CN111226098A - 改进的基于亚阈值的半导体温度传感器 - Google Patents
改进的基于亚阈值的半导体温度传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111226098A CN111226098A CN201880067300.8A CN201880067300A CN111226098A CN 111226098 A CN111226098 A CN 111226098A CN 201880067300 A CN201880067300 A CN 201880067300A CN 111226098 A CN111226098 A CN 111226098A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transistor
- sub
- threshold
- diode
- drain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
- G01K7/015—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions using microstructures, e.g. made of silicon
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Geometry (AREA)
Abstract
提供了亚阈值MOSFET温度传感器,其中通过其源极连接至其栅极的亚阈值晶体管的亚阈值漏电流被镜像通过二极管连接的晶体管,以产生输出电压。反馈将亚阈值晶体管的漏极电压保持为等于输出电压。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年10月19日提交的题为“Improved Sub-Threshold-BasedSemiconductor Temperature Sensor”的申请号为15/788,713的优先权,该申请已转让给其受让人,并在此通过引用明确地并入本文。
技术领域
本申请涉及基于亚阈值的金属氧化物半导体温度传感器。
背景技术
温度传感器在片上系统(SoC)集成电路中具有多种应用。例如,处理器温度传感器监视中央处理单元(CPU)的温度,使得可以限制CPU操作来避免超过CPU的热阈值。类似地,可以响应于处理器温度传感器来控制针对CPU电源电压和时钟频率的动态电压缩放。附加地,温度传感器可以与精密模拟电路被集成在集成电路内,使得可以补偿温度效应。
然而,现有技术的温度传感器在其实现方面存在许多问题。例如,双极结型晶体管通常已用于形成温度传感器。但是,与金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件相比,现代互补金属氧化物半导体(CMOS)处理节点中的双极晶体管是相对较大且可变性更高的寄生器件。因此已开发了亚阈值MOSFET温度传感器来避免使用双极结型晶体管。图1中示出了常规的亚阈值MOSFET温度传感器100。n型金属氧化物半导体(NMOS)亚阈值晶体管M2的源极连接到用于输出电压Vout的输出节点。亚阈值晶体管M2的栅极也连接到输出节点,使得亚阈值晶体管M2的栅极-源极电压为零伏。亚阈值晶体管M2因此将仅传导亚阈值漏电流。亚阈值晶体管M2的漏极连接到电源电压节点。NMOS二极管连接的晶体管M1的栅极和漏极连接到输出节点,并且其源极接地。二极管连接的晶体管M1将因此传导由亚阈值晶体管M2传导的亚阈值漏电流。用于二极管连接的晶体管M1的二极管连接响应于来自亚阈值晶体管M2的亚阈值漏电流而在输出节点上产生输出电压。亚阈值晶体管M2通常比二极管连接的晶体管M1大很多倍,使得足够量的亚阈值漏电流通过而在二极管连接的晶体管M1的漏极处产生输出电压。
尽管亚阈值MOSFET温度传感器100避免了由双极结型晶体管的可变性和管芯面积要求引起的问题,但是其操作仍然遭受许多问题的困扰。例如,针对二极管连接的晶体管M1和亚阈值晶体管M2的体-源极电压不匹配,这导致所产生的温度传感器性能的可变性。附加地,亚阈值晶体管M2的漏极-源极电压(Vds)相对较大。如此大的Vds引起附加泄漏机制,例如,栅极感应的漏极泄漏(GIDL)效应,该附加泄露机制破坏了亚阈值MOS温度传感器100的理想的比例绝对温度(PTAT)行为。因此,需要改进的亚阈值MOSFET温度传感器的技术。
发明内容
提供了亚阈值MOSFET温度传感器,包括其漏极和栅极连接到输出节点的二极管连接的晶体管,并且还包括源极和栅极连接在一起的亚阈值晶体管,使得亚阈值晶体管被配置为传导由其零栅极至源极电压引起的亚阈值漏电流。亚阈值MOSFET温度传感器还包括电流镜和反馈电路,电流镜和反馈电路被配置为将亚阈值泄漏镜像通过二极管连接的晶体管,以在输出节点处产生输出电压,其中电流镜和反馈电路还被配置为将亚阈值晶体管的漏极电压保持为等于输出电压。
