CN103837252B - 半导体装置 - Google Patents

Abstract

一种半导体装置包括：控制电压发生器，其根据温度区段信号而产生控制电压；以及温度电压输出块，其根据控制电压和温度区段信号而输出随温度而变化的温度电压。

Description

半导体装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月23日提交的韩国专利申请第10-2012-0134048号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明的实施例涉及一种半导体装置，更具体而言，涉及一种能够在低驱动电压下测量温度的半导体装置。

背景技术

包括半导体装置的系统可以测量温度，并且根据所测量的温度来控制半导体装置的各种操作参数。

图1是说明根据现有技术的温度电压发生器的框图。

该温度电压发生器包括：电压控制器10，被配置为接收参考电压VIN且产生控制电压VC；以及电压输出装置20，被配置为根据控制电压VC来输出温度电压VTEMP。电压控制器10包括电阻器R1和NMOS晶体管N1，两者串联连接。电压输出装置20包括电阻器R2、R3和NMOS晶体管N2，三者串联连接。

图2是说明在低驱动电压VDRV下与图1的根据现有技术的温度电压发生器有关的问题的图。

图2中的温度电压VTEMP的斜率和电平可以通过改变电阻器R1至R3的电阻值和参考电压VIN来调整。当驱动电压VDRV如图2所示下降时，现有的温度电压发生器的温度电压VTEMP的斜率减小。由于具有较低驱动电压VDRVL的温度电压发生器所产生的温度电压VTEMP的斜率减小，因此与具有较高驱动电压VDRVH的温度电压发生器所产生的温度电压VTEMP相比，温度电压VTEMP上的相同变化会导致测量温度T上的更大变化。结果，在较低驱动电压VDRVL下操作的温度电压发生器的温度测量难以进行精确测量。

发明内容

各种实施例针对能够在低驱动电压下测量温度的半导体装置。

在一个实施例中，一种半导体装置可以包括：控制电压发生器，用于根据温度区段信号而产生控制电压；以及温度电压输出块，用于根据控制电压和温度区段信号而输出随温度而变化的温度电压。

在一个实施例中，一种半导体装置可以包括：第一信号发生器，用于产生随温度区段中的温度而变化的第一信号；以及第二信号发生器，用于产生在温度区段中恒定的第二信号。

在一个实施例中，一种半导体装置可以包括：控制器，用于顺序地产生多个温度信号，每个温度信号与温度区段相对应；参考电压发生器，用于根据所述多个温度信号而顺序地产生第一参考电压；温度电压发生器，用于根据所述多个温度信号和多个第二参考电压而顺序地产生温度电压；以及比较器，用于顺序地比较第一参考电压与温度电压。

在一个实施例中，参考电压发生器可以包括：分压器，用于划分驱动电压以产生多个分压电压；以及第一选择器，用于根据所述多个温度信号而顺序地选择所述多个分压电压中的一个作为第一参考电压。

在一个实施例中，参考电压发生器还可以包括：第二选择器，用于根据所述多个温度信号而顺序地选择所述多个分压电压中的一个作为第二参考电压。

在一个实施例中，所述半导体装置还可以包括：分压器，用于划分驱动电压以产生多个分压电压；以及选择器，用于根据所述多个温度信号而顺序地选择所述多个分压电压中的一个作为第二参考电压。

在一个实施例中，温度电压发生器可以包括：控制电压发生器，用于根据所述多个温度信号而顺序地产生多个控制电压；以及温度电压输出块，用于根据所述多个温度信号和所述多个控制电压而顺序地输出多个温度电压。

在一个实施例中，控制电压发生器可以包括：第一电阻器块，其电阻由所述多个温度信号顺序地控制；以及第二电阻器块，其电阻由所述多个第二参考电压顺序地控制，其中所述多个控制电压由第一电阻器块与第二电阻器块的电阻比来确定。

在一个实施例中，温度电压输出块可以包括：第三电阻器块，其电阻由所述多个温度信号顺序地控制；以及第四电阻器块，其电阻由所述多个控制电压顺序地控制，其中所述多个温度电压由第三电阻器块与第四电阻器块的电阻比来确定。

在一个实施例中，半导体装置还可以包括：多个锁存器，用于根据所述多个温度信号而顺序地储存来自比较器的输出；以及译码器，用于根据所述多个锁存器的值而产生温度码。

在一个实施例中，一种半导体装置可以产生多个温度电压，每个温度电压随多个温度区段之中的相应温度区段中的温度而变化，其中温度电压与不同温度区段中所包括的两个或更多个温度相对应。

