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さく、かつ異なる値の複数の定電圧を値の小さい順に前記第１電圧または前記第２電圧から減じ、これにより変化する値を前記定電圧毎に前記電圧計により測定して変化電圧測定値を得る変化電圧測定工程と、前記第１測定値または前記第２測定値を基準測定値として、当該基準測定値と前記変化電圧測定値とを比較して、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいか否かを判定する測定値比較工程と、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいと判定されたときの前記変化電圧測定値と当該変化電圧測定値を得たときの前記定電圧とを加算して前記第１測定値または前記第２測定値を補正する補正工程とを含んでいることが好ましい。
【００２１】
上記の構成では、変化電圧測定工程において、定電圧が値の小さい順に第１電圧または第２電圧から減じられることにより変化する値が、定電圧毎に電圧計により測定され、その測定結果として変化電圧測定値が得られる。測定値比較工程においては、基準測定値（第１測定値または第２測定値）と変化電圧測定値とが比較された結果、変化電圧測定値が基準測定値より小さいか否かが判定される。補正工程においては、変化電圧測定値が基準測定値より小さいと判定されたときの変化電圧測定値と、当該変化電圧測定値を得たときの定電圧とが加算されて、第１測定値または第２測定値が補正される。
【００２２】
定電圧がＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さいので、定電圧が第１電圧または第２電圧から減じられた値が最小分解能（電圧計の測定最小桁）の範囲内で変化している状態では、変化電圧測定値は基準測定値より小さくならない。一方、定電圧が第１電圧または第２電圧から減じられた値が最小分解能の範囲を越えて小さくなると、変化電圧測定値が最小分解能分だけ基準測定値より小さくなり、電圧計の測定値の最小桁が変化することになる。このときの変化電圧測定値は、被測定電圧を正確に表した値となる。したがって、補正工程において、予め減じられていた定電圧を変化電圧測定値に加算することにより、Ａ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい精度で電圧を測定することができる。
【００２３】
本発明の被検査素子の電圧測定装置は、電圧計を用いて被検査素子の出力電圧を測定する被検査素子の電圧測定装置において、上記の課題を解決するために、基準電位の第１端子と、前記出力電圧が印加される第２端子と、所定の電圧が印加される第３端子と、前記第１端子と前記第３端子との間に前記電圧計が接続される第１通電経路を開閉する第１開閉手段と、前記第２端子と前記第３端子との間に前記電圧計が接続される第２通電経路を開閉する第２開閉手段と、前記第１端子と前記第３端子との間の第１電圧を測定するときに、前記第１通電経路を閉じるように前記第１開閉手段を制御する一方、前記第２通電経路を開くように前記第２開閉手段を制御し、前記第２端子と前記第３端子との間の第２電圧を測定するときに、前記第１通電経路を開くように前記第１開閉手段を制御する一方、前記第２通電経路を閉じるように前記第２開閉手段を制御する開閉制御手段と、前記電圧計により測定された前記第１電圧の第１測定値から、前記電圧計により測定された前記第２電圧の第２測定値を減じる減算手段とを備えていることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成では、開閉制御手段によって、第１電圧および第２電圧の測定時に第１開閉手段および第２開閉手段の開閉が制御される。第１電圧の測定時には、第１通電経路が第１開閉手段により閉じられる一方、第２通電経路が第２開閉手段により開かれる。一方、第２電圧の測定時には、第１通電経路が第１開閉手段により開かれる一方、第２通電経路が第２開閉手段により閉じられる。上記のようにして第１電圧および第２電圧が測定された結果、第１測定値および第２測定値が得られる。すると、減算手段によって第１測定値から第２測定値が減算される。
【００２５】
第１電圧と第２電圧との差が、測定の対象となる第１端子と第２端子との間の電圧、すなわち被検査素子の出力電圧であるので、減算手段の減算により、当該出力電圧が求められることになる。また、第１測定値および第２測定値には、電圧計が測定することによるオフセット電圧が等しく含まれているが、第１測定値から第２測定値を減算することにより、オフセット電圧が相殺される。したがって、求められた出力電圧には、オフセット電圧が含まれない。
【００２６】
前記電圧測定装置は、前記電圧計に内蔵されるＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さく、かつ異なる値の複数の定電圧を発生する定電圧発生手段と、前記電圧計と前記第１端子または前記第２端子との間に前記定電圧を個別に切り替えて印加する定電圧印加手段と、前記定電圧を値の小さい順に前記電圧計と前記第１端子または前記第２端子との間に印加するように前記定電圧印加手段を制御する電圧印加制御手段と、前記定電圧の印加により変化する前記第１電圧または前記第２電圧の値が前記定電圧毎に前記電圧計により測定された変化電圧測定値と、基準測定値となる前記第１測定値または前記第２測定値とを比較して、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいか否かを判定する測定値比較手段と、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいと判定されたときの前記変化電圧測定値と当該変化電圧測定値を得たときの前記定電圧とを加算して前記第１測定値または前記第２測定値を補正する補正手段とを有していることが好ましい。
【００２７】
上記の構成では、定電圧発生手段によって発生した定電圧が、電圧印加制御手段に制御された定電圧印加手段によって、値の小さい順に電圧計と第１端子または第２端子との間に印加される。これにより変化する第１電圧または第２電圧の値は、定電圧毎に電圧計により変化電圧測定値として測定される。そして、測定値比較手段によって、基準測定値（第１測定値または第２測定値）と変化電圧測定値とが比較された結果、変化電圧測定値が基準測定値より小さいか否かが判定される。さらに、補正手段によって、変化電圧測定値が基準測定値より小さいと判定されたときの変化電圧測定値と、当該変化電圧測定値を得たときの定電圧とが加算されて、第１測定値または第２測定値が補正される。
【００２８】
このように、上記の構成では、前述の電圧測定方法と同様、定電圧がＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さい定電圧を用いて変化電圧測定値を求め、変化電圧測定値が基準測定値より小さくなったときに、第１測定値または第２測定値を補正している。したがって、補正工程において、変化電圧測定値に、予め減じられた定電圧を加算することにより、Ａ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい精度で電圧を測定することができる。
【００２９】
前記定電圧発生手段は、前記定電圧を個別に発生する複数の定電圧源であることが好ましい。あるいは、前記定電圧発生手段は、基準電圧を発生する基準電源と、前記基準電圧を所定の分圧比で分圧する複数の抵抗とを有し、分圧された前記基準電圧を前記定電圧として発生することが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る半導体装置の電圧測定方法および電圧測定装置は、上記のように構成されることにより、被検査素子の電圧測定において、電圧計のオフセット値の影響をなくすことができる。したがって、被検査素子の電圧測定を高精度に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態１に係る電圧測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る電圧測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の電圧測定装置による電圧測定の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態２に係る電圧測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図５】上記変形例の構成による電圧測定の具体例を説明するための回路図である。
【図６】従来の電圧測定に用いられる構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
［実施形態１］