由于亚阈值晶体管的漏极电压等于输出电压,因此降低了亚阈值晶体管的栅极感应漏电流效应,这是因为输出电压低于亚阈值MOSFET温度传感器的电源电压。此外,亚阈值晶体管的源极电压、体电压和漏极电压与二极管连接的晶体管的对应源极电压、体电压和漏极电压匹配。
通过以下详细描述可以更好地理解这些以及其他有利特征。
附图说明
图1是常规亚阈值MOSFET温度传感器的电路图。
图2A是根据本发明的一个方面的包括差分放大器的改进的亚阈值NMOS温度传感器的电路图。
图2B是根据本发明的一个方面的包括差分放大器的改进的亚阈值PMOS温度传感器的电路图。
图3A是根据本公开的一个方面的不包括差分放大器的改进的亚阈值NMOS温度传感器的电路图。
图3B是根据本发明的一个方面的不包括差分放大器的改进的亚阈值PMOS温度传感器的电路图。
图4是根据本公开的一个方面的主/从属温度传感器系统的电路图。
图5是根据本公开的一个方面的针对亚阈值MOSFT温度传感器的操作方法的流程图。
图6图示了多个二极管连接的晶体管和多个亚阈值晶体管的串联堆叠,以增加图2A和图2B的亚阈值MOSFET温度传感器的输出增益。
通过参考下面的详细描述,将最好地理解本公开的实施例及其优点。应当理解,相同附图标记用于标识在一个或多个附图中图示的相同元件。
具体实施方式
为了提供改进的精度和减小的可变性,提供了包括亚阈值晶体管的亚阈值MOSFET温度传感器,亚阈值晶体管的栅极和源极连接在一起以传导亚阈值漏电流。温度传感器还包括其漏极和栅极连接到温度传感器的输出节点的二极管连接的晶体管。亚阈值MOSFET温度传感器还包括电流镜和反馈电路,电流镜和反馈电路被配置为将通过二极管连接的晶体管的亚阈值漏电流镜像,以在输出节点处产生输出电压。电流镜和反馈电路还被配置为将亚阈值晶体管的漏极电压保持为等于输出电压。
所得到的亚阈值MOSFET温度传感器可以是其中亚阈值晶体管是NMOS晶体管的亚阈值NMOS温度传感器,也可以是其中亚阈值晶体管是PMOS晶体管的亚阈值PMOS温度传感器。不论亚阈值晶体管的配置如何,所得到的亚阈值MOSFET温度传感器都是非常有利的,因为由于其漏极-源极电压等于二极管连接的晶体管两端的电压降,因此亚阈值晶体管的栅极感应漏电流问题被减少,二极管连接的晶体管传导由亚阈值晶体管传导的亚阈值漏电流的镜像版本。与诸如1V电源电压之类的电源电压相比,该电压降通常相当低(例如,100mV)。附加地,亚阈值晶体管和二极管连接的晶体管的体电压、源极电压和漏极电压现已匹配。通过考虑以下示例实施例,可以更好地理解这些有利特征。
在图2A中示出了第一示例亚阈值NMOS温度传感器200。NMOS亚阈值晶体管M2和NMOS二极管连接的晶体管M1与参考图1讨论的对应晶体管M1和M2类似。例如,亚阈值晶体管M2的栅极和源极连接,使得亚阈值晶体管M2由于其栅极-源极电压为零而仅传导亚阈值漏电流。类似地,二极管连接的晶体管M1的源极接地。与图1的亚阈值晶体管M2相比,亚阈值晶体管M2的栅极和源极在亚阈值MOSFET温度传感器200中均接地。二极管连接的晶体管M1的栅极和漏极用作承载输出电压(Vout)的输出节点。用于亚阈值MOSFET温度传感器200的电流镜和反馈电路由p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管P1、PMOS晶体管P2和运算放大器205形成。亚阈值晶体管M2的漏极连接到晶体管P1的漏极,晶体管P1的源极连接到承载电源电压Vdd的电源节点。类似地,二极管连接的晶体管M1的漏极连接到晶体管P2的漏极,晶体管P2的源极连接到电源节点。运算放大器205的输入连接至二极管连接的晶体管M1和亚阈值晶体管M2的漏极,并响应于亚阈值晶体管M2和二极管连接的晶体管M1的漏极电压之间的差,利用驱动电压Vb来驱动晶体管P1和P2的栅极。因此,通过运算放大器205的反馈将亚阈值晶体管M2的漏极电压维持为等于输出电压Vout。运算放大器205的输入极性是任意的-在图2A中,运算放大器205的正输入端子连接到亚阈值晶体管M2的漏极,但是在备选实施例中可以反转,使得运算放大器205的负输入端子连接至亚阈值晶体管M2的漏极。类似地,运算放大器205的负输入端子在图2A中连接到二极管连接的晶体管M1的漏极,但是在备选实施例中可以反转,使得运算放大器205的正输入端子连接到二极管连接的晶体管M1的漏极。
因为这些晶体管串联连接,所以晶体管P1传导由亚阈值晶体管M2传导的亚阈值漏电流。因为晶体管P1和P2的源极均连接到电源节点,所以其源极电压相同。因为晶体管P1和P2的栅极连接在一起,所以其栅极电压也相同。最后,运算放大器205用于将晶体管P1和P2的漏极电压保持为相等。由于晶体管P1的漏极电压和栅极电压因此等于晶体管P2的对应源极电压、漏极电压和栅极电压,因此晶体管P2也将传导亚阈值电流。亚阈值电流因此被镜像到二极管连接的晶体管M1中。亚阈值晶体管M2和二极管连接的晶体管M1的体电压均为零。类似地,亚阈值晶体管M2和二极管连接的晶体管M1的源极电压接地。最后,由于通过运算放大器205的反馈,亚阈值晶体管M2和二极管连接的晶体管M1的漏极电压均等于输出电压Vout。亚阈值晶体管M2和二极管连接的晶体管M1的体电压、源极电压和漏极电压因此匹配。为了提供足够量的亚阈值漏电流,亚阈值晶体管M2可以比二极管连接的晶体管M1大许多倍。例如,在一些实施例中,亚阈值晶体管M2可以比二极管连接的晶体管M1大128倍。