附图说明

图1是说明现有的温度电压发生器的框图。

图2是说明与处于低驱动电压下的现有温度电压发生器有关的问题的图。

图3a至图3i是说明从根据一个实施例的温度电压发生器输出的各种温度电压的图。

图4是说明根据一个实施例的半导体装置的框图。

图5是说明根据一个实施例的温度电压发生器的电路图。

图6是说明根据一个实施例的输入电压发生器的框图。

图7是说明根据一个实施例的参考电压发生器的框图。

图8是说明根据一个实施例的参考电压发生器的框图。

图9是说明根据一个实施例的半导体装置的框图。

图10是说明根据一个实施例的温度码发生器的框图。

图11是说明根据一个实施例的半导体装置的框图。

图12是说明根据一个实施例的半导体装置的操作的流程图。

图13包括说明了根据图12的流程图来操作的半导体装置的温度电压的图。

图14是说明根据一个实施例的半导体装置的操作的流程图。

图15包括说明了根据图14的流程图来操作的半导体装置的温度电压的图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述各种实施例。然而，本发明的这些实施例可以用不同方式实施，而不应解释为局限于本文所列的实施例。在本公开中，相似的附图标记在本发明的不同附图和实施例中表示相似的部分。

图3a至图3i是说明从根据一个实施例的温度电压发生器输出的各种温度电压的图。

在这些实施例中，将与温度测量范围相对应的温度区段划分成多个温度区段。划分出的温度区段的数目和每个划分出的温度区段的区间可以根据实施例而变化。

划分出的温度区段中的一个温度区段的温度电压可以以不同于其它的划分出的温度区段的方式随温度变化。在一些实施例中，相同的温度电压对应于可被包括在不同温度区段中的两个或更多个温度。

图3a1-3a3至图3c1-3c3可以表示温度区段TL～TH被划分成两个温度区段TL～TF和TF～TH的实施例。考虑到电路中的电压降，最大温度电压VM可以小于驱动电压VDRV。

在图3a1-3a3所示的实施例中，温度电压V1对应于两个温度T10和T11，温度T10和T11中的每个被包括在不同的温度区段中。

在一个实施例中，一个温度区段中的温度电压可以以不同于其它温度区段的方式随温度区段中的温度变化。

返回参看图2，最大温度电压VM和最小温度电压Vm之差与温度区段TL～TH的区间的比率S0由以下等式1表示：

S0=(VM-Vm)/(TH-TL) [等式1]

等式1对应于从根据图2的现有温度电压发生器输出的温度电压VTEMP的斜率。

参看图3a，根据本发明的一个实施例的温度电压发生器在每个温度区段TL～TF和TF～TH中的温度电压输出VTEMP的斜率S1和S2分别由以下等式2和3表示：

S1=(VM-Vm)/(TF-TL) [等式2]

S2=(VM-Vm)/(TH-TF) [等式3]

斜率S1和S2的值都大于斜率S0的值。

在现有方法中，最大温度电压VM随着驱动电压VDRV变低而减小。这导致温度电压VTEMP的斜率减小，因此即使在温度电压VTEMP上的小的改变也可能导致相应温度上的大的变化。结果，在较低驱动电压VDRV下操作的温度电压发生器更加难以进行精确的温度测量。

在一个实施例中，将与温度测量范围相对应的一个温度区段划分成多个温度区段。因此，随着驱动电压VDRV变低，每个温度区段中的温度电压VTEMP的斜率可以具有大于预定值的值。

该预定值可以根据实施例而变化。在一个实施例中，用于一个温度区段的预定值大于等式1的S0。用于另一温度区段（其中温度测量不必如之前的温度区段那么精确）的预定值可以等于或小于等式1的S0。

图3a1中的温度电压VTEMP可以被认为是分别在图3a2和图3a3中示出的两个温度电压VTEMP1与VTEMP2的组合。温度电压VTEMP1和VTEMP2中的每个可以由图5中所示的温度电压发生器依次产生。

参看图3a2，第一温度电压VTEMP1在第一温度区段TL～TF中具有期望的斜率。第一温度电压VTEMP1在第二温度区段TF～TH中具有最小温度电压Vm。参看图3a3，第二温度电压VTEMP2在第二温度区段TF～TH中具有期望的斜率。第二温度电压VTEMP2在第一温度区段TL～TF中具有最大温度电压VM。

在一个实施例中，将参考电压（所述参考电压的值在相应温度区段中大体保持相同）与在该相应温度区段中变化的温度电压进行比较。如图3a2和图3a3中所示，分别将第一参考电压VREF1和第二参考电压VREF2与第一温度电压VTMEP1和第二温度电压VTEMP2进行比较。在另一个实施例中，在每个温度区段中使用两个或更多个参考电压以增大温度测量的分辨率，这将参看图14和图15加以详细描述。

