电容值测定方法技术

本发明专利技术提供即使产生无法忽视测定对象电容的泄漏电流，也可以测定正确电容值的电容值测定方法。在步骤Ｓ１，采用正常的ＰＭＯＳ栅极电位Ｇｐ１作为以一定周期控制ＰＭＯＳ晶体管ＭＰ１及ＭＰ２的导通／截止的ＰＭＯＳ栅极电位Ｇｐ，测定测试电流ＩＣＮ＿ｏｒｍ。在步骤Ｓ２，采用“Ｌ”期间及下降时间为正常ＰＭＯＳ栅极电位Ｇｐ１的等比倍的导通时间等比倍ＰＭＯＳ栅极电位Ｇｐ２，作为ＰＭＯＳ栅极电位Ｇｐ，测出电流ＩＣｒａｔ。在步骤Ｓ３，根据电流ＩＣＮ＿ｏｒｍ及电流ＩＣｒａｔ，除去泄漏电流ＩＲｔ，计算出仅由电容电流ＩＣｔ构成的电容电流ＣＩＣ的电流量。在步骤Ｓ５，根据电容电流ＣＩＣ及步骤Ｓ４求出的充电频率ｆｒａｔ，求出目标电容ＣＣｔ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采用CBCM(Charge Based Capacitance Measurement基于充电的电容测量)电路的。图7为采用传统CBCM法的CBCM电路结构的电路图。如图所示，PMOS晶体管MP1及NMOS晶体管MN1串联，PMOS晶体管MP2与NMOS晶体管MN2串联。PMOS晶体管MP1的电源与电源座52相连，PMOS晶体管MP2的电源则与电源座54相连，NMOS晶体管MN1及MN2的电源均与接地电平连接。此外，在PMOS晶体管MP1及MP2的栅极上施加PMOS栅极电位Gp，在NMOS晶体管MN1及MN2的栅极施加NMOS栅极电位Gn。在NMOS晶体管MN1的漏极(结点N1)与电源间设置标准电容Cref(电容值＝Cm(伪电容))，在NMOS晶体管MN2的漏极(结点N2)与电源间设置测试电容Ctst(电容值＝Cm+Ct(目标电容))。图7所示的CBCM电路的目的是测定目标电容Ct。图8为图7所示CBCM电路动作的时间图。下面参照该图，说明采用传统CBCM电路的电容值测定动作。如该图所示，PMOS栅极电位Gp及NMOS栅极电位Gn的输入电压波形在任何时间，NMOS晶体管MN1、MN2及PMOS晶体管MP1、MP2中，都至少有一方是截止的。因此，从PMOS晶体管MP1至NMOS晶体管MN1或从PMOS晶体管MP2至NMOS晶体管MN2不会产生直通电流。如图8所示，在时刻t1～t2之间，导通PMOS晶体管MP1及MP2，从电源座52及54提供Ir、It给标准电容Cref及测试电容Ctst充电。其间，由于NMOS晶体管MN1及MN2均处于截止状态，因此与标准电容Cref、测试电容Ctst连接的结点N1、N2的电位均达到了电源电位Vdd。在时刻t2～t3之间，PMOS晶体管MP1、MP2，NMOS晶体管MB1、MN2全部变为截止。为了理想地保存充入标准电容Cref、测试电容Ctst中的电荷，结点N1、N2的电位维持在电源电位Vdd。在时刻t3～t4之间，由于只有NMOS晶体管MN1及MN2为导通，因此，充入标准电容Cref、测试电容Ctst的电荷将放电至接地电平，结点N1、N2的电位达到接地电位Vss。在时刻t4～t5之间，所有MOS晶体管均处于截止状态。理想地维持着标准电容Cref、测试电容Ctst放完电时的电位接地电位Vss。以上为动作的1个周期T(t1～t5)，之后则重复上述动作。测定装置观测的是电流Ir、It的时间平均值。假定栅极输入波形(Gp、Gn)频率为f(＝1/T)，则可通过如下(1)、(2)公式求出目标电容值Ct。Ic＝It-Ir … (1)Ct=Ctst-Cm=IcVdd·f...(2)]]>CBCM的长处在于如(1)、(2)式所示，可除去伪电容(寄生电容)Cm，得到所希望的目标电容Ct。 如上所述，采用CBCM法可测出电容值。但采用CBCM线路的中，测试电容Ctst中存在电荷的泄漏。当该泄漏量与充电电流相比无法忽视时(例如在1％以上)，如果将观测到的电流It作为充电电流，就会出现测定的电容值的误差。图9为假定泄漏电流不存在时测试电容Ctst侧的等价电路的示意电路图。如图所示，当泄漏电流不存在时，等价于测试电容Ctst与电阻Rs(晶体管电阻等)串联的结构。附图说明图10为假定泄漏电流存在时测试电容Ctst侧的等价电路的示意电路图。如图所示，当泄漏电流存在时，变为向测试电容Ctst增加并联电阻Rt的结构。图11为泄漏电流存在时CBCM电路的等价电路示意图。如图所示，图10所示电路结构连接在NMOS晶体管MN2的漏极与电源间，电源座54供给的电流It在向测试电容Ctst流入电流ICt的同时，也向电阻Rt流入电流IRt。图12为泄漏电流问题点提出说明图。如图所示，即使是从PMOS栅极电位Gp将PMOS晶体管MP1置于导通状态的期间(即NMOS晶体管MN1应为截止状态的期间)，电流IRt仍然作为泄漏电流在流动。采用传统CBCM法的电容值测定(抽出)是假定电源电压Vdd侧观测到的电流全部为构成CBCM电路的MOS晶体管与测试电容Ctst及伪电容Cm的电荷充电。因此，当泄漏电流发生时，实际上通过电阻Rt的泄漏电流电荷也被当作充电电荷，即测出的电容值大于实际的电容值，这就是CBCM法的问题所在。本专利技术第一方面的，是测定连接到包含充电晶体管的CBCM(Charge Based Capacitance Measurement)电路上的测定对象电容的，它包括(a)将以指定周期控制上述充电晶体管导通/截止动作的第1控制信号赋予上述充电晶体管，测定通过上述充电晶体管供给上述测定对象电容的第1测试电流的电流量的步骤，(b)将以上述指定周期控制上述充电晶体管导通/截止动作的第2控制信号赋予上述充电晶体管，测定通过上述充电晶体管供给上述测定对象电容的第2测试电流的电流量的步骤。并包括将上述第2控制信号指示上述充电晶体管的导通状态时间设定为第1控制信号指示上述充电晶体管的导通状态时间的指定倍数，(c)根据上述第1及第2测试电流，除去随上述测定对象电容产生的泄漏电流，算出只用于上述测定对象电容充电的电容电流的电流量的步骤，(d)算出适合上述电容电流的电流量的充电频率的步骤，(e)根据上述电容电流的电流量及上述充电频率，计算出上述测定对象电容的电容值的步骤。本专利技术的第二方面为，在第一方面的中，将上述第2控制信号从截止状态指示电平转移到导通状态指示电平的导通转移时间设定为上述第1控制信号中的上述导通转移时间的指定倍数。本专利技术的第三方面为，在第一方面的中，将上述第1及第2控制信号从导通状态指示电平转移到截止状态指示电平的截止转移时间设定得比上述第1控制信号的上述导通转移时间短。图2是表示PMOS栅极电位的信号波形的波形图。图3是表示PMOS栅极电位的信号实例详细的波形图。图4是表示图3的一部分的电容电流及泄漏电流的模拟结果的波形图。图5是表示PMOS栅极电位的信号实例详细的波形图。图6是表示图5部分泄漏电流的模拟结果的波形图。图7是表示采用传统CBCM法的CBCM线路结构的线路图。图8是表示图7所示CBCM用电路动作的时间图。图9是表示假定没有泄漏电流的测试电容t侧的等价电路的电路图。图10是表示假定有泄漏电流的测试电容侧的等价电路的电路图。图11是表示有泄漏电流时的CBCM电路的等价电路的电路图。图12是泄漏电流问题点指出用说明图。Cm伪电容Ctst测试电容MN1、MN2 NMOS晶体管MP1、MP2 PMOS晶体管参照该图，在S1步骤中，采用正常PMOS栅极电位Gp1作为以指定周期导通/截止控制PMOS晶体管MP1及MP2的PMOS栅极电位Gp，测定相当于(1)式电流IC的测试电流ICnorm。之后，在S2步骤中，采用“L”期间及下降时间为正常PMOS栅极电位Gp1的等比倍导通期间等比倍数的PMOS栅极电位Gp2作为PMOS栅极电位Gp，测定相当于(1)式中电流IC的测试电流ICrat。因此，电流ICnorm与ICrat均除去了伪电容Cm的充电电流Ir。图2为正常PMOS栅极电位Gp1及导通期间等比倍数PMOS栅极电位Gp2的波形图。正常PMOS栅极电位G本文档来自技高网...