尽管亚阈值晶体管M2和二极管连接的晶体管M1的体电压、源极电压和漏极电压匹配,但是亚阈值漏电流从亚阈值晶体管M2到二极管连接的晶体管M1中的镜像取决于晶体管P1和P2之间的匹配。实际上,由于制造公差所致,晶体管P1和P2之间通常存在一些轻微的失配。但是,使用用于解决诸如斩波(chopping)之类的失配的已知电流镜技术(其中通过开关(未示出)使得晶体管P1和P2的作用反转)很容易解决这样的失配。在一个开关配置中,如图2A所示地布置晶体管P1和P2。但是在另一开关配置中,晶体管P2的漏极将连接至亚阈值晶体管M2的漏极,而不是二极管连接的晶体管M1的漏极。在相同的开关配置中,晶体管P1的漏极将连接到二极管连接的晶体管M1的漏极,而不是亚阈值晶体管M2的漏极。通过在这两个开关配置之间交替切换,可以将亚阈值漏电流镜像中的任何失配情况平均化。但是将理解,在不包括诸如图2A所示的这种失配解决技术的备选实施例中实现了令人满意的性能。
本领域普通技术人员将容易理解,NMOS温度传感器200可以被改变为形成如图2B所示的PMOS温度传感器250。亚阈值PMOS晶体管P3的源极和栅极连接到电源节点,并因此将传导亚阈值漏电流,亚阈值漏电流被镜像通过二极管连接的PMOS晶体管P4,二极管连接的PMOS晶体管P4的源极连接到电源节点。运算放大器255响应于亚阈值晶体管P3和二极管连接的晶体管P4的漏极电压之间的差,驱动NMOS晶体管对M3和M4的栅极来将通过二极管连接的晶体管P4的亚阈值漏电流镜像。晶体管M3和M4的源极接地,而晶体管M3的漏极连接到亚阈值晶体管P3的漏极。类似地,晶体管M4的漏极连接到二极管连接的晶体管M4的漏极。
尽管运算放大器205和255确保亚阈值漏电流的精确镜像,但是其实现方式需要一定量的管芯空间。在图3A中示出了更紧凑的亚阈值NMOS温度传感器300。二极管连接的晶体管M1和亚阈值晶体管M2如关于图2A所讨论的那样布置。但是,电流镜和反馈电路借助PMOS二极管连接的晶体管P5、PMOS晶体管P6、NMOS晶体管M5和二极管连接的晶体管M6来实现。由亚阈值晶体管M2传导的亚阈值漏电流传导通过二极管连接的晶体管P5,二极管连接的晶体管P5的源极连接到电源电压Vdd的电源节点。二极管连接的晶体管P5的栅极连接到晶体管P6的栅极,晶体管P6的源极也连接到电源节点。二极管连接的晶体管P5和晶体管P6因此形成电流镜,以将由亚阈值晶体管M2通过晶体管P6传导的亚阈值漏电流镜像。晶体管P6的漏极连接到二极管连接的晶体管M6的漏极和栅极,二极管连接的晶体管M6的源极连接到二极管连接的晶体管M1的漏极(并且还连接到输出电压Vout的输出节点)。二极管连接的晶体管M6因此传导经镜像的亚阈值漏电流通过二极管连接的晶体管M1,来相应地产生输出电压Vout。二极管连接的晶体管M6的栅极连接至晶体管M5的栅极,晶体管M5的源极连接至亚阈值晶体管M2的漏极,并且其漏极连接至二极管连接的晶体管P5的漏极。晶体管M5的源极电压将因此等于二极管连接的晶体管M6的源极电压,使得亚阈值晶体管M2的漏极电压被保持为等于输出电压Vout。应当理解,可以修改亚阈值MOSFET温度传感器300来解决电流镜晶体管P5和P6中的任何失配(例如,如关于图2A所讨论的斩波)。
图3B示出了温度传感器300的PMOS版本350。二极管连接的晶体管P4和亚阈值晶体管P3如关于图2B所讨论的那样布置。但是,电流镜和反馈电路借助NMOS二极管连接的晶体管M7、NMOS晶体管M8、PMOS晶体管P7和PMOS二极管连接的晶体管P8来实现。由亚阈值晶体管P3传导的亚阈值漏电流M7传导通过二极管连接的晶体管,二极管连接的晶体管M7的源极接地。二极管连接的晶体管M7的栅极连接到晶体管M8的栅极,晶体管M8的源极也接地。二极管连接的晶体管M7和晶体管M8因此形成电流镜,以将由亚阈值晶体管P3传导的亚阈值漏电流镜像通过晶体管M8。晶体管M8的漏极连接到二极管连接的晶体管P8的漏极和栅极,二极管连接的晶体管P8的源极连接到二极管连接的晶体管P4的漏极(并且还连接到输出电压Vout的输出节点)。二极管连接的晶体管P8因此传导经镜像的亚阈值漏电流通过二极管连接的晶体管P4,以相应地产生输出电压Vout。二极管连接的晶体管P8的栅极连接至晶体管P7的栅极,晶体管P7的源极连接至亚阈值晶体管P3的漏极并且其漏极连接至二极管连接的晶体管M7的漏极。晶体管P7的源极电压将因此等于二极管连接的晶体管P8的源极电压,使得亚阈值晶体管P3的漏极电压被保持为等于输出电压Vout。应当理解,可以修改亚阈值MOSFET温度传感器350来解决电流镜晶体管M7和M8中的任何失配(例如,如关于图2A所讨论的斩波)。