参看图3b1至图3b3，一个温度区段中的最大温度电压VM和/或最小温度电压Vm不同于其它温度区段中的最大温度电压V2和最小温度电压V3。

结果，当温度电压VTEMP高于第二温度区段TF～TH中的最大温度电压V2或低于第二温度区段TF～TH中的最小温度电压V3时，温度电压VTEMP可以对应于一个温度。当温度电压VTEMP在最大电压V2与最小电压V3之间时，温度电压VTEP对应于不同温度区段中所包括的两个温度。

图3b1中的温度电压VTEMP可以被认为是分别在图3b2和图3b3中示出的两个温度电压VTEMP1与VTEMP2的组合。温度电压VTEMP1和VTEMP2中的每个可以由图5中所示的温度电压发生器依次产生。

参看图3c1，第一温度区段TL～TF中的温度电压VTEMP具有正斜率时，而第二温度区段TF～TH中的温度电压VTEMP具有负斜率。图3c1中的温度电压VTEMP可以被认为是分别在图3c2和图3c3中示出的两个温度电压VTEMP1与VTEMP2的组合。温度电压VTEMP1和VTEMP2中的每个可以由图5中所示的温度电压发生器依次产生。

图3d1至图3g3说明从根据将温度范围TL～TH划分成三个温度区段TL～TF1、TF1～TF2和TF2～TH的实施例的温度电压发生器输出的温度电压。

图3d1中的温度电压VTEMP可以被认为是分别在图3d2、图3d3和图3d4中示出的三个温度电压VTEMP1、VTEMP2与VTEMP3的组合。温度电压VTEMP1、VTEMP2和VTEMP3中的每个可以由图5中所示的温度电压发生器依次产生。

在一个实施例中，将参考电压（所述参考电压的值在相应温度区段中大体保持相同）与在该相应温度区段中变化的温度电压进行比较。举例而言，如图3d2至图3d4中所示，分别将第一参考电压VREF1、第二参考电压VREF2和第三参考电压VREF3与第一温度电压VTEMP1、第二温度电压VTEMP2和第三温度电压VTEMP3进行比较。

参看图3e1，第二温度区段TF1～TF2（其中不如其它温度区段例如TL～TF1和TF2～TH那样需要精确的温度测量）中的温度电压VTEMP大体维持在最小电压温度Vm。

图3e1中的温度电压VTEMP可以被认为是分别在图3e2、图3e3和图3e4中示出的三个温度电压VTEMP1、VTEMP2与VTEMP3的组合。温度电压VTEMP1、VTEMP2和VTEMP3中的每个可以由图5中所示的温度电压发生器依次产生。

参看图3f1和图3g1，第二温度区段TF1～TF2是第一温度区段TL～TF1与第三温度区段TF2～TH之间的边界区段。第一、第二和第三温度电压VTEMP1、VTEMP2和VTEMP3分别对应于第一、第二和第三温度区段TL～TF1、TF1～TF2和TF2～TH中的温度电压。在一个实施例中，如图3f2中所示，第二温度电压VTEMP2和第一温度电压VTEMP1在温度TF1处连续。在另一个实施例中，如图3g3中所示，第二温度电压VTEMP2和第三温度电压VTEMP3在温度TF2处连续。

在通过从低温TL扫描至高温TH来确定温度的实施例中，在第一温度区段TL～TF1和第二温度区段TF1～TF2中使用图3f1的左曲线来确定对应于温度电压VTEMP的温度，而在第三温度区段TF2～TH中使用图3f1的右曲线来确定对应于温度电压VTEMP的温度。

在通过从高温TH扫描至低温TL来确定对应于温度电压VTEMP的温度的实施例中，在第二温度区段TF1～TF2和第三温度区段TF2～TH中使用图3g1的右曲线来确定温度，而在第一温度区段TL～TF1中使用图3g1的左曲线来确定温度。

图3h1和图3i1说明从根据将温度范围TL～TH划分成四个温度区段TL～TF1、TF1～TF2、TF2～TF3和TF3～TH的实施例的温度电压发生器输出的温度电压VTEMP。

图3h1中的温度电压VTEMP可以被认为是分别在图3h2、图3h3、图3h4和图3h5中示出的四个温度电压VTEMP1、VTEMP2、VTEMP3与VTEMP4的组合。温度电压VTEMP1、VTEMP2、VTEMP3和VTEMP4中的每个可以由图5中所示的温度电压发生器依次产生。

在一个实施例中，将参考电压（所述参考电压的值在相应温度区段中大体保持相同）与该相应温度区段中的温度电压进行比较。如图3h2至图3h5中所示，分别将第一参考电压VREF1、第二参考电压VREF2、第三参考电压VREF3和第四参考电压VREF4与第一温度电压VTEMP1、第二温度电压VTEMP2、第三温度电压VTEMP3和第四温度电压VTEMP4进行比较。