本発明に係る一実施形態について、図１を参照して以下に説明する。
【００３３】
〔電圧測定装置の構成〕
図１は、本実施形態に係る電圧測定装置１の構成を示す回路図である。
【００３４】
図１に示すように、電圧測定装置１は、半導体素子１０の出力電圧を測定する装置である。電圧測定装置１は、半導体素子１０の出力電圧を測定するために、電圧計２と、所定電源３と、測定制御装置４と、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２と、基準電位端子Ｔ１と、被測定電圧端子Ｔ２と、所定電圧端子Ｔ３とを備えている。半導体素子１０は、電圧を出力（発生）する素子であり、代表的には定電圧レギュレータが挙げられる。
【００３５】
電圧計２の一方の端子は、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の一方の端子に接続されている。電圧計２の他方の端子は、所定電圧端子Ｔ３に接続されている。また、リレーＲＬＹ１１の他方の端子は基準電位端子Ｔ１に接続され、リレーＲＬＹ１２の他方の端子は被測定電圧端子Ｔ２に接続されている。
【００３６】
基準電位端子Ｔ１（第１端子）は、半導体素子１の基準電位端子（グランド端子など）に接続されている。被測定電圧端子Ｔ２（第２端子）は、半導体素子１の出力端子に接続されている。所定電圧端子Ｔ３（第３端子）は、所定電源３に接続されている。
【００３７】
電圧計２は、Ａ／Ｄコンバータを内蔵しており、電圧計２の両端に入力される電圧をデジタル値に変換し、そのデジタル値に基づいて測定処理を行うとともに、測定値を図示しない表示部に表示する。この電圧計２は、電圧測定時に固有のオフセット電圧Ｖoffを生じる。また、電圧計２は、Ａ／Ｄコンバータの最小分解能で電圧を測定する。
【００３８】
なお、所定電圧端子Ｔ３と基準電位端子Ｔ１との間の電位差、および所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間の電位差は、電圧計２の入力範囲内であることが必要である。
【００３９】
所定電源３は、所定の電圧を発生する電源である。この電圧は、被測定電圧端子Ｔ２に印加される半導体素子１の出力電圧と同じであってもよく、または当該出力電圧より高くてもよいし、低くてもよいが、予め所定の電圧として設定されている。
【００４０】
リレーＲＬＹ１１（第１開閉手段）は、電圧計２と基準電位端子Ｔ１との間を開閉する一方、リレーＲＬＹ１２（第２開閉手段）は、電圧計２と被測定電圧端子Ｔ２との間を開閉する。これにより、リレーＲＬＹ１１は、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間に電圧計２が接続される第１通電経路を開閉する。また、リレーＲＬＹ１２は、被測定電圧端子Ｔ２と所定電圧端子Ｔ３との間に電圧計２が接続される第２通電経路を開閉する。
【００４１】
リレーＲＬＹ１１は、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ１（第１電圧）を測定するときに閉じる一方、被測定電圧端子Ｔ２と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ２（第２電圧）を測定するときに開く。また、リレーＲＬＹ１２は、電圧Ｖｔ２を測定するときに閉じる一方、電圧Ｖｔ１を測定するときに開く。
【００４２】
《測定制御装置の構成》
測定制御装置４は、電圧Ｖｔ１を測定した後に電圧Ｖｔ２を測定し、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２のそれぞれの測定値Ｖ１read，Ｖ２readの差を求める測定処理を行う。このため、測定制御装置４は、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２を上記のように開閉するように制御し、測定値Ｖ１read，Ｖ２readを読み込んで、上記の差を求めるための演算処理を行う。
【００４３】
測定制御装置４は、上記の測定処理を行うために、制御部４１、リレー制御部４２、演算処理部４３および記憶部４４を有している。測定制御装置４は、制御プログラムに基づいて測定処理を行うため、マイクロコンピュータや汎用のコンピュータなどで構成される。例えば、測定制御装置４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶装置（記録媒体）などを備えている。ＣＰＵは、電圧測定の機能を実現するプログラムの命令を実行する。ＲＯＭはプログラムを格納するために設けられ、ＲＡＭはプログラムを展開するために設けられる。記憶装置は、プログラムおよび各種データを格納するために設けられる。
【００４４】
〈制御部の構成〉
制御部４１は、上記の測定処理を行うために、リレー制御部４２、演算処理部４３および記憶部４４の動作を制御する。
（１）リレー制御部の制御
制御部４１は、リレー制御部４２に、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定をそれぞれ行うことを通知する。また、制御部４１は、リレー制御部４２に、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定が終了したことを通知する。
（２）記憶部の制御
制御部４１は、電圧Ｖｔ１および電圧Ｖｔ２のそれぞれの測定時に電圧計２より読み取った測定値Ｖ１read（第１測定値）および測定値Ｖ２read（第２測定値）を記憶部４４に記憶させる。また、制御部４１は、記憶部４４に、必要に応じて測定値Ｖ１read，Ｖ２readを読み出す指示を与えて、これらの値を読み出す。さらに、制御部４１は、演算処理部４３より受け取った演算結果を記憶部４４に記憶させる。
【００４５】
なお、制御部４１は、上記の演算結果を被測定電圧の測定値として図示しない表示部に表示する。
（３）演算処理部の制御
制御部４１は、記憶部４４か読み出した測定値Ｖ１read，Ｖ２readを演算処理部４３に与える。
【００４６】
〈リレー制御部の構成〉
リレー制御部４２（開閉制御手段）は、制御部４１からの電圧Ｖｔ１の測定を行う通知を受けて、リレーＲＬＹ１１が閉じる一方、リレーＲＬＹ１２が開くように、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の開閉を制御する。また、リレー制御部４２は、制御部４１からの電圧Ｖｔ２の測定を行う通知を受けて、リレーＲＬＹ１１が開く一方、リレーＲＬＹ１２が閉じるように、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の開閉を制御する。
【００４７】
〈演算処理部の構成〉
演算処理部４３（減算手段）は、制御部４１から与えられる測定値Ｖ１read，Ｖ２readに基づいて、測定値Ｖ１readから測定値Ｖ２readを減算する処理を行う。
【００４８】
〈記憶部の構成〉
記憶部４４は、前述の測定値Ｖ１read，Ｖ２readを一時的に記憶することができればよく、例えばＲＡＭなどの揮発性のメモリによって構成される。
【００４９】
〔電圧測定装置による電圧測定〕
続いて、上記のように構成される電圧測定装置１による半導体素子１０の電圧測定動作（電圧測定方法）について説明する。
【００５０】
まず、リレーＲＬＹ１１を閉じる一方、リレーＲＬＹ１２を開き、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間に電圧計２を接続して、電圧Ｖｔ１を測定する（第１測定工程）。電圧Ｖｔ１を、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧の真値とすると、測定値Ｖ１readは、式（２）のように表される。
【００５１】
Ｖ１read＝Ｖ１＋Ｖoff …（２）
このとき、電圧計２によって測定された測定値Ｖ１readは、制御部４１によって取り込まれて、記憶部４４に記憶される。
【００５２】
次に、リレーＲＬＹ１２を閉じる一方、リレーＲＬＹ１１を開き、所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間に電圧計２を接続して、電圧Ｖｔ２を測定する（第２測定工程）。このとき、電圧計２によって測定された測定値Ｖ２readは、制御部４１によって取り込まれて、記憶部４４に記憶される。
【００５３】
電圧Ｖｔ２を、所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧の真値とすると、測定値Ｖ２readは、式（３）のように表される。
【００５４】
Ｖ２read＝Ｖｔ２＋Ｖoff …（３）
さらに、記憶部４４に記憶された測定値Ｖ１read，Ｖ２readが読み出されると、演算処理部４３により式（４）で表される演算が行われる（減算工程）。
【００５５】
Ｖ＝Ｖ１read−Ｖ２read