【技术保护点】
连接到包含充电晶体管的ＣＢＣＭ（Ｃｈａｒｇｅ Ｂａｓｅｄ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ：基于充电的电容测量）电路上的测定对象电容的电容值测定方法，该测定方法具备如下步骤：（ａ）将以指定周期控制上述充电晶体管导通／截止动 作的第１控制信号赋予上述充电晶体管，测定通过上述充电晶体管供给上述测定对象电容的第１测试电流的电流量的步骤，（ｂ）将以上述指定周期控制上述充电晶体管导通／截止动作的第２控制信号赋予上述充电晶体管，测定通过上述充电晶体管供给上述测定对象电 容的第２测试电流的电流量的步骤；并将上述第２控制信号指示上述充电晶体管的导通状态时间设定为第１控制信号指示上述充电晶体管的导通状态时间的指定倍数，（ｃ）根据上述第１及第２测试电流，除去随上述测定对象电容产生的泄漏电流，算出只用于上述测定 对象电容充电的电容电流的电流量的步骤，（ｄ）算出适合上述电容电流的电流量的充电频率的步骤，（ｅ）根据上述电容电流的电流量及上述充电频率，计算出上述测定对象电容的电容值的步骤。

【技术特征摘要】
JP 2002-6-7 166880/021.连接到包含充电晶体管的CBCM(Charge Based CapacitanceMeasurement基于充电的电容测量)电路上的测定对象电容的电容值测定方法，该测定方法具备如下步骤(a)将以指定周期控制上述充电晶体管导通/截止动作的第1控制信号赋予上述充电晶体管，测定通过上述充电晶体管供给上述测定对象电容的第1测试电流的电流量的步骤，(b)将以上述指定周期控制上述充电晶体管导通/截止动作的第2控制信号赋予上述充电晶体管，测定通过上述充电晶体管供给上述测定对象电容的第2测试电流的电流量的步骤；并将上述第2控制信号指示上述充电晶体管的导通状态时间设定为第1控制信号指...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈垣健，谷泽元昭，国清辰也，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]