参看图3i2至图3i5，将每个温度区段中的两个参考电压与相应温度区段中的温度电压VTEMP进行比较。如图3i2至图3i5中所示，将参考电压VREF11和VREF12与第一温度电压VTEMP1进行比较，将参考电压VREF21和VREF22与第二温度电压VTEMP2进行比较，将参考电压VREF31和VREF32与第三温度电压VTEMP3进行比较，以及将参考电压VREF41和VREF42与第四温度电压VTEMP4进行比较。

可以在每个温度区段中使用更多参考电压以进一步增大温度测量的分辨率，这将参看图14和图15加以详细描述。

图4是说明根据一个实施例的半导体装置的框图。

在一个实施例中，半导体装置包括：温度电压发生器100，被配置为根据温度区段信号STEMP而产生随温度区段中的温度而变化的温度电压VTEMP。半导体装置还包括：参考电压发生器200，被配置为产生在温度区段中大体恒定的第一参考电压VREF；控制器300，被配置为产生温度区段信号STEMP；以及比较器400，被配置为将第一参考电压VREF与温度电压VTEMP进行比较。

在一个实施例中，控制器300根据温度区段而顺序地产生并输出多个温度区段信号STEMP。在此实施例中，当区段信号STEMP在特定时刻具有与温度区段相对应的预定值时，温度电压发生器100输出电平和斜率根据区段信号STEMP而在温度区段中变化的温度电压VTEMP。参考电压发生器200输出与温度区段相对应的第一参考电压VREF，比较器400输出两个电压VTEMP与VREF之间的比较结果。

图5是说明根据一个实施例的温度电压发生器100的框图。

在图5中所示的实施例中，温度电压发生器100包括控制电压发生器110和温度电压输出块120。

控制电压发生器110包括：第一电阻器块111，其电阻值由温度区段信号STEMP控制；以及第二电阻器块112，其电阻值由输入电压VIN控制，所述输入电压VIN可以是第二参考电压VIN。第一电阻器块111与第二电阻器块112相互串联耦接。

第一电阻器块111包括一个或更多个晶体管和电阻器，每个电阻器与相应的晶体管并联耦接。第二电阻器块112包括一个晶体管或相互串联耦接的更多个晶体管。在一个实施例中，第一电阻器块111和第二电阻器块112中包括的晶体管分别为PMOS晶体管和NMOS晶体管。在此实施例中，温度区段信号STEMP[m]和STEMP[n]的反相信号STEMP[x]和STEMP[y]施加至第一块111中的PMOS晶体管的栅极。

第二参考电压VIN可以由温度区段信号STEMP控制，且可以根据温度区段而具有不同的值。图6示出了输入电压发生器130产生包括第二参考电压VIN的VIN的实施例。

参看图6，输入电压发生器130包括分压器131以将驱动电压VDRV分成多个分压电压。输入电压发生器130还包括选择器132以根据温度区段信号STEMP来选择所述多个分压电压中的一个，以及输出选定的分压电压作为第二参考电压VIN。

在一个实施例中，输入电压发生器130可以单独地被包括在半导体装置中。在另一个实施例中，如下文将参看图8所描述的，输入电压发生器130被包括在参考电压发生器200中。

返回参看图5，温度电压输出块120包括：第三电阻器块121，其电阻值由温度区段信号STEMP控制；以及第四电阻器块122，其电阻值由控制电压VC控制。第四电阻器块122与第三电阻器块121串联耦接。在其它的实施例中，第三电阻器块121的电阻值大体保持恒定，而第一电阻器块111的电阻值根据温度区段信号STEMP而变化。

第三电阻器块121包括一个或更多个晶体管和电阻器，每个电阻器与相应的晶体管并联耦接。第四电阻器块122包括一个晶体管或相互并联耦接的更多个晶体管。在一个实施例中，第三电阻器块121和第四电阻器块122中包括的晶体管是PMOS晶体管和NMOS晶体管。在此实施例中，温度区段信号STEMP[m]和STEMP[n]的反相信号STEMP[x]和STEMP[y]施加至第三电阻器块121中的PMOS晶体管的栅极。

在一个实施例中，温度电压输出块120还包括耦接至第四电阻器块122的电阻器R。

从温度电压输出块120输出的温度电压VTEMP可以根据温度区段信号STEMP和控制电压VC而随温度区段中的温度变化。

举例而言，在图5中，如下文将论述的，可以调整第二参考电压VIN以及第一电阻器块111和第三电阻器块121的电阻值以控制温度电压VTEMP的斜率和电平。

第一电阻器块111的电阻值可以根据温度区段信号STEMP的值来调整，所述温度区段信号STEMP的值在不同温度区段中变化。举例而言，如果第一电阻器块111的电阻值减小而第二参考电压VIN和第三电阻器块121的电阻值大体保持恒定，则第一电阻器块111两端的电压降减小且控制电压VC增大。因为施加至第四电阻器块122的晶体管的栅源电压增大，所以第三电阻器块121两端的电压降增大，由此减小温度电压VTEMP的电平。因此，通过调整用于第一电阻器块111的温度区段信号STEMP的值，可以使温度电压VTEMP的电平上移或下移。