在一个实施例中,可以认为图2A、图2B、图3A和图3B的电流镜和反馈电路形成了用于将亚阈值漏电流镜像通过二极管连接的晶体管(M1或P4)而在该二极管连接的晶体管的漏极处产生输出电压的装置,其中该装置还被配置为将亚阈值晶体管(M2或P3)的漏极的电压保持为等于输出电压。
亚阈值MOSFET温度传感器200、250、300或350可以并入温度传感器的主/从属系统(如图4所示的系统400)中。多个从属传感器(范围从第一从属传感器到第N从属传感器)跨管芯分布在期望测量对应管芯位置的管芯温度的各个位置中。每个从属传感器包括二极管连接的晶体管M1的副本和对应开关。主电路405包括除了二极管连接的晶体管M1之外的温度传感器200或300的所有组件。在图4中,主电路405包括温度传感器200的其余部分,但是应当理解,例如可以使用温度传感器300的晶体管M2、M5、M6、P5和P6来形成主电路。不论系统400是基于温度传感器200、250、300还是350,每个从属传感器的二极管连接的晶体管M1的漏极通过对应开关连接至主电路405的输出节点。例如,第一从属传感器中的二极管连接的晶体管M1的漏极通过第一开关S1连接到晶体管P2的漏极。类似地,第N从属传感器中的二极管连接的晶体管M1的漏极通过第N开关SN连接至晶体管P2的漏极。针对从属传感器的各种开关被控制为使得在对具有闭合开关的从属传感器进行温度测量期间,仅闭合一个开关。从属传感器可以贯穿集成电路管芯分布在期望位置中,而主电路405可以独立于从属传感器位置而位于SoC内。每个从属传感器将被选择性地连接到主电路405的输出节点,以确定包括从属传感器的管芯位置的温度。以这种方式,不需要复制主电路405,而是可以跨集成电路(例如,SoC)的管芯在期望位置中分布多个精确的温度传感器。
现在将参考图5所示的流程图来讨论亚阈值MOSFET温度传感器的操作方法。方法包括传导亚阈值漏电流通过栅极和源极连接在一起的亚阈值晶体管的动作500。在图2A和图2B中的亚阈值晶体管M2以及在图2B和图3B中的亚阈值晶体管P3中的亚阈值漏电流的传导是动作500的一个示例。附加地,方法包括将通过二极管连接的晶体管的亚阈值漏电流镜像,以在二极管连接的晶体管的漏极处产生输出电压,同时将亚阈值晶体管的漏极电压保持为等于输出电压的动作505。图2A、图2B、图3A或图3B中的电流镜和反馈电路的动作是动作505的一个示例。
将理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可以对本公开的器件的材料、装置、配置和使用方法进行许多修改、替换和变化。例如,二极管连接的晶体管M1和亚阈值晶体管M2可以如图6所示各自被复制和串联布置。特别地,二极管连接的晶体管M1被复制来形成从第一二极管连接的晶体管M1-1到第N二极管连接的晶体管串联布置的多个N个二极管连接的晶体管。类似地,亚阈值晶体管M2被复制来形成从第一亚阈值晶体管M2-1到第N亚阈值晶体管M2-N串联布置的多个N个亚阈值晶体管。相对于温度变化,所产生的复制晶体管的堆叠对于输出电压Vout产生更大的电压增益。可以针对二极管连接的晶体管P4和亚阈值晶体管P3来实现类似复制晶体管堆叠。鉴于此,本公开的范围不应限于本文中仅通过其一些示例的方式图示和描述的特定实施例的范围,而是应与所附权利要求及其功能等同物的范围完全相称。
Claims (20)
1.一种温度传感器,包括:
二极管连接的晶体管,所述二极管连接的晶体管的漏极和栅极连接至所述温度传感器的输出节点;
亚阈值晶体管,所述亚阈值晶体管的源极和栅极连接在一起,使得所述亚阈值晶体管被配置为传导亚阈值漏电流;以及
电流镜和反馈电路,被配置为将所述亚阈值漏电流镜像通过所述二极管连接的晶体管,以在所述输出节点处产生输出电压,其中所述电流镜和反馈电路还被配置为将所述亚阈值晶体管的漏极的电压保持为等于所述输出电压。
2.根据权利要求1所述的温度传感器,其中所述二极管连接的晶体管和所述亚阈值晶体管均为n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管,并且其中所述电流镜和反馈电路包括第一PMOS晶体管以及第二PMOS晶体管,所述第一PMOS晶体管的源极连接到电源节点并且所述第一PMOS晶体管的漏极耦合到所述亚阈值晶体管的所述漏极,所述第二PMOS晶体管的源极连接到所述电源节点并且所述第二PMOS晶体管的漏极耦合到所述二极管连接的晶体管的所述漏极。
3.根据权利要求2所述的温度传感器,其中所述电流镜和反馈电路还包括运算放大器,所述运算放大器被配置为响应于所述亚阈值晶体管的所述漏极的电压与所述输出电压的比较而驱动所述第一PMOS晶体管的栅极和所述第二PMOS晶体管的栅极。