＝（Ｖｔ１＋Ｖoff）−（Ｖｔ２＋Ｖoff）
＝Ｖｔ１−Ｖｔ２ …（４）
この演算により、測定値Ｖ１read，Ｖ２readに含まれるオフセット電圧Ｖoffが相殺される。したがって、基準電位端子Ｔ１と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧の真値Ｖが求められる。
【００５６】
なお、所定電圧端子Ｔ３に印加される電圧が、基準電位端子Ｔ１の基準電位より高く、被測定電圧端子Ｔ２に印加される半導体素子１の出力電圧より低い場合、電圧Ｖｔ２が負の値となる。この場合も、式（４）により真値Ｖが求められる。
【００５７】
〔実施形態の効果〕
このように、本実施形態の電圧測定装置１では、半導体素子１０の２端子間の電圧の測定に、所定電源３による所定電圧を用いている。具体的には、電圧測定装置１では、前述のように、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ１を測定し、所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧Ｖｔ２を測定し、それぞれの測定値Ｖ１read，Ｖ２readの差を演算している。
【００５８】
これにより、測定値Ｖ１read，Ｖ２readに含まれるオフセット電圧Ｖoffが除去される。それゆえ、電圧計２に固有のオフセット電圧Ｖoffに影響されることなく、半導体素子１０の被測定電圧を測定することができる。したがって、被測定電圧の測定精度を向上させることができる。
【００５９】
［実施形態２］
本発明に係る他の実施形態について、図２〜図５を参照して以下に説明する。
【００６０】
前述の実施形態１に示す電圧測定装置１は、電圧計２に固有のオフセット電圧Ｖoffの影響を半導体素子１０の測定値より排除することができるものの、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能よりも小さい精度で電圧を測定することができない。そこで、本実施形態では、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能よりも小さい精度で電圧を測定することができる構成について説明する。
【００６１】
なお、本実施形態において、前述の実施形態１における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記して、その説明を省略する。
【００６２】
〔電圧測定装置の構成〕
図２は、本実施形態に係る電圧測定装置１１の構成を示す回路図である。
【００６３】
図２に示すように、電圧測定装置１１は、半導体素子１０の出力電圧を測定するために、電圧測定装置１と同様、電圧計２と、所定電源３と、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２と、基準電位端子Ｔ１と、被測定電圧端子Ｔ２と、所定電圧端子Ｔ３とを備えている。これらの接続構成は、電圧測定装置１における各部の接続構成と一部を除いて同一であるので、同一部分についての説明を省略する。また、電圧測定装置１１は、電圧測定装置１が備える測定制御装置４に代えて測定制御装置５を備えている。さらに、電圧測定装置１１は、上記の構成に加えて多段電源回路６を備えている。
【００６４】
《多段電源回路の構成》
多段電源回路６は、ｎ個（複数）の定電圧源Ｐ１〜Ｐｎと、ｎ+１個（複数）のリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎとを有している。
【００６５】
定電圧源Ｐ１〜Ｐｎ（定電圧発生手段）は、複数の定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎを個別に発生する。定電圧Ｖref1〜Ｖrefnは、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの分解能よりも小さい電圧であり、Ｖref1＜Ｖref2＜Ｖref3＜…＜Ｖrefnの関係を有する。
【００６６】
定電圧源Ｐ１〜Ｐｎは、並列に設けられており、それぞれがリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎと直列に接続されている。具体的には、定電圧源Ｐ１〜Ｐｎは、負極（グランド端子）がリレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の一方の端子（電圧計２側の端子）に接続され、正極（出力端子）がそれぞれリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎの一方の端子に接続されている。リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎの他方の端子は、電圧計２の一方の端子に接続されている。これにより、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎ（定電圧印加手段）は、それぞれ電圧計２とリレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２との間に定電圧源Ｐ１〜Ｐｎを接続したり切り離したりする。
【００６７】
リレーＲＬＹ０は、定電圧源Ｐ１〜Ｐｎのいずれとも接続されておらず、定電圧源Ｐ１〜Ｐｎの接続または切り離しには関与していない。具体的には、リレーＲＬＹ０は、一方の端子がリレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の一方の端子に接続され、他方の端子が電圧計２の一方の端子に接続されている。
【００６８】
リレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎは、電圧の測定時に、リレーＲＬＹ０，リレーＲＬＹ１，リレーＲＬＹ２，…，リレーＲＬＹｎ−１，リレーＲＬＹｎの順に１つずつ閉じる。
【００６９】
電圧Ｖｔ１または電圧Ｖｔ２の測定時に、定電圧源Ｐ１〜Ｐｎのいずれか１つが、基準電位端子Ｔ１または被測定電圧端子Ｔ２と電圧計２との間に接続される。このため、電圧計２は、基準電位端子Ｔ１または被測定電圧端子Ｔ２の電位から定電圧Ｖrefｉ（ｉ＝１〜ｎ）だけ高い電位と、所定電圧端子Ｔ３の電位との間の電圧を測定することになる。つまり、電圧計２は、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ１を測定する場合、実際にはＶｔ１−Ｖrefｉを測定している。同様に、電圧計２は、被測定電圧端子Ｔ２と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ２を測定する場合、実際にはＶｔ２−Ｖrefｉを測定している。
【００７０】
《電圧測定の原理》
電圧測定装置１１における電圧測定の原理について説明する。
【００７１】
まず、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能（電圧計２の測定最小桁）の電圧をＶｒとすると、電圧計２による測定値は、Ｖｒ，２Ｖｒ，…，（Ｎ−１）Ｖｒ，ＮＶｒ（Ｎは正の整数）と表される。このため、電圧の測定対象となる２つの端子Ｔａ，Ｔｂの間の電圧Ｖabが、（Ｎ−１）Ｖｒ＜Ｖab≦ＮＶｒの範囲の値である場合、電圧計２の測定値はＮＶｒとなる。多段電源回路６を用いて電圧の測定を行う場合、電圧計２が実際に測定する電圧（Ｖab−Ｖrefｉ）が（Ｎ−１）Ｖｒ＜Ｖab−Ｖrefｉ≦ＮＶｒの範囲の値であるときも、同様に電圧計２の測定値Ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）はＮＶｒとなる。このように、電圧計２では最小分解能Ｖｒより小さい精度で測定することができない。
【００７２】
そこで、本実施形態では、最小分解能Ｖｒより小さい精度で測定するために次の原理に基づいて測定を行う。
【００７３】
多段電源回路６において、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎを前述のように切り替えて電圧計２に接続することにより、定電圧Ｖrefｉを徐々に上昇させていく。すると、（Ｎ−１）Ｖｒ＜Ｖab−Ｖrefｉの範囲では、測定値Ｖｉ（変化電圧測定値）がＮＶｒのままであるが、（Ｎ−１）Ｖｒ＝Ｖab−Ｖrefｉとなる時点で電圧計２の測定値Ｖｉが（Ｎ−１）Ｖｒに変化する。この測定値Ｖｉは、測定最小桁が変化した値であり、最小分解能で表される正確な値である。したがって、測定値ＶｉがＮＶｒから（Ｎ−１）Ｖｒに変化したとき、すなわち測定値ＶｉがＮＶｒより小さくなったときの測定値Ｖｉが、定電圧Ｖrefｉの精度で電圧（Ｖab−Ｖrefｉ）を測定した値になる。
【００７４】