第三电阻器块121的电阻值可以根据温度区段信号STEMP的值来调整。举例而言，如果第三电阻器块121的电阻值改变而第二参考电压VIN和第一电阻器块111的电阻值大体保持恒定，则由温度电压VTEMP所视的输出电阻值改变。因为温度电压输出块120的增益与输出电阻值成比例，因此温度电压VTEMP的斜率改变。

此外，第二参考电压VIN可以根据温度区段信号STEMP的值来调整。举例而言，当第一电阻器块111和第三电阻器块121的电阻值大体保持恒定时，第二参考电压VIN增大。具体而言，如果第二参考电压VIN高而使得第二电阻器块112的晶体管的栅源电压大于第二电阻器块112的晶体管的零温度系数（ZTC），则经过晶体管的漏源电流Ids随着温度减小而变高且控制电压VC减小。因为第四电阻器块122的晶体管的栅源电压减小，因此经过第四电阻器块122的这些晶体管的电流也减小。结果，第三电阻器块121两端的电压降减小且温度电压VTEMP增大。因此，温度电压VTEMP具有与绝对温度互补（CTAT）的特性，这带来温度电压VTEMP随温度而具有负斜率。另一方面，当第二参考电压低而使得第二电阻器块112的晶体管的栅源电压低于晶体管的ZTC时，温度电压VTEMP具有与绝对温度成比例（PTAT）的特性，这带来如图3c3的第二温度区段TF～TH中所示的温度电压VTEMP的正斜率。

因此，通过调整第一电阻器块111和/或第三电阻器块121的电阻值和/或第二参考电压VIN，可以根据需要来控制温度电压VTEMP的斜率和电平。

通过控制温度电压VTEMP的斜率和电平，从温度电压输出块120输出的温度电压VTEMP可以具有如图3a至图3i中所示的各种特性。在一个实施例中，可以通过温度区段信号STEMP来单独调整第一电阻器块111、第三电阻器块121、第二参考电压VIN中的每个的电阻值。

温度区段信号STEMP可以用于产生在每个温度区段中具有期望特性的温度电压VTEMP。在一个实施例中，控制器300（见图4）在预定周期内产生与温度区段相对应的温度区段信号STEMP，以及在所述预定周期内将产生的温度区段STEMP提供至温度电压发生器100和第一参考电压发生器200。举例而言，在图5中，温度区段信号STEMP根据相应温度区段而具有不同的值STEMP[m]/STEMP[n]（例如，0/0、0/1、1/0和1/1）。

图7是说明根据一个实施例的参考电压发生器的框图。

参看图7，参考电压发生器200包括分压器210，以将驱动电压VDRV分成多个分压电压。参考电压发生器200还包括选择器220，以根据温度区段信号STEMP来选择多个分压电压中的一个且输出选定的分压电压作为第一参考电压VREF。

举例而言，分压器210包括相互串联连接的多个电阻器。

在一个实施例中，第一参考电压VREF在多个温度区段中具有大体恒定的值，这些值可以在一个温度区段与另一个温度区段不同。

图8是说明根据一个实施例的参考电压发生器的框图。

在此实施例中，参考电压发生器200还包括选择器230，以将第二参考电压VIN输出至温度电压发生器。选择器230和分压器210充当图6中所示的输入电压发生器130。在此实施例中，因为在参考电压发生器200中包括了图6中所示的输入电压发生器130，因此在温度电压发生器100（见图4）中不包括如图6中所示的输入电压发生器130。

图9是说明根据另一个实施例的半导体装置的框图。

在图9所示的实施例中，从位于温度电压发生器100外部的外部节点提供第二参考电压VIN。在另一个实施例中，在如图8所示的参考电压发生器200中产生第二参考电压VIN。

图10是说明根据一个实施例的温度码发生器的框图。

根据此实施例，温度码发生器500被包括在半导体装置中。

温度码发生器500包括：储存块510，其具有多个锁存器；以及译码器520，用于从储存在储存块510中的值来产生温度码DTEMP。

如上文所述，如图4所示，比较器400输出每个温度区段中的温度电压VTEMP与第一参考电压VREF之间的比较结果。储存块510将每个比较结果储存在与温度区段相对应的锁存器中。

