CN104571251B - 基准电压产生装置 - Google Patents

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Abstract

提供具有平坦的温度特性的基准电压产生装置。具有：第一导电型的耗尽型MOS晶体管(5)，其被连接成作为电流源发挥作用，流出恒定电流；以及第一导电型的耗尽型MOS晶体管(6)，其以二极管接法连接，具有与耗尽型MOS晶体管(5)相同的埋沟和相同的温度特性，基于恒定电流，产生基准电压。耗尽型MOS晶体管(5)与耗尽型MOS晶体管(6)的温度特性相同，因此，基准电压产生装置的输出的温度特性平坦。

Description

基准电压产生装置
技术领域
本发明涉及在半导体集成电路内产生基准电压的基准电压产生装置。
背景技术
使用图4，对在现有的基准电压产生装置中使用的电路进行说明。图4是基准电压产生装置的电路图。被连接成作为电流源发挥作用的耗尽型NMOS晶体管(以下记作D型NMOS晶体管)9使恒定电流流过以二极管接法连接的增强型NMOS晶体管(以下记作E型NMOS晶体管)10。利用该恒定电流，在E型NMOS晶体管10中产生与各晶体管的阈值以及尺寸对应的基准电压。
首先，参照图5的示意性剖视图，对基准电压产生装置的基础的结构进行说明。基准电压产生装置具有D型NMOS晶体管9以及E型NMOS晶体管10。
被连接成作为电流源发挥作用的D型NMOS晶体管9中，以阈值在耗尽区进行动作的方式具有埋沟(Buried Channel)12，以漏极17为电源端子，栅电极13和源极16与基准电压产生端子连接。通过这样的连接，上述D型NMOS晶体管9作为恒流源发挥作用。另一方面，以二极管接法与上述D型NMOS晶体管9连接的E型NMOS晶体管10以阈值在增强区进行动作的方式具有表面沟道11，栅电极13和漏极15与基准电压产生端子连接，源极14与接地端子连接。即，上述D型NMOS晶体管9和上述E型NMOS晶体管10串联连接。因此，如果用等效电路表示，则为图4所示的电路图。
接下来，参照图3，对该基准电压产生装置的动作进行说明。
由于上述D型NMOS晶体管9作为恒流源进行动作，因此，作为此处的晶体管特性，例如，按固定间隔施加源极-衬底接地的栅电压的情况下的漏极电流成为如图3的D型NMOS晶体管特性8所示那样，阈值为B，且在栅电压为0处可得到漏极电流。另一方面，关于上述E型NMOS晶体管10，作为相同的晶体管特性，例如，按固定间隔施加源极-衬底接地的栅电压的情况下的漏极电流如图3所示，可得到阈值为A的E型NMOS晶体管特性7。此处，由于上述E型NMOS晶体管10以二极管接法与作为上述恒流源的D型NMOS晶体管9连接，因此，上述E型NMOS晶体管10需要用于使上述D型NMOS晶体管特性8的栅电压为0的电流流动的栅电压，该栅电压为图3的输出电压C，并成为基准电压产生装置的输出。
在现有技术中，如专利文献1所示，以使恒流源的D型NMOS晶体管利用埋沟进行耗尽区中的动作、使以二极管接法连接的E型NMOS晶体管利用表面沟道进行增强区中的动作的方式，构成基准电压产生装置。此处，在晶体管特性中，相对于图3所示的源极-衬底接地的栅电压的漏极电流特性特别重要。该特性为会因晶体管的温度变化而变动的电特性。由于构成基准电压产生装置的晶体管的各温度特性不同，因此，难以在较大温度范围内使基准电压产生装置的温度特性变得平坦。
专利文献1：日本特开昭56-108258号公报
近年来，随着电子设备的高精度化的发展，要求对该电子设备进行控制的IC的高精度化。作为示例，在IC、尤其是在以电压检波器或电压调节器为代表的电源管理IC中，伴随搭载有IC的便携设备的小型化以及通用性，要求即使周围温度环境发生变化、尤其是即使在IC内部温度发生变化，基准电压产生装置也能够高精度地产生基准电压，即，要求基准电压的温度特性更加平坦。
发明内容
鉴于上述要求，本发明以提供具有更加平坦的温度特性的基准电压产生装置为课题。
在本发明中，为了解决上述问题，在基准电压产生装置中，通过如下两个D型NMOS晶体管来构成电路，由此得到具有更加平坦的温度特性的基准电压产生装置，其中，一个D型NMOS晶体管是为了发挥电流源作用而存在的D型NMOS晶体管，另一个D型NMOS晶体管为了流入所述一个D型NMOS的恒定电流而以二极管接法连接，并与上述一个D型NMOS晶体管具有相同的温度系数。
发明效果
在本发明中，在基准电压产生装置中具有D型NMOS晶体管和具备相同温度系数的D型NMOS晶体管，由此，改善了基准电压产生装置的温度特性。