ここで、リレーＲＬＹ０が閉じたときの電圧計２の測定値をＶ０（基準測定値）とすると、閉じたリレーＲＬＹｉに対応する測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さくなるときの値（Ｖab−Ｖrefｉ）を測定値Ｖｍとして採用する。これにより、端子Ｔａ，Ｔｂの間の電圧Ｖabは、式（５）のように表される。
【００７５】
Ｖab＝Ｖｍ＝Ｖｉ＋Ｖrefｉ …（５）
このように、測定値Ｖｍは上記の演算により求められる。
【００７６】
《測定制御装置の構成》
測定制御装置５は、前述の測定制御装置４と同様、電圧Ｖｔ１を測定した後に電圧Ｖｔ２を測定し、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２のそれぞれの測定値Ｖ１read，Ｖ２readの差を求める測定処理を行う。このため、測定制御装置５は、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２を前述のように順次開閉するように制御し、測定値Ｖ１read，Ｖ２readを読み込んで、上記の差を求めるための演算処理を行う。また、測定制御装置５は、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定時に、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能よりも小さい精度で測定を行うために、多段電源回路６におけるリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎを上記のように開閉するように制御する。
【００７７】
測定制御装置５は、制御部５１、リレー制御部５２、比較処理部５３、演算処理部５４および記憶部５５を有している。測定制御装置５は、制御プログラムに基づいて上記の測定処理を行うため、測定制御装置４と同様、マイクロコンピュータや汎用のコンピュータなどで構成される。
【００７８】
〈制御部の構成〉
制御部５１は、上記の測定処理を行うために、リレー制御部５２、比較処理部５３、演算処理部５４および記憶部５５の動作を以下のように制御する。
【００７９】
（１）記憶部の制御
制御部５１は、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２のそれぞれの測定時に電圧計２より読み取った測定値Ｖ１read，Ｖ２readを記憶部５５に記憶させる。また、制御部５１は、多段電源回路６においてリレーＲＬＹ０が閉じたときの電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定値（以降共通して「測定値Ｖ０」と称する）を記憶部５５に記憶させる。また、制御部５１は、多段電源回路６において、閉じたリレーＲＬＹｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応して定電圧Ｖrefi毎に測定された電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定値（以降共通して「測定値Ｖｉ」と称する）を記憶部５５に記憶させる。
【００８０】
制御部５１は、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいときに、記憶部５５に記憶されているリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎにそれぞれ対応する定電圧Ｖref1〜Ｖrefnから、測定値Ｖｉに対応する定電圧Ｖrefiを読み出す。測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいことは、後述するように、比較処理部５３によって判定される。
【００８１】
（２）リレー制御部の制御
制御部５１は、リレー制御部５５に、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定をそれぞれ行うことを通知するとともに、これらの測定が終了したことを通知する。また、制御部５１は、閉じるリレーＲＬＹｉを特定するリレーＩＤを書き替える。リレーＩＤは、測定制御装置５に設けられたレジスタ（図示せず）にｉ（ｉは１〜ｎのいずれか１つ）という値にて設定されている。制御部５１は、リレーＲＬＹ０が閉じた状態で電圧測定が行われた後にリレーＲＬＹ０が開くと、上記のレジスタのリレーＩＤの値ｉを“１”にセットする。また、制御部５１は、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０以上であるという比較処理部５３による判定結果を受けて、上記のレジスタのリレーＩＤの値ｉを１つインクリメントする。
【００８２】
（３）比較処理部の制御
制御部５１は、上記の測定値Ｖ０，Ｖｉを記憶部５５から読み出して比較処理部５３に与える。
【００８３】
（４）演算処理部の制御
制御部５１は、記憶部５５に記憶されている測定値Ｖ１read，Ｖ２readを読み出して演算処理部５４に与える。また、制御部５１は、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいという判定結果を比較処理部５３より受けると、記憶部５５に記憶されている測定値Ｖｉおよび当該測定値Ｖｉに対応する定電圧Ｖrefiを読み出して演算処理部５４に与える。
【００８４】
〈リレー制御部の構成〉
リレー制御部５２（開閉制御手段）は、制御部４１からの電圧Ｖｔ１の測定を行う通知を受けて、リレーＲＬＹ１１が閉じる一方、リレーＲＬＹ１２が開くように、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の開閉を制御する。また、リレー制御部５２は、制御部５１からの電圧Ｖｔ２の測定を行う通知を受けて、リレーＲＬＹ１１が開く一方、リレーＲＬＹ１２が閉じるように、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の開閉を制御する。
【００８５】
リレー制御部５２（電圧印加制御手段）は、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定時に、それぞれリレーＲＬＹ０，ＲＬＹ１，ＲＬＹ２，…，ＲＬＹｎ−１，ＲＬＹｎの順に１つずつ閉じて、他を開くようにリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎの開閉を制御する。具体的には、電圧測定が開始して最初にリレーＲＬＹ０を閉じて開いた以降、リレーＩＤにて特定されるリレーＲＬＹｉを閉じるように制御する。これにより、リレー制御手段５２は、定電圧Ｖref1〜Ｖrefnを値の小さい順に電圧計２と基準電位端子Ｔ１または被測定電圧端子Ｔ２との間に印加するようにリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎを開閉させている。また、リレー制御部５２は、電圧の測定が終了したという通知を制御部５１から受けると、閉じていたリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎを開くように制御する。
【００８６】
〈比較処理部の構成〉
比較処理部５３（測定値比較手段）は、制御部５１により与えられた測定値Ｖ０と測定値Ｖｉとを比較して、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいか否かを判定する。また、比較処理部５３は、その判定の結果を制御部５１に通知する。
【００８７】
〈演算処理部の構成〉
演算処理部５４（減算手段）は、制御部５１から与えられる測定値Ｖ１read，Ｖ２readに基づいて、測定値Ｖ１readから測定値Ｖ２readを減算する処理を行う。また、演算処理部５４（補正手段）は、比較処理部５３によって、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいと判定されたときに、制御部５１から与えられる測定値Ｖｉおよび定電圧Ｖrefiに基づいて、前述の式（５）の演算を行うことにより測定値Ｖｍを求める。これにより、演算処理部５４は、最初の測定で得た測定値Ｖ０（測定値Ｖ１read，Ｖ２read）を測定値Ｖｍに補正する。
【００８８】
〈記憶部の構成〉
記憶部５５は、前述の測定値Ｖ１read，Ｖ２readおよび測定値Ｖ０，Ｖｉを記憶している。また、記憶部５５は、前述のリレーＩＤと、リレーＩＤで特定されるリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎにそれぞれ対応する定電圧Ｖref1〜Ｖrefnとの関係をテーブルの形式で記憶している。これにより、制御部５１は、リレーＩＤを指定することにより、対応する定電圧Ｖrefiを記憶部５５から読み出すことができる。
【００８９】
〔電圧測定装置による電圧測定〕
続いて、電圧測定装置１１による半導体装置１０の電圧測定動作（電圧測定方法）について説明する。