4.根据权利要求1所述的温度传感器,其中所述二极管连接的晶体管和所述亚阈值晶体管均是p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管,并且其中所述电流镜和反馈电路包括第一NMOS晶体管,所述第一NMOS晶体管的源极接地并且所述第一NMOS晶体管的漏极耦合至所述亚阈值晶体管的所述漏极,并且所述电流镜和反馈电路包括第二NMOS晶体管,所述第二NMOS晶体管的源极接地并且所述第二NMOS晶体管的漏极耦合至所述二极管连接的晶体管的所述漏极。
5.根据权利要求4所述的温度传感器,其中所述电流镜和反馈电路还包括运算放大器,所述运算放大器被配置为响应于所述亚阈值晶体管的所述漏极的电压与所述输出电压的比较而驱动所述第一NMOS晶体管的栅极和所述第二NMOS晶体管的栅极。
6.根据权利要求2所述的温度传感器,其中所述第一PMOS晶体管是二极管连接的,并且所述第一PMOS晶体管的栅极连接到所述第二PMOS晶体管的栅极,并且其中所述电流镜和反馈电路还包括:
第一NMOS晶体管,所述第一NMOS晶体管的漏极连接到所述第一PMOS晶体管的所述漏极并且所述第一NMOS晶体管的源极连接到所述亚阈值晶体管的所述漏极;以及
第二NMOS晶体管,所述第二NMOS晶体管的漏极和栅极连接到所述第二PMOS晶体管的所述漏极和所述第一NMOS晶体管的栅极,其中所述第二NMOS晶体管还包括连接到所述二极管连接的晶体管的所述漏极的源极。
7.根据权利要求1所述的温度传感器,其中所述温度传感器被集成到集成电路的管芯中,并且其中所述亚阈值晶体管以及所述电流镜和反馈电路被包括在主电路内,所述主电路在所述管芯上具有第一位置,并且其中所述二极管连接的晶体管是所述管芯上的第二位置处的第一二极管连接的晶体管,并且其中所述第一二极管连接的晶体管通过第一开关耦合至所述主电路的输出节点。
8.根据权利要求7所述的温度传感器,还包括跨所述管芯分布的多个二极管连接的晶体管,其中所述多个二极管连接的晶体管中的每个二极管连接的晶体管被配置为通过对应的开关耦合至所述输出节点。
9.一种方法,包括:
传导亚阈值漏电流通过亚阈值晶体管,所述亚阈值晶体管使其栅极和源极连接在一起;以及
将所述亚阈值漏电流镜像通过二极管连接的晶体管,以在所述二极管连接的晶体管的漏极处产生输出电压,同时将所述亚阈值晶体管的漏极电压保持为等于所述输出电压。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述二极管连接的晶体管位于半导体管芯上的第一位置处,所述方法还包括使用所述输出电压来确定所述半导体管芯上的所述第一位置处的温度。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述亚阈值晶体管被包括在主电路内,所述主电路包括用于所述输出电压的输出节点,其中将所述亚阈值电流镜像通过所述二极管连接的晶体管还包括将所述二极管连接的晶体管通过第一开关连接到所述输出节点。
12.根据权利要求11所述的方法,进一步包括将所述亚阈值漏电流镜像通过位于所述管芯上的第二位置处的第二二极管连接的晶体管,以在所述第二二极管连接的晶体管的漏极处产生第二输出电压,同时将所述亚阈值晶体管的漏极电压保持为等于所述第二输出电压。
13.根据权利要求12所述的方法,进一步包括使用所述第二输出电压来确定所述管芯上的所述第二位置的温度。
14.根据权利要求12所述的方法,其中将所述亚阈值漏电流镜像通过所述第二二极管连接的晶体管还包括将所述第二二极管连接的晶体管通过第二开关连接至所述输出节点。
15.一种温度传感器,包括:
亚阈值晶体管,所述亚阈值晶体管具有接地的源极和栅极,其中所述亚阈值晶体管被配置为传导亚阈值漏电流;以及
用于将所述亚阈值漏电流镜像通过二极管连接的晶体管以在所述二极管连接的晶体管的漏极处产生输出电压的装置,其中所述装置还被配置为将所述亚阈值晶体管的漏极的电压保持为等于所述输出电压。
16.根据权利要求15所述的温度传感器,其中所述亚阈值晶体管和所述二极管连接的晶体管均是n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。
17.根据权利要求15所述的温度传感器,其中所述二极管连接的晶体管的源极接地。
18.根据权利要求15所述的温度传感器,其中所述亚阈值晶体管和所述二极管连接的晶体管均是p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。
19.根据权利要求15所述的温度传感器,其中所述二极管连接的晶体管包括串联布置的多个二极管连接的晶体管,并且其中所述亚阈值晶体管包括串联布置的多个亚阈值晶体管。
20.根据权利要求15所述的温度传感器,其中所述装置和所述亚阈值晶体管位于管芯上的第一位置处,并且其中所述二极管连接的晶体管位于所述管芯上远离所述第一位置的第二位置处。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/788,713 US10539470B2 (en) | 2017-10-19 | 2017-10-19 | Sub-threshold-based semiconductor temperature sensor |