译码器520可以利用储存在储存块510的多个锁存器中的值来产生温度码DTEMP。产生温度码DTEMP的编码方法可以根据实施例而变化。

图11是说明根据另一个实施例的半导体装置的框图。

在此实施例中，比较器400并行地对温度区段执行比较操作。另一个方面，图10所示的实施例的比较器400依次对各相应温度区段执行比较操作。

在图11所示的此实施例中，温度电压发生器100包括多个子温度电压发生器，参考电压发生器200可以包括多个子参考电压发生器。子温度电压发生器产生与温度区段相对应的温度电压（例如，VTEMP1、VTEMP2等），子参考电压发生器产生与温度区段相对应的参考电压（例如，VREF1、VREF2等）。

在一个实施例中，每个子温度电压发生器100与如图5所示的温度电压发生器100相对应，每个子参考电压发生器200与如图7所示的参考电压发生器200相对应。

与温度区段相对应的温度区段信号STEMP可以提供至每个子温度电压发生器和每个子参考电压发生器，使得子温度电压发生器和参考电压发生器产生与温度区段相对应的温度电压和参考电压。在此实施例中，比较器400包括多个子比较器，所述多个子比较器将温度电压与对应于温度区段的子参考电压进行比较。

在此实施例中，译码器520从来自比较器400的多个比较结果来产生温度码DCODE。因为这些比较结果是一次性从比较器400中的子比较器提供至译码器520的，因此在此实施例中可以省略图10所示的比较器510中的锁存器。

此外，因为多个温度区段信号是一次性提供至子温度电压发生器和子参考电压发生器的，因此在图11所示的此实施例中可以省略被配置为依次提供多个温度区段信号的控制器300（见图10）。

图11所示的此实施例可以以比图10所示的实施例更快的速度来执行温度感测操作。在一个实施例中，图10和图11中所示的两个实施例可以被组合以执行温度感测操作。举例而言，在一些温度区段中，可以利用图10的实施例来执行温度感测操作，而在其它的温度区段中，可以利用图11的实施例来执行温度感测操作。

图12是说明根据一个实施例的半导体装置的操作的流程图。

在S110，将与第一温度区段相对应的温度区段变量I初始化为1。

在S120，产生与第I温度区段相对应的温度区段信号STEMP、第二参考电压VIN和温度电压VTEMP。

在S130，产生与第I温度区段相对应的第一参考电压VREF。

在S140，将温度电压VTEMP与第一参考电压VREF进行比较，并且将比较结果储存在与温度区段相对应的锁存器中。

在S150，判断当前温度区段是否是变量I对应于Imax的最后一个温度区段。如果当前温度区段不是最后一个温度区段，则在S151通过将温度区段变量从I增大到I+1而将当前温度区段变为下一个温度区段，并且进程进行至S120。

如果当前温度区段是最后一个温度区段，则在步骤S160将在S140储存在锁存器中的数据译码以确定温度。

图13a至图13e说明根据图12的流程图来操作的半导体装置的温度电压的图。

参看图13a至图13e，要测量的温度由TC表示。在图13b至图13e中，与每个温度区段相对应的参考电压由VREF1～VREF4表示，与每个温度区段中的温度TC相对应的温度电压由VTC1～VTC4表示。

LATCH(x)（其中x是1、2、3、4之一）表示每个温度区段中的参考电压VREFx与温度电压VTCx之间的比较结果。举例而言，当VREFx大于VTCx时，LATCH(X)被设定为1，而当VREFx等于或小于VTCx时，LATCH(x)被设定为0。在此情况下，储存在锁存器中的数据可以表示为“1100”。

可以根据锁存器数据来确定温度TC。在一个实施例中，通过检查锁存器数据的转变点来确定温度TC。对于图13b至图13e中所示的实例，因为锁存器数据的转变发生在第二锁存器与第三锁存器之间，因此与温度TC相对应的温度电压VTEMP在参考电压VREF2与VREF3之间。当确定了与第二温度区段TF1～TF2中的温度电压VREF2相对应的温度T2和与第三温度区段TF2～TF3中的温度电压VREF3相对应的温度T3时，温度TC在T2与T3之间。

根据其它内部或外部电路元件的需要，可以利用各种方法从锁存器数据将表示温度TC的温度码DTEMP编码。

在图12至图13所示的此实施例中，温度分辨率取决于温度区段的数目和宽度。如将参看图14至图15所述，可以通过在每个温度区段中使用两个或更多个参考电压来进一步增大温度分辨率。

图14是说明根据一个实施例的半导体装置的操作的流程图。

在S110，将与第一温度区段相对应的温度区段变量I初始化为1。

在S120，产生与第I温度区段相对应的温度区段信号STEMP、第二参考电压VIN和温度电压VTEMP。

在S121，将与第I温度区段相对应的参考电压变量J初始化为1。

在S130，产生与第I温度区段相对应的第J参考电压VREF。

在S140，将温度电压VTEMP与第J参考电压VREF进行比较，并且将比较结果储存在与温度区段相对应的锁存器中。

在S141，判断当前参考电压VREF是否是变量与当前温度区段中的Jmax相对应的最后一个参考电压。如果当前参考电压不是最后一个参考电压，则在S142通过将参考电压变量从J增大到J+1而将当前参考电压变为下一个参考电压，并且进程进行至S130。