【００９０】
図３は、電圧測定装置１１による半導体装置１０の電圧測定の手順を示すフローチャートである。
【００９１】
基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ１および被測定電圧端子Ｔ２と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧Ｖｔ２の測定については、前述のように実施形態１ですでに説明しているので、ここではその説明を省略する。したがって、ここでは、多段電源回路６を用いた電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定に共通する電圧測定について説明する。
【００９２】
なお、以降の説明では、電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定対象となる２端子（基準電位端子Ｔ１および所定電圧端子Ｔ３または所定電圧端子Ｔ３および被測定電圧端子Ｔ２）を端子Ｔａ，Ｔｂとする。
【００９３】
図３に示すように、まず、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ０を閉じる（ステップＳ１）。このとき、他のリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎは、リレー制御部５２の制御によって開いている。
【００９４】
この状態で、端子Ｔａ，Ｔｂ間の電圧（第１電圧および第２電圧）を電圧計２により測定する（ステップＳ２）。このとき、測定結果として得られた測定値Ｖ０が制御部５１によって記憶部５５に書き込まれる。このときの測定値Ｖ０は、定電圧源Ｐ１〜Ｐｎの定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎが加算されない端子Ｔａ，Ｔｂ間の電圧の測定値である。
【００９５】
記憶部５５に測定値Ｖ０が記憶されると、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ０を開く（ステップＳ３）。すると、制御部５１によって、レジスタのリレーＩＤの値ｉを“１”にセットする（ステップＳ４）。このとき、制御部５１は、測定値Ｖ０が０に低下したことによってリレーＲＬＹ０が開いたことを認識して、リレーＩＤを上記のようにセットする。
【００９６】
次いで、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ１を閉じる（ステップＳ５）。これにより、定電圧源Ｐ１が電圧計２に接続される。このとき、リレー制御部５２は、レジスタのリレーＩＤの値ｉ（＝１）を読み取って、リレーＲＬＹ１を閉じるように制御する。
【００９７】
この状態で、端子Ｔａ，Ｔｂ間の電圧Ｖabを電圧計２により測定する（ステップＳ６（変化電圧測定工程））。このとき、測定結果としての測定値Ｖｉ（Ｖ１）が制御部５１によって記憶部５５に書き込まれる。記憶部５５に測定値Ｖｉ（Ｖ１）が記憶されると、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹｉ（ＲＬＹ１）を開く（ステップＳ７）。このとき電圧計２が測定する電圧は、定電圧源Ｐ１が電圧計２に接続されることにより、実際には電圧Ｖabより定電圧Ｖref1だけ低い値となっている。
【００９８】
さらに、比較処理部５３によって、記憶部５５から読み出された測定値Ｖ０，Ｖｉを比較し、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいか否かを判定する（ステップＳ８（測定値比較工程））。比較の結果、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０以上（Ｖｉ≧Ｖ０）であると判定されると、制御部５１によってリレーＩＤの値ｉを１つインクリメントし（ステップＳ９）、処理がステップＳ５に戻る。
【００９９】
ここで、リレーＲＬＹ１が閉じたとき、電圧計２が電圧（Ｖab−Ｖref1）を測定した結果が前述の最小分解能Ｖｒの範囲内であれば、測定値Ｖｉは変化しない。このため、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０以上であると判定される。
【０１００】
定電圧源Ｐ１〜Ｐｎの定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎは、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能よりも小さい電圧であり、Ｖref1＜Ｖref2＜Ｖref3＜…＜Ｖrefnの関係を有する。このため、上記のステップＳ５〜Ｓ９によるループ処理では、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎを順次切り替えて閉じていくと、測定値Ｖｉの値が徐々に小さくなる。しかしながら、測定対象となる電圧（Ｖab−Ｖrefi）が最小分解能の範囲で変化している状態では、測定値Ｖｉに変化がない。そして、測定値Ｖｉの値が最小分解能の境界値に達すると、測定値Ｖｉが低下する。
【０１０１】
この場合、ステップＳ８での比較の結果、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいと判定される。すると、演算処理部５４によって、そのときの測定値Ｖｉおよび定電圧Ｖrefiを加算して測定値Ｖｍを計算し（ステップＳ１０（補正工程））、処理を終える。
【０１０２】
このようにして、電圧Ｖｔ１を測定した結果として補正された測定値Ｖｍ１（Ｖｍ）が得られる。同様に、電圧Ｖｔ２を測定した結果として補正された測定値Ｖｍ２（Ｖｍ）が得られる。これらの測定値Ｖｍ１，Ｖｍ２は記憶部５５に記憶される。
【０１０３】
そして、記憶部５５に記憶された測定値Ｖｍ１，Ｖｍ２が読み出されると、演算処理部５４により式（４）で表される演算が行われる（減算工程）。このとき、測定値Ｖ１read，Ｖ２readの代わりに測定値Ｖｍ１，Ｖｍ２が用いられる。これにより、測定値Ｖｍ１，Ｖｍ２に含まれるオフセット電圧Ｖoffが相殺されるので、基準電位端子Ｔ１と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧の真値Ｖが求められる。また、測定値Ｖｍ１，Ｖｍ２が電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい精度で測定された値であるので、これらを用いて求められた真値Ｖをより高精度に求めることができる。
【０１０４】
〔実施形態の効果〕
このように、本実施形態の電圧測定装置１１では、実施形態１の電圧測定装置１と同様、基準電位端子Ｔ１と所定電圧端子Ｔ３との間の電圧の測定値Ｖ１read）と、所定電圧端子Ｔ３と被測定電圧端子Ｔ２との間の電圧の測定値Ｖ２readとの差を演算している。これにより、測定値Ｖ１read，Ｖ２readに含まれるオフセット電圧Ｖoffが除去される。それゆえ、電圧計２に固有のオフセット電圧Ｖoffに影響されることなく、半導体素子１０の被測定電圧を測定することができる。したがって、半導体素子１０の被測定電圧の測定精度を向上させることができる。
【０１０５】
一方、電圧測定装置１１では、多段電源回路６を用いることにより、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい定電圧Ｖref1〜ＶrefｎをリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎにより順次切り替えて電圧計２に印加して電圧Ｖabの測定値Ｖｉを得ている。また、電圧測定装置１１では、測定値ＶｉがリレーＲＬＹ０を接続したときの測定値Ｖ０より小さいときに、前述の式（５）の演算により、測定値Ｖｍを得ている。これにより、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎの精度で半導体素子１０の被測定電圧を測定することができる。したがって、半導体素子１０の被測定電圧の測定精度をさらに向上させることができる。
【０１０６】
［変形例］
本実施形態の変形例について説明する。図４は、本実施形態の変形例に係る電圧測定装置１２の構成を示す回路図である。
【０１０７】
〔電圧測定装置の構成〕
図４に示すように、電圧測定装置１２は、電圧測定装置１１と同様、電圧計２と、所定電源３と、測定制御装置５と、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２と、基準電位端子Ｔ１と、被測定電圧端子Ｔ２と、所定電圧端子Ｔ３とを備えている。また、電圧測定装置１２は、前述の多段電源回路６に代えて、分圧抵抗回路７と、基準電源８と、オペアンプ９とを備えている。
【０１０８】
《分圧抵抗回路の構成》