US15/788,713 | 2017-10-19 | ||
PCT/US2018/051915 WO2019078995A1 (en) | 2017-10-19 | 2018-09-20 | ENHANCED TEMPERATURE SENSOR IN THE FORM OF SEMICONDUCTOR UNDER-THRESHOLD |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111226098A true CN111226098A (zh) | 2020-06-02 |
CN111226098B CN111226098B (zh) | 2021-02-02 |
Family
ID=63878796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201880067300.8A Active CN111226098B (zh) | 2017-10-19 | 2018-09-20 | 改进的基于亚阈值的半导体温度传感器 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10539470B2 (zh) |
EP (1) | EP3676585B1 (zh) |
CN (1) | CN111226098B (zh) |
WO (1) | WO2019078995A1 (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111897391A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-06 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 电流镜电路、偏置电路结构、集成电路、电子设备 |
CN112345103A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-09 | 电子科技大学 | 一种基于mos管的温度传感器 |
CN113422918A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-21 | 天津大学 | 提高动态范围的像素单元、阵列与阵列驱动方法 |
CN113804319A (zh) * | 2021-10-15 | 2021-12-17 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 温度传感器及集成电路 |
CN114690843A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-07-01 | 电子科技大学 | 一种低功耗的mos管温度传感器电路 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11747212B2 (en) * | 2018-02-22 | 2023-09-05 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Tunable CMOS temperature sensor |
CN112783256B (zh) * | 2019-11-08 | 2022-06-24 | 奇景光电股份有限公司 | 基于亚阈值区域的低压差稳压器 |
EP4394541A1 (en) * | 2022-12-29 | 2024-07-03 | MediaTek Inc. | Threshold voltage sensor and a chip using the threshold voltage sensor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007024667A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Ricoh Co Ltd | 温度検出回路およびそれを用いた発振周波数補正装置 |
US7225099B1 (en) * | 2005-02-10 | 2007-05-29 | Xilinx, Inc. | Apparatus and method for temperature measurement using a bandgap voltage reference |
CN101943613A (zh) * | 2009-07-03 | 2011-01-12 | 飞思卡尔半导体公司 | 亚阈值cmos温度检测器 |