如果当前参考电压是最后一个参考电压，则进程进行至S150。

在S150，判断当前温度区段是否是变量I对应于Imax的最后一个温度区段。如果当前温度区段不是最后一个温度区段，则在S151通过将温度区段变量从I增大至I+1而将当前温度区段变为下一个温度区段，并且进程进行至S120。

如果当前温度区段是最后一个温度区段，则在S160将储存在锁存器中的数据译码以确定温度。

图15是说明根据图14的流程图来操作的半导体装置的温度电压。

参看图15，要测量的温度由TC表示。在图15中，第I温度区段中的第J参考电压由VREFIJ表示，其中I为1、2、3、4之一，J为1、2之一，并且与第I温度区段中的温度TC相对应的温度电压由VTCI表示。LATCH(I,J)表示第I温度区段中的参考电压VREFIJ与温度电压VTCI之间的比较结果。举例而言，当VREFIJ大于VTCI时，LATCH(I,J)设定为1，而当VREFIJ等于或小于VTCI时，LATCH(I,J)设定为0。在此情况下，如图15中所示，储存在锁存器中的数据可以表示为“11 10 00 00”。

可以根据锁存器数据来确定温度TC。在一个实施例中，通过检查锁存器数据的转变点，可以确定温度TC。对于图15中所示的实例，因为转变发生在第二锁存器中，因此与温度TC相对应的温度电压VTEMP在参考电压VREF21与VREF22之间。当确定了与第二温度区段TF1～TF2中的温度电压VREF21相对应的温度T21和与第二温度区段TF1～TF2中的温度电压VREF22相对应的温度T22时，温度TC在T21与T22之间。因为T21与T22之间的区间比图13中的T2与T3之间的区间短，因此图15所示的此实施例具有比图13的实施例更好的分辨率。

虽然出于说明目的描述了各种实施例，但是本领域技术人员将清楚的是，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种变化和修改。

Claims (24)

1.一种半导体装置，包括：

控制电压发生器，所述控制电压发生器被配置为根据温度区段信号和输入电压而产生控制电压；以及

温度电压输出块，所述温度电压输出块被配置为根据所述控制电压和所述温度区段信号而输出随温度区段中的温度变化的温度电压，

其中，所述输入电压根据温度区段信号而改变，以及

其中，所述温度区段信号与所述温度区段相对应。

2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述控制电压发生器包括：

第一电阻器块，所述第一电阻器块具有由所述温度区段信号控制的第一电阻值；以及

第二电阻器块，所述第二电阻器块具有由所述输入电压控制的第二电阻值，

其中，所述控制电压由所述第一电阻值与所述第二电阻值之间的比来确定。

3.如权利要求2所述的半导体装置，其中，所述第二电阻器块包括晶体管，并且所述第二电阻值由施加至所述晶体管的栅极的所述输入电压来控制，其中，所述输入电压由所述温度区段信号来控制。

4.如权利要求3所述的半导体装置，还包括：

分压器，所述分压器被配置为通过划分驱动电压来产生多个分压电压；以及

电压选择器，所述电压选择器被配置为根据所述温度区段信号来选择所述多个分压电压中的一个作为所述输入电压。

5.如权利要求2所述的半导体装置，其中，所述温度电压输出块包括：

第三电阻器块，所述第三电阻器块具有由所述温度区段信号控制的第三电阻值；以及

第四电阻器块，所述第四电阻器块具有由所述控制电压控制的第四电阻值，

其中，所述温度电压由所述第三电阻值与所述第四电阻值之间的比来确定。

6.如权利要求5所述的半导体装置，其中，所述第四电阻器块包括晶体管，并且所述第四电阻器块的电阻值由施加至所述晶体管的栅极的所述控制电压来控制。

7.一种半导体装置，包括：

第一信号发生器，所述第一信号发生器被配置为根据多个温度区段信号和多个输入电压而顺序地产生多个第一信号，所述多个第一信号中的一个在多个温度区段中的一个中变化，其中，所述多个输入电压中的每个根据与所述多个温度区段中的一个相对应的温度区段信号而可变确定；以及

第二信号发生器，所述第二信号发生器被配置为产生多个第二信号，所述多个第二信号中的一个在所述多个温度区段中的一个中大体恒定。

8.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述多个第一信号中的每个与相应温度区段中所包括的一个温度相对应，以及与所述多个温度区段中的其它温度区段中所包括的一个或更多个温度相对应。