分圧抵抗回路７は、図４に示すように、ｎ個（複数）の抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎと、ｎ+１個（複数）のリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎとを有している。
【０１０９】
抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎは、リレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の一方の端子（電圧計２側の端子）と基準電源８との間に直列に接続されている。抵抗ＲＬ１がリレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２側に配置され、抵抗ＲＬｎが基準電源８側に配置されている。これにより、抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎは、それぞれの抵抗値で定まる所定の分圧比で基準電源８の基準電圧を分圧する。
【０１１０】
リレーＲＬＹ０の一方の端子は、抵抗ＲＬ１とリレーＲＬＹ１１，ＲＬＹ１２の一方の端子との接続点に接続されている。リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎは、それぞれ抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎに対応して設けられている。リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎ−１の一方の端子は、それぞれ対応する抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎ−１とそれらに隣接する抵抗ＲＬ２〜ＲＬｎとの接続点に接続されている。リレーＲＬＹｎの一方の端子は、抵抗ＲＬｎと基準電源８との接続点に接続されている。リレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎの全ての他方の端子は、オペアンプ９の非反転入力端子に接続されている。
【０１１１】
上記のように構成される分圧抵抗回路７において、リレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎは、前述の多段電源回路６におけるリレーＲＬＹ０〜ＲＬＹｎと同様に開閉が制御される。また、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎ−１がそれぞれ閉じた状態では、その閉じた位置に現れる基準電圧の分圧値を取り出すことができる。これにより、基準電源８の基準電圧の分圧値が、閉じたリレーＲＬＹｉを介してオペアンプ９の非反転入力端子に印加される。さらに、リレーＲＬＹｎが閉じた状態では、リレーＲＬＹｎが基準電源８とオペアンプ９とを直接接続する。これにより、基準電源８の基準電圧は、分圧されずにオペアンプ９の非反転入力端子に印加される。
【０１１２】
《オペアンプの構成》
オペアンプ９は、出力端子が非反転入力端子に接続されることにより、ボルテージフォロワを構成している。また、オペアンプ９の出力端子は、電圧計２の一方の端子に接続されている。
【０１１３】
《測定制御装置の構成》
測定制御装置５は、基本的には、電圧測定装置１１における測定制御装置５と同等の機能を有している。しかしながら、電圧測定装置１２が、多段電源回路６に代えて、分圧抵抗回路７、基準電源８およびオペアンプ９を備えることから、測定制御装置５は、電圧測定装置１１における測定制御装置５と以下のように異なる。
【０１１４】
〈制御部の構成〉
制御部５１は、分圧抵抗回路７においてリレーＲＬＹ０が閉じたときの電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定値（以降共通して「測定値Ｖ０」と称する）を記憶部５５に記憶させる。また、制御部５１は、分圧抵抗回路７において、リレーＲＬＹｉ（ｉ＝１〜ｎ）がそれぞれ閉じたときの電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の測定値（以降共通して「測定値Ｖｉ」と称する）を記憶部５５に記憶させる。
【０１１５】
〈記憶部の構成〉
記憶部５５は、前述のリレーＩＤと、リレーＩＤで特定されるリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎにそれぞれ対応する定電圧Ｖref1〜Ｖrefnとの関係をテーブルの形式で記憶している。ここでの定電圧Ｖref1〜Ｖrefnは、前述の定電圧源Ｐ１〜Ｐｎの定電圧Ｖref1〜Ｖrefnと異なっている。定電圧Ｖref1〜Ｖrefn-1は、分圧抵抗回路７において、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎがそれぞれ閉じたときに抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎの各接続点に現れる電圧である。また、定電圧Ｖrefnは基準電源８の基準電圧である。
【０１１６】
〔電圧測定装置による電圧測定〕
上記のように構成される電圧測定装置１２による半導体装置１０（被検査素子）の電圧測定動作について図３および図５を参照して説明する。
【０１１７】
図５は、電圧測定装置１２の電圧測定の具体例を説明するための回路図である。
【０１１８】
図３に示すように、まず、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ０を閉じる（ステップＳ１）。この状態で、端子Ｔａ，Ｔｂ間の電圧を電圧計２により測定する（ステップＳ２）。このとき、オペアンプ９は、非反転入力端子がリレーＲＬＹ０を介して、端子Ｔａ（基準電位端子Ｔ１または被測定電圧端子Ｔ２）に接続されるので、オペアンプ９の出力端子には端子Ｔａの電位が現れる。
【０１１９】
電圧測定の後、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ０を開く（ステップＳ３）。すると、制御部５１によって、レジスタのリレーＩＤの値ｉを“１”にセットする（ステップＳ４）。次いで、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹ１を閉じる（ステップＳ５）。これにより、抵抗ＲＬ１，ＲＬ２の接続点がオペアンプ９の非反転入力端子に接続される。それゆえ、基準電源８の基準電圧が抵抗ＲＬ１と抵抗ＲＬ２〜ＲＬｎとの分圧比で分圧された電圧（定電圧Ｖref1）が、オペアンプ９の非反転入力端子に印加される。したがって、オペアンプ９の出力端子には上記の電圧が現れる。
【０１２０】
この状態で、端子Ｔａ，Ｔｂ間の電圧Ｖabを電圧計２により測定する（ステップＳ６）。このとき、測定結果としての測定値Ｖｉ（Ｖ１）が制御部５１によって記憶部５５に書き込まれる。続いて、リレー制御部５２の制御によってリレーＲＬＹｉ（ＲＬＹ１）を開く（ステップＳ７）。このとき電圧計２が測定する電圧は、分圧抵抗回路７の分圧により、実際には電圧Ｖabより定電圧Ｖref1だけ低い値となっている。
【０１２１】
さらに、比較処理部５３によって、記憶部５５から読み出された測定値Ｖ０，Ｖｉを比較し、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいか否かを判定する（ステップＳ８）。比較の結果、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０以上（Ｖｉ≧Ｖ０）であると判定されると、制御部５１によってリレーＩＤの値ｉを１つインクリメントし（ステップＳ９）、処理がステップＳ５に戻る。
【０１２２】
ここで、リレーＲＬＹ１が閉じたとき、電圧計２が電圧（Ｖab−Ｖref1）を測定した結果が前述の最小分解能Ｖｒの範囲内であれば、測定値Ｖｉは変化しない。このため、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０以上であると判定される。
【０１２３】
リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎがそれぞれ閉じることにより、抵抗ＲＬ１〜ＲＬｎによる分圧回路から定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎが得られる。この定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎは、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能よりも小さい電圧であり、Ｖref1＜Ｖref2＜Ｖref3＜…＜Ｖrefnの関係を有する。このため、上記のステップＳ５〜Ｓ９によるループ処理では、リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎを順次切り替えて閉じていくと、測定値Ｖｉの値が徐々に小さくなる。しかしながら、測定対象となる電圧（Ｖab−Ｖrefi）が最小分解能の範囲で変化している状態では、測定値Ｖｉに変化がない。そして、測定値Ｖｉの値が最小分解能の境界値に達すると、測定値Ｖｉが低下する。