附图说明
图1是构成本发明的实施例的基准电压产生装置的晶体管的示意性特性图。
图2是本发明的实施例的基准电压产生装置的示意性电路图。
图3是对现有技术进行说明的构成基准电压产生装置的晶体管的示意性特性图。
图4是对现有技术进行说明的基准电压产生装置的示意性电路图。
图5是对现有技术进行说明的基准电压产生装置的示意性剖视图。
标号说明
1具有阈值A的第二NMOS晶体管的特性
2具有阈值B的第一NMOS晶体管的特性
3第一NMOS晶体管的温度系数的阈值电压关联性
4第二NMOS晶体管的温度系数的阈值电压关联性
5具有阈值A的D型NMOS晶体管
6具有阈值B的D型NMOS晶体管
7阈值A的E型NMOS晶体管特性
8阈值B的D型NMOS晶体管特性
9 D型NMOS晶体管
10E型NMOS晶体管
11表面沟道
12埋沟
13栅电极
14、16源极
15、17漏极
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施例进行说明。
最初，参照图1的(a)，对本发明的特征进行说明。图1的(a)是关于具有温度特性3的第一NMOS晶体管和具有温度特性4的第二NMOS晶体管，描绘出作为第一导电型的D型NMOS晶体管的温度系数与阈值之间的关联性的示意性特性图。温度系数是所关注的物理量在规定的温度范围内的平均变化率，此处为阈值电压的温度系数。此处，由于设NMOS晶体管为D型，因此，在沟道区中扩散的杂质的导电型为N型，成为埋沟。在第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管中，作为用于决定阈值的杂质的种类以及深度方向的分布特性(profile)和几何尺寸不同，因此第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管具有不同的温度系数。
而且，基准电压产生装置例如由表现出图1的(a)中的温度系数D的、具有阈值电压B的第一NMOS晶体管和具有阈值电压A的第二NMOS晶体管这两个NMOS晶体管构成。即，由具有相同温度系数的两个晶体管构成基准电压产生装置。这是因为，由上述结构构成的基准电压产生装置产生的基准电压基本上由两个NMOS晶体管的阈值之差决定。
此外，通过调整两个NMOS晶体管的几何尺寸，能够设置两个NMOS晶体管的阈值之差。因此，如果利用温度系数相同的NMOS晶体管来构成基准电压产生装置，则即使温度发生变化，作为阈值电压之差的基准电压也能够大致固定。各个NMOS晶体管具有的阈值电压A以及阈值电压B能够进行调整。例如，能够利用离子注入法来调整沟道区的属性，此时，关于所使用的杂质，例如在上述第一NMOS晶体管中可以为砷，在第二NMOS晶体管中可以为磷。
此外，关于此处的晶体管的电特性，如图1的(b)所示，具有阈值电压A的第二NMOS晶体管为特性1，具有阈值电压B的第一NMOS晶体管为特性2。使用这些NMOS晶体管的输出电压之差，根据在上述图3中说明的动作原理，能够得到基准电压产生装置的输出C。
在上述情况下，基准电压产生装置的示意性电路图成为图2所示那样，通过以具有阈值电压B的第一D型NMOS晶体管5为恒流源，使具有阈值电压A的第二D型NMOS晶体管6以二极管接法进行连接，由此构成基准电压产生装置。
其结果是，在作为本发明的特征的、由具有相同温度系数的D型NMOS晶体管构成的基准电压产生装置中，能够具有平坦的温度特性。

Claims (3)

1.一种基准电压产生装置，其具有：
第一N型耗尽型MOS晶体管，其流过恒定电流；以及
第二N型耗尽型MOS晶体管，其以二极管接法与所述第一N型耗尽型MOS晶体管连接，该第二N型耗尽型MOS晶体管的阈值电压与所述第一N型耗尽型MOS晶体管的阈值电压不同，该第二N型耗尽型MOS晶体管的阈值电压的温度系数与所述第一N型耗尽型MOS晶体管的阈值电压的温度系数相同，该第二N型耗尽型MOS晶体管基于所述恒定电流产生基准电压。
2.根据权利要求1所述的基准电压产生装置，其特征在于，
在以二极管接法连接的所述第二N型耗尽型MOS晶体管的埋沟中，扩散有与流过恒定电流的所述第一N型耗尽型MOS晶体管的埋沟不同的杂质。
3.根据权利要求1所述的基准电压产生装置，其特征在于，
所述基准电压为所述第一N型耗尽型MOS晶体管的阈值电压与所述第二N型耗尽型MOS晶体管的阈值电压之差。
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