CN102338669A (zh) * | 2010-05-27 | 2012-02-01 | 香港科技大学 | 低电压低功耗cmos温度传感器 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5873053A (en) | 1997-04-08 | 1999-02-16 | International Business Machines Corporation | On-chip thermometry for control of chip operating temperature |
GB9716838D0 (en) | 1997-08-08 | 1997-10-15 | Philips Electronics Nv | Temperature sensing circuits |
US7413342B2 (en) | 2005-02-22 | 2008-08-19 | Micron Technology, Inc. | DRAM temperature measurement system |
US9816872B2 (en) | 2014-06-09 | 2017-11-14 | Qualcomm Incorporated | Low power low cost temperature sensor |
-
2017
- 2017-10-19 US US15/788,713 patent/US10539470B2/en active Active
-
2018
- 2018-09-20 WO PCT/US2018/051915 patent/WO2019078995A1/en unknown
- 2018-09-20 EP EP18788932.4A patent/EP3676585B1/en active Active
- 2018-09-20 CN CN201880067300.8A patent/CN111226098B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7225099B1 (en) * | 2005-02-10 | 2007-05-29 | Xilinx, Inc. | Apparatus and method for temperature measurement using a bandgap voltage reference |
JP2007024667A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Ricoh Co Ltd | 温度検出回路およびそれを用いた発振周波数補正装置 |
US7741925B2 (en) * | 2005-07-15 | 2010-06-22 | Ricoh Company, Ltd. | Temperature detector circuit and oscillation frequency compensation device using the same |
CN101943613A (zh) * | 2009-07-03 | 2011-01-12 | 飞思卡尔半导体公司 | 亚阈值cmos温度检测器 |
CN102338669A (zh) * | 2010-05-27 | 2012-02-01 | 香港科技大学 | 低电压低功耗cmos温度传感器 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111897391A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-06 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 电流镜电路、偏置电路结构、集成电路、电子设备 |
CN111897391B (zh) * | 2020-08-17 | 2022-08-19 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 电流镜电路、偏置电路结构、集成电路、电子设备 |
CN112345103A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-09 | 电子科技大学 | 一种基于mos管的温度传感器 |
CN112345103B (zh) * | 2020-11-06 | 2021-07-27 | 电子科技大学 | 一种基于mos管的温度传感器 |
CN113422918A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-21 | 天津大学 | 提高动态范围的像素单元、阵列与阵列驱动方法 |
CN113422918B (zh) * | 2021-06-08 | 2022-10-18 | 天津大学 | 提高动态范围的像素单元、阵列与阵列驱动方法 |