【０１２４】
この場合、ステップＳ８での比較の結果、測定値Ｖｉが測定値Ｖ０より小さいと判定される。すると、演算処理部５４によって、そのときの測定値Ｖｉおよび定電圧Ｖrefiを加算して測定値Ｖｍを計算して（ステップＳ１０）、処理を終える。
【０１２５】
このようにして、電圧Ｖｔ１を測定した結果として測定値Ｖｍ１（Ｖｍ）が得られ、電圧Ｖｔ２を測定した結果として測定値Ｖｍ２（Ｖｍ）が得られる。
【０１２６】
このように、電圧測定装置１２では、前述の多段電源回路６に代えて、分圧抵抗回路７、基準電源８およびオペアンプ９を用いている。これにより、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい定電圧Ｖref1〜ＶrefｎをリレーＲＬＹ１〜ＲＬＹｎにより順次切り替えて取得して２つの端子Ｔａ，Ｔｂの間の電圧の測定値Ｖｉを得ている。また、電圧測定装置１２では、測定値ＶｉがリレーＲＬＹ０を接続したときの測定値Ｖ０より小さいときに、前述の式（５）の演算により、測定値Ｖｍを得ている。これにより、電圧計２のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい定電圧Ｖref1〜Ｖrefｎの精度で半導体素子１０の被測定電圧を測定することができる。したがって、半導体素子１０の被測定電圧の測定精度をさらに向上させることができる。
【０１２７】
〈電圧測定の具体例〉
ここで、電圧測定装置１２による電圧測定の具体例について説明する。
【０１２８】
図５に示すように、分圧抵抗回路７が、リレーＲＬＹ０〜ＲＬＹ９および抵抗ＲＬ１〜ＲＬ１０を有し、端子Ｔａ，Ｔｂの間の電圧Ｖabを測定するものとする。ここでは、端子Ｔａの電位が基準電位であり、電圧Ｖabが１．０５Ｖであり、基準電源８の基準電圧が０．１Ｖであり、抵抗ＲＬ１〜ＲＬ９の抵抗値が同じであるとする。また、電圧計２におけるＡ／Ｄコンバータの最小分解能が０．１Ｖであるとする。
【０１２９】
なお、図５に示す構成では、分圧抵抗回路７における抵抗分割比を１／１０単位で設定する都合上、図４に示す構成では基準電源８側に存在しない抵抗ＲＬ１０（ＲＬｎ＋１）を設けている。
【０１３０】
まず、リレーＲＬＹ０のみを閉じたときの電圧計２の測定値Ｖ０が１．１Ｖであるとする。このときのオペアンプ９の出力端子に現れる電圧は０Ｖであるので、電圧計２の両端の実際の電圧は１．０５Ｖである。
【０１３１】
次に、リレーＲＬＹ０を開き、リレーＲＬＹ１を閉じた状態で、分圧抵抗回路７から出力される電圧（定電圧Ｖref3）が０．０１Ｖであることから、オペアンプ９の出力端子に現れる電圧も０．０１Ｖとなる。したがって、この場合、電圧計２の両端の電圧は１．０４Ｖとなる。これに対し、電圧計２は、最小分解能が０．１Ｖであるため、電圧計２の測定値Ｖ１は、測定値Ｖ０と同様、１．１Ｖとなる。
【０１３２】
同様にして、リレーＲＬＹ２，ＲＬＹ３，ＲＬＹ４，…が順次開くようにしていくと、オペアンプ９の出力端子の電圧が大きくなる。これに対して、電圧計２の両端の電圧は、電圧Ｖabからオペアンプ９の出力端子の電圧を減じた値となるので、徐々に小さくなる。リレーＲＬＹ４を閉じたときには、オペアンプ９の出力端子に現れる電圧は０．０４Ｖであるので、電圧計２の両端の電圧は１．０１Ｖとなる。これに対し、電圧計２は、電圧計２の測定値Ｖ１は、測定値Ｖ１と同様、１．１Ｖを維持している。
【０１３３】
そして、リレーＲＬＹ４を開き、リレーＲＬＹ５を閉じたときには、オペアンプ９の出力端子の電圧（定電圧Ｖref5）が０．０５Ｖとなるため、電圧計２の両端の電圧が１Ｖになる。このとき、電圧計２の両端の電圧が最小分解能を越えて変化したことになるので、電圧計２の測定値Ｖ５が１．０Ｖとなる。このとき、測定値Ｖ５が測定値Ｖ０より小さくなるので、式（５）による演算（Ｖｍ＝Ｖ５＋Ｖref5）により、測定値Ｖｍが１．０５Ｖの値で求められる。
【０１３４】
このように、電圧計２が本来有するＡ／Ｄコンバータの最小分解能では測定できない桁（小数第２位）で電圧Ｖabを測定することが可能になる。
【０１３５】
［測定制御装置の実現形態］
電圧測定装置１，１１，１２の測定制御装置４，５における記憶部４４，５５を除く各ブロックは、以下のようにＣＰＵを用いてソフトウェア（制御プログラム）によって実現される。あるいは、上記の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成されてもよい。
【０１３６】
前述の電圧測定機能を実現するソフトウェアのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）は、コンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体に記録されてもよい。本発明の目的は、当該記録媒体を電圧測定装置１，１１，１２に供給し、ＣＰＵが記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出して実行することによっても達成することが可能である。
【０１３７】
上記の記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系を用いることができる。また、上記の記録媒体としては、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系なども用いることができる。
【０１３８】
また、電圧測定装置１，１１，１２を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記のプログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体は特定の媒体に限定されない。このような伝送媒体としては、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線の伝送媒体が利用可能である。また、上記の伝送媒体としては、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線が利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１３９】
［付記事項］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明に係る被検査素子の電圧測定方法および電圧測定装置は、電圧計のオフセット電圧の影響を排除するとともに、電圧計のＡ／Ｄコンバータの最小分解能より小さい精度で電圧測定をすることができるので、高精度が要求される被検査素子の電圧測定に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１ 電圧測定装置
２ 電圧計
３ 所定電源
４ 測定制御装置
５ 測定制御装置
６ 多段電源回路
７ 分圧抵抗回路
８ 基準電源（定電圧発生手段）
９ オペアンプ
１０ 半導体素子（被検査素子）
１１ 電圧測定装置
１２ 電圧測定装置
４１ 制御部
４２ リレー制御部（開閉制御手段）
４３ 演算処理部（減算手段）
４４ 記憶部
５１ 制御部
５２ リレー制御部（開閉制御手段，電圧印加制御手段）
５３ 比較処理部（測定値比較手段）
５４ 演算処理部（減算手段，補正手段）
５５ 記憶部
Ｐ１〜Ｐｎ 定電圧源（定電圧発生手段）
ＲＬ１〜ＲＬｎ 抵抗（定電圧発生手段）
ＲＬＹ１１ リレー（第１開閉手段）
ＲＬＹ１２ リレー（第２開閉手段）
ＲＬＹ０ リレー
ＲＬＹ１〜ＲＬＹｎ リレー（定電圧印加手段）
Ｔ１ 基準電位端子（第１端子）
Ｔ２ 被測定電圧端子（第２端子）
Ｔ３ 所定電圧端子（第３端子）
Ｔａ，Ｔｂ 端子
Ｖ０ 測定値（基準測定値）
Ｖｉ 測定値（変化電圧測定値）
Ｖｔ１ 電圧（第１電圧）
Ｖｔ２ 電圧（第２電圧）
Ｖ１read，Ｖ２read 測定値
Ｖref1〜Ｖrefｎ 定電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧計を用いて被検査素子の出力電圧を測定する被検査素子の電圧測定方法において、
基準電位の第１端子と、前記出力電圧が印加される第２端子と、所定の電圧が印加される第３端子とを設けておき、
前記第１端子と前記第３端子との間の第１電圧を前記電圧計により測定して第１測定値を得る第１測定工程と、
前記第２端子と前記第３端子との間の第２電圧を前記電圧計により測定して第２測定値を得る第２測定工程と、
前記第１測定値から前記第２測定値を減算する減算工程とを備えていることを特徴とする被検査素子の電圧測定方法。
【請求項２】
前記第１測定工程または前記第２測定工程は、
前記電圧計に内蔵されるＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さく、かつ異なる値の複数の定電圧を値の小さい順に前記第１電圧または前記第２電圧から減じ、これにより変化する値を前記定電圧毎に前記電圧計により測定して変化電圧測定値を得る変化電圧測定工程と、
前記第１測定値または前記第２測定値を基準測定値として、当該基準測定値と前記変化電圧測定値とを比較して、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいか否かを判定する測定値比較工程と、
前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいと判定されたときの前記変化電圧測定値と当該変化電圧測定値を得たときの前記定電圧とを加算して前記第１測定値または前記第２測定値を補正する補正工程とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の被検査素子の電圧測定方法。
【請求項３】
電圧計を用いて被検査素子の出力電圧を測定する被検査素子の電圧測定装置において、
基準電位の第１端子と、
前記出力電圧が印加される第２端子と、
所定の電圧が印加される第３端子と、
前記第１端子と前記第３端子との間に前記電圧計が接続される第１通電経路を開閉する第１開閉手段と、
前記第２端子と前記第３端子との間に前記電圧計が接続される第２通電経路を開閉する第２開閉手段と、
前記第１端子と前記第３端子との間の第１電圧を測定するときに、前記第１通電経路を閉じるように前記第１開閉手段を制御する一方、前記第２通電経路を開くように前記第２開閉手段を制御し、前記第２端子と前記第３端子との間の第２電圧を測定するときに、前記第１通電経路を開くように前記第１開閉手段を制御する一方、前記第２通電経路を閉じるように前記第２開閉手段を制御する開閉制御手段と、
前記電圧計により測定された前記第１電圧の第１測定値から、前記電圧計により測定された前記第２電圧の第２測定値を減じる減算手段とを備えていることを特徴とする被検査素子の電圧測定装置。
【請求項４】
前記電圧計に内蔵されるＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さく、かつ異なる値の複数の定電圧を発生する定電圧発生手段と、
前記電圧計と前記第１端子または前記第２端子との間に前記定電圧を個別に切り替えて印加する定電圧印加手段と、
前記定電圧を値の小さい順に前記電圧計と前記第１端子または前記第２端子との間に印加するように前記定電圧印加手段を制御する電圧印加制御手段と、
前記定電圧の印加により変化する前記第１電圧または前記第２電圧の値が前記定電圧毎に前記電圧計により測定された変化電圧測定値と、基準測定値となる前記第１測定値または前記第２測定値とを比較して、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいか否かを判定する測定値比較手段と、
前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいと判定されたときの前記変化電圧測定値と当該変化電圧測定値を得たときの前記定電圧とを加算して前記第１測定値または前記第２測定値を補正する補正手段とを含んでいることを特徴とする請求項３に記載の被検査素子の電圧測定装置。
【請求項５】
前記定電圧発生手段は、前記定電圧を個別に発生する複数の定電圧源であることを特徴とする請求項４に記載の被検査素子の電圧測定装置。
【請求項６】
前記定電圧発生手段は、
基準電圧を発生する基準電源と、
前記基準電圧を所定の分圧比で分圧する複数の抵抗とを有し、
分圧された前記基準電圧を前記定電圧として発生することを特徴とする請求項４に記載の被検査素子の電圧測定装置。
【請求項１】
電圧計を用いて被検査素子の出力電圧を測定する被検査素子の電圧測定方法において、
基準電位の第１端子と、前記出力電圧が印加される第２端子と、所定の電圧が印加される第３端子とを設けておき、
前記第１端子と前記第３端子との間の第１電圧を前記電圧計により測定して第１測定値を得る第１測定工程と、
前記第２端子と前記第３端子との間の第２電圧を前記電圧計により測定して第２測定値を得る第２測定工程と、
前記第１測定値から前記第２測定値を減算する減算工程とを備えていることを特徴とする被検査素子の電圧測定方法。
【請求項２】
前記第１測定工程または前記第２測定工程は、
前記電圧計に内蔵されるＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さく、かつ異なる値の複数の定電圧を値の小さい順に前記第１電圧または前記第２電圧から減じ、これにより変化する値を前記定電圧毎に前記電圧計により測定して変化電圧測定値を得る変化電圧測定工程と、
前記第１測定値または前記第２測定値を基準測定値として、当該基準測定値と前記変化電圧測定値とを比較して、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいか否かを判定する測定値比較工程と、
前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいと判定されたときの前記変化電圧測定値と当該変化電圧測定値を得たときの前記定電圧とを加算して前記第１測定値または前記第２測定値を補正する補正工程とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の被検査素子の電圧測定方法。
【請求項３】
電圧計を用いて被検査素子の出力電圧を測定する被検査素子の電圧測定装置において、
基準電位の第１端子と、
前記出力電圧が印加される第２端子と、
所定の電圧が印加される第３端子と、
前記第１端子と前記第３端子との間に前記電圧計が接続される第１通電経路を開閉する第１開閉手段と、
前記第２端子と前記第３端子との間に前記電圧計が接続される第２通電経路を開閉する第２開閉手段と、
前記第１端子と前記第３端子との間の第１電圧を測定するときに、前記第１通電経路を閉じるように前記第１開閉手段を制御する一方、前記第２通電経路を開くように前記第２開閉手段を制御し、前記第２端子と前記第３端子との間の第２電圧を測定するときに、前記第１通電経路を開くように前記第１開閉手段を制御する一方、前記第２通電経路を閉じるように前記第２開閉手段を制御する開閉制御手段と、
前記電圧計により測定された前記第１電圧の第１測定値から、前記電圧計により測定された前記第２電圧の第２測定値を減じる減算手段とを備えていることを特徴とする被検査素子の電圧測定装置。
【請求項４】
前記電圧計に内蔵されるＡ／Ｄコンバータの最小分解能の電圧より小さく、かつ異なる値の複数の定電圧を発生する定電圧発生手段と、
前記電圧計と前記第１端子または前記第２端子との間に前記定電圧を個別に切り替えて印加する定電圧印加手段と、
前記定電圧を値の小さい順に前記電圧計と前記第１端子または前記第２端子との間に印加するように前記定電圧印加手段を制御する電圧印加制御手段と、
前記定電圧の印加により変化する前記第１電圧または前記第２電圧の値が前記定電圧毎に前記電圧計により測定された変化電圧測定値と、基準測定値となる前記第１測定値または前記第２測定値とを比較して、前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいか否かを判定する測定値比較手段と、
前記変化電圧測定値が前記基準測定値より小さいと判定されたときの前記変化電圧測定値と当該変化電圧測定値を得たときの前記定電圧とを加算して前記第１測定値または前記第２測定値を補正する補正手段とを含んでいることを特徴とする請求項３に記載の被検査素子の電圧測定装置。
【請求項５】
前記定電圧発生手段は、前記定電圧を個別に発生する複数の定電圧源であることを特徴とする請求項４に記載の被検査素子の電圧測定装置。
【請求項６】
前記定電圧発生手段は、
基準電圧を発生する基準電源と、
前記基準電圧を所定の分圧比で分圧する複数の抵抗とを有し、
分圧された前記基準電圧を前記定電圧として発生することを特徴とする請求項４に記載の被検査素子の電圧測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０４６９５（Ｐ２０１３−１０４６９５Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６９１７（Ｐ２０１１−２４６９１７）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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