9.如权利要求7所述的半导体装置，还包括：

控制器，所述控制器被配置为产生所述多个温度区段信号，所述多个温度区段信号中的每个与所述多个温度区段中的一个相对应。

10.如权利要求9所述的半导体装置，还包括：

比较器，所述比较器被配置为将所述多个第一信号中的一个与相应温度区段中的相应第二信号进行比较。

11.如权利要求10所述的半导体装置，还包括：

多个锁存器，所述多个锁存器中的每个储存来自所述相应温度区段中的所述比较器的结果；以及

译码器，所述译码器被配置为利用储存在所述多个锁存器中的多个结果来产生温度码。

12.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述第一信号发生器包括多个子第一信号发生器，每个子第一信号发生器产生在相应温度区段中变化的相应第一信号。

13.如权利要求12所述的半导体装置，其中，所述第二信号发生器包括多个子第二信号发生器，每个子第二信号发生器产生在所述相应温度区段中大体恒定的相应参考电压。

14.如权利要求13所述的半导体装置，还包括多个比较器，每个比较器将所述相应第一信号与所述相应参考电压进行比较。

15.如权利要求14所述的半导体装置，还包括译码器，所述译码器被配置为根据来自所述多个比较器的多个输出而产生温度码。

16.一种半导体装置，包括：

控制器，所述控制器被配置为顺序地产生多个温度区段信号，所述多个温度区段信号中的每个与温度区段相对应；

参考电压发生器，所述参考电压发生器被配置为根据所述多个温度区段信号而顺序地产生第一参考电压；

温度电压发生器，所述温度电压发生器被配置为根据所述多个温度区段信号和多个第二参考电压而顺序地产生温度电压；以及

比较器，所述比较器被配置为顺序地将所述第一参考电压与所述温度电压进行比较，

其中，所述多个第二参考电压中的每个根据所述多个温度区段信号中的一个而可变确定。

17.如权利要求16所述的半导体装置，其中，所述参考电压发生器包括：

分压器，所述分压器被配置为将驱动电压划分成多个分压电压；以及

第一选择器，所述第一选择器被配置为根据所述多个温度区段信号而顺序地选择所述多个分压电压中的一个作为所述第一参考电压中的一个。

18.如权利要求17所述的半导体装置，其中，所述参考电压发生器还包括第二选择器，所述第二选择器被配置为根据所述多个温度区段信号而顺序地选择所述多个分压电压中的一个作为所述第二参考电压中的一个。

19.如权利要求16所述的半导体装置，还包括：

分压器，所述分压器被配置为将驱动电压划分成多个分压电压；以及

选择器，所述选择器被配置为根据所述多个温度区段信号而顺序地选择所述多个分压电压中的一个作为所述第二参考电压中的一个。

20.如权利要求16所述的半导体装置，其中，所述温度电压发生器包括：

控制电压发生器，所述控制电压发生器被配置为根据所述多个温度区段信号而顺序地产生多个控制电压；以及

温度电压输出块，所述温度电压输出块被配置为根据所述多个温度区段信号和所述多个控制电压而顺序地输出多个温度电压。

21.如权利要求20所述的半导体装置，其中，所述控制电压发生器包括：

第一电阻器块，所述第一电阻器块具有由所述多个温度区段信号顺序地控制的第一电阻值；以及

第二电阻器块，所述第二电阻器块具有由所述多个第二参考电压顺序地控制的第二电阻值，

其中，所述多个控制电压由所述第一电阻值与所述第二电阻值之间的比来确定。

22.如权利要求21所述的半导体装置，其中，所述温度电压输出块包括：

第三电阻器块，所述第三电阻器块具有由所述多个温度区段信号顺序地控制的第三电阻值；以及

第四电阻器块，所述第四电阻器块具有由所述多个控制电压顺序地控制的第四电阻值，

其中，所述多个温度电压由所述第三电阻值与所述第四电阻值之间的比来确定。

23.如权利要求16所述的半导体装置，还包括：

多个锁存器，所述多个锁存器被配置为根据所述多个温度区段信号而顺序地接收来自所述比较器的输出，以及储存与所述输出相对应的值；以及

译码器，所述译码器被配置为根据所述多个锁存器的储存值来产生温度码。

24.一种半导体装置，包括：

控制电压发生器，所述控制电压发生器被配置为根据多个温度区段信号和多个输入电压而顺序地产生多个控制电压；

温度电压输出块，所述温度电压输出块被配置为根据所述多个控制电压和所述多个温度区段信号而顺序地输出多个温度电压，所述多个温度电压中的每个随多个温度区段之中的相应温度区段中的温度而变化，

其中，所述多个温度电压中的一个与所述多个温度区段之中的不同温度区段中的一个或更多个温度相对应，以及

其中，所述多个输入电压中的每个根据与所述多个温度区段中的一个相对应的温度区段信号而可变确定。