CN113804319A (zh) * | 2021-10-15 | 2021-12-17 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 温度传感器及集成电路 |
CN114690843A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-07-01 | 电子科技大学 | 一种低功耗的mos管温度传感器电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3676585A1 (en) | 2020-07-08 |
US10539470B2 (en) | 2020-01-21 |
EP3676585B1 (en) | 2021-08-11 |
WO2019078995A1 (en) | 2019-04-25 |
CN111226098B (zh) | 2021-02-02 |
US20190120699A1 (en) | 2019-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111226098B (zh) | 改进的基于亚阈值的半导体温度传感器 | |
US8614570B2 (en) | Reference current source circuit including added bias voltage generator circuit | |
US6107868A (en) | Temperature, supply and process-insensitive CMOS reference structures | |
US6570436B1 (en) | Threshold voltage-independent MOS current reference | |
US7453318B2 (en) | Operational amplifier for outputting high voltage output signal | |
US6844772B2 (en) | Threshold voltage extraction circuit | |
US20090067471A1 (en) | Temperature sensing circuit and electronic device using same | |
JP2010176258A (ja) | 電圧発生回路 | |
Filanovsky et al. | Temperature sensor applications of diode-connected MOS transistors | |
US9740232B2 (en) | Current mirror with tunable mirror ratio | |
Camacho-Galeano et al. | Temperature performance of sub-1V ultra-low power current sources | |
Shedge et al. | Analysis and design of CMOS source followers and super source follower | |
JP7323473B2 (ja) | 基準電流源回路 | |
US6400185B2 (en) | Fixed transconductance bias apparatus | |
US20130154604A1 (en) | Reference current generation circuit and reference voltage generation circuit | |
CN114747141A (zh) | 多沟道多路复用器 | |
JP3112899B2 (ja) | 半導体集積回路、定電流回路及びそれを用いた差動増幅回路 | |
US6472858B1 (en) | Low voltage, fast settling precision current mirrors | |
JP2798022B2 (ja) | 基準電圧回路 | |
US8829996B1 (en) | High voltage MOS input stage | |
US10571946B2 (en) | Constant voltage output circuit | |
US10338616B2 (en) | Reference generation circuit | |
WO2007043106A1 (ja) | バイアス回路 | |
JP2003243518A (ja) | 基準電圧回路 | |
JP2016201772A (ja) | 差動増幅回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |