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Bereich der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitereinrichtung;
und speziell auf einen Metalloxid-Halbleiter-(MOS-)Transistor, welcher
in der Lage ist, eine Änderung
des Sättigungsstromes
zu verhindern.
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Im
Allgemeinen ändert
sich der Sättigungsstrom,
welcher zwischen einer Source bzw. Quelle und einem Drain bzw. Senke
eines Metalloxid-Halbleiter-(MOS-)Transistors erzeugt wird, aufgrund
einer Temperaturänderung.
D.h., dass sich die Charakteristik einer integrierten Schaltung,
wie z.B. einer Schaltung zum Erzeugen einer konstanten Spannung
oder einer Verzögerungsschaltung,
welche den MOS-Transistor beinhaltet, sich aufgrund der Temperaturänderung ändert. Wenn
sich die Charakteristik der integrierten Schaltung so sehr basierend
auf vorher festgelegten Konditionen, wie z.B. der Temperatur und
des Druckes, verändert,
kann die integrierte Schaltung nicht normal betrieben werden.
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Dementsprechend
werden während
der Herstellungsschritte integrierte Schaltungen bei einer strengen
bzw. extremen Temperatur, z.B. –10°C oder 90°C, geprüft, um eine
defekte Schaltung auszusondern. Da die defekte Schaltung nicht von
Anwendern genutzt werden kann, ist es wünschenswert, einen MOS-Transistor
herzustellen, welcher ungeachtet von Temperaturänderungen stabil arbeiten kann.
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1 ist ein schematisches
Schaltbild, welches einen herkömmlichen
Schaltkreis zur Erzeugung einer konstanten Spannung zeigt, welcher
herkömmliche
MOS-Transistoren beinhaltet.
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Wie
gezeigt wird, beinhaltet die herkömmliche Schaltung zur Erzeugung
einer konstanten Spannung einen ersten und einen zweiten n-Typ-Metalloxid-Halbleiter-(NMOS-)Transistor
M1 und M2; einen ersten und einen zweiten p-Typ-Metalloxid-Halbleiter-(PMOS-)Transistor
M3 und M4; und einen Widerstand R.
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Eine
Quelle des zweiten NMOS-Transistors M2 ist mit der Erde GND gekoppelt.
Ein Gate des zweiten NMOS-Transistors M2 ist mit einem Gate des
ersten NMOS-Transistors M1 gekoppelt. Das Gate des ersten NMOS-Transistors
M1 ist auch mit einem Drain des ersten NMOS-Transistors M1 gekoppelt.
Eine Quelle des ersten NMOS-Transistors M1 ist mit einem ersten
Anschluss des Widerstands R gekoppelt, und ein zweiter Anschluss
des Widerstands R ist mit der Erde verbunden.
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Jede
Quelle des ersten PMOS-Transistors M3 und des zweiten PMOS-Transistors
M4 ist an eine Versorgungsspannung VCC angeschlossen. Jedes Gate
des ersten PMOS-Transistors M3 ist mit jedem Gate des zweiten PMOS-Transistors
M4 gekoppelt. Ein Drain des ersten PMOS-Transistors M3 und ein Drain
des zweiten PMOS-Transistors M4 ist jeweils mit dem Drain des ersten
NMOS-Transistors M1
und dem Drain des zweiten NMOS-Transistors M4 gekoppelt.
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Der
erste und der zweite PMOS-Transistor M3 und M4 dienen als eine Stromspiegelschaltung, um
die ersten und zweiten NMOS-Transistoren
M1 und M2 zu betreiben. Die MOS-Transistoren M1 bis M4, welche in 1 gezeigt werden, dienen
als Stromspiegelschaltung vom Widlar-Typ, um eine konstante Spannung
VR0 zu erzeugen.
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Hierzu
wird bemerkt, dass der Widerstand R zwischen dem ersten NMOS-Transistor
M1 und der Erde GND angeschlossen ist. Die Rolle des Widerstandes
R wird nachfolgend beschrieben.
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2 stellt das Layout jedes
MOS-Transistors dar, z.B. M1, welcher in der herkömmlichen Schaltung
zur Erzeugung einer konstanten Spannung beinhaltet ist, wie sie
in 1 gezeigt wird.
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Wie
gezeigt wird, beinhaltet der erste MOS-Transistor M1 eine Gate-Leitung 201,
einen Quellebereich 202 und einen Drain-Bereich 203.
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Jeder
Quellebereich 202 und jeder Drain-Bereich 203 beinhaltet
eine Vielzahl von Kontakten, z.B. einen Kontakt 204, welcher
in dem Quellebereich 202 beinhaltet ist, und einen Kontakt 205,
welcher in dem Drain-Bereich 203 beinhaltet ist, um Leistung
zu liefern und die internen Elemente zu verbinden. Hierzu wird bemerkt,
dass die Anzahl der Kontakte, welche in dem Quellebereich 202 beinhaltet
ist, gleich der Anzahl der Kontakte ist, welche in dem Drain-Bereich 203 beinhaltet
ist.
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Außerdem wird
die Abmessung des ersten NMOS-Transistors M1 durch ein Verhältnis von
Breite zu Länge
bestimmt. Die Länge
entspricht einer Entfernung zwischen dem Quellebereich 202 und dem
Drain-Bereich 203, und die Breite entspricht einer Länge einer
Tangentialleitung zwischen der Gate-Leitung 201 und dem
Quellebereich 202 oder dem Drain-Bereich 203.
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Wie
oben erwähnt,
kann sich zwischenzeitlich der Sättigungsstrom
eines herkömmlichen MOS-Transistors,
welcher eine Struktur, wie z.B. das Layout, welches in 2 gezeigt wird, besitzt,
anomal aufgrund der instabilen Temperatur ändern. Entsprechend kann die
herkömmliche
Schaltung zum Erzeugen einer konstanten Spannung, welche den herkömmlichen
MOS-Transistor besitzt, anomal arbeiten.
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Deshalb,
um das Ändern
der Leistungsfähigkeit
der obigen Schaltung zur Herstellung einer konstanten Spannung zu
kompensieren, ist es notwendig, dass der Widerstand R zwischen dem
ersten NMOS-Transistor M1 und der Erde GND angeschlossen wird. D.h.,
zum Reduzieren der Änderung
der Charakteristik, welche durch eine Temperaturänderung verursacht wird, werden
der Widerstand des Widerstands R und die Abmessung des ersten NMOS-Transistors M1 in
geeigneter Weise justiert bzw. eingestellt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Metalloxid-Halbleiter-(MOS-)Transistor
zu liefern, welcher in der Lage ist, stabil in Abhängigkeit
von einer Temperaturänderung
zu arbeiten.
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Entsprechend
einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Metalloxid-Halbleiter-(MOS-)Transistor
geliefert, welcher beinhaltet: einen Quellebereich, welcher wenigstens
einen Quellekontakt besitzt; einen Drain-Bereich, welcher wenigstens
einen Drain-Kontakt besitzt; und ein Gate, welches zwischen dem
Quellebereich und dem Drain-Bereich angeschlossen ist, wobei die
Anzahl der Quellekontakte, welche in dem Quellebereich beinhaltet
sind, von der Anzahl der Drain-Kontakte, welche in dem Quellebereich
beinhaltet ist, unterschiedlich ist.
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Entsprechend
einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine
Schaltung zum Erzeugen einer konstanten Spannung geliefert, welche
beinhaltet: einen ersten MOS-Transistor zum Empfangen einer Stromversorgungsspannung;
einen zweiten MOS-Transistor zum Empfangen der Stromversorgungsspan nung,
ein Gate des zweiten MOS-Transistors, welches mit einem Gate des
ersten MOS-Transistors gekoppelt ist; einen dritten MOS-Transistor,
welcher zwischen dem ersten MOS-Transistor und der Erde angeschlossen
ist; und einen vierten MOS-Transistor, welcher zwischen dem zweiten
MOS-Transistor und der Erde angeschlossen ist, ein Gate des dritten
MOS-Transistors, welches mit einem Gate des vierten MOS-Transistors gekoppelt
ist, wobei jeder MOS-Transistor beinhaltet: einen Quellebereich,
welcher wenigstens einen Quellekontakt besitzt, einen Drain-Bereich,
welcher wenigstens einen Drain-Kontakt besitzt, und ein Gate, dessen
Anzahl von Quellekontakten, welche in dem Quellebereich beinhaltet
sind, unterschiedlich von der Anzahl der Drain-Kontakte ist, welche
in dem Drain-Bereich beinhaltet sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Obige
und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen offensichtlich,
welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gegeben werden,
in welchen:
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1 ein
schematisches Schaltbild ist, welches eine herkömmliche Schaltung zum Erzeugen
einer konstanten Spannung zeigt;
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2 ein
Layout eines MOS-Transistors ist, welcher in der herkömmlichen
Schaltung zur Erzeugung einer konstanten Spannung beinhaltet ist,
welche in 1 gezeigt wird;
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3 ein
Layout ist, welches einen MOS-Transistor entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4A ein
Graph ist, welcher ein erstes Simulationsergebnis der Widerstandscharakteristik
eines NMOS-Transistors entspre chend einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4B ein
Graph ist, welcher ein zweites Simulationsergebnis der Widerstandscharakteristik
eines PMOS-Transistors entsprechend der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5A ein
Graph ist, welcher ein drittes Simulationsergebnis eines Quelle-Drain-Stromes
und einer Gate-Quelle-Spannung des NMOS-Transistors zeigt, welcher
in 4A gezeigt wird;
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5B ein
Graph ist, welcher ein viertes Simulationsergebnis eines Quelle-Drain-Stromes
und einer Gate-Quelle-Spannung des PMOS-Transistors zeigt, welcher
in 4B gezeigt wird,
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6A eine
Tabelle ist, welche ein fünftes Simulationsergebnis
einer Änderung
des Sättigungsstromes
des NMOS-Transistors zeigt, welcher in 4A gezeigt
wird;
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6B eine
Tabelle ist, welche ein sechstes Simulationsergebnis einer Änderung
des Sättigungsstromes
des PMOS-Transistors
zeigt, welcher in 4B gezeigt wird;
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7A und 7B Graphen
sind, welche jeweils simulierte Ergebnisse zeigen, welche in 6A und 6B gezeigt
werden; und
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8 ein
schematisches Schaltbild ist, welcher eine Schaltung zur Erzeugung
einer konstanten Spannung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Nachfolgend
wird ein Metalloxid-Halbleiter-(MOS-)Transistor entsprechend der
vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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3 ist
eine Zeichnung, welche das Layout eines MOS-Transistors entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
gezeigt wird, beinhaltet der MOS-Transistor eine Gate-Leitung 301,
einen Quellebereich 302 und einen Drain-Bereich 303.
Jeder Quellebereich 302 und Drain-Bereich 303 beinhaltet
wenigstens einen Kontakt, z.B. 304, welcher in dem Quellebereich 302 beinhaltet
ist, und 305, welcher in dem Drain-Bereich 303 beinhaltet
ist, um eine Energie zu liefern und interne Elemente zu verbinden.
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Die
Größe des MOS-Transistors
wird durch ein Verhältnis
von Breite zu Länge
bestimmt, wie dies in 3 gezeigt wird.
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Hierbei
ist, im Vergleich zum herkömmlichen MOS-Transistor,
die Anzahl der Kontakte, welche in dem Quellebereich 302 beinhaltet
sind, kleiner als die Anzahl der Kontakte, welche in dem Drain-Bereich 303 beinhaltet
sind. Außerdem
ist die Länge
kleiner als diejenige des herkömmlichen
MOS-Transistors.
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Wenn
die Anzahl der Kontakte des Quellebereiches 302 abnimmt,
nimmt ein Quellekontaktwiderstand zu. Da der Quellekontaktwiderstand
erhöht wird,
ist der Quellekontaktwiderstand relativ empfindlicher gegenüber einer
Temperaturänderung.
D.h., eine Änderung
der Charakteristik des MOS-Transistors, welche durch die Temperaturänderung
hervorgerufen wird, wird durch eine Veränderung des Quellekontaktwiderstandes
kompensiert. Obwohl ein Stromfluss abnimmt, wenn der Quellekontaktwiderstand
erhöht
wird, wird hierin die Stromreduzierung durch die abnehmende Länge kompensiert.
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4A ist
ein Graph, welcher ein erstes Simulationsergebnis der Widerstandscharakteristik
eines n-Typ-Metalloxid-Halbleiter-(NMOS-)Transistors entsprechend
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn eine Temperatur auf verschiedene
Weise geändert
wird.
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Hierbei
wird angenommen, dass ein Verhältnis
von Breite zu Länge,
z.B. W/L, 10/1 ist. Ein Kanalwiderstand ist als "1/gmmax_n(W/L = 10/1)" gekennzeichnet,
und ein Quellekontaktwiderstand ist als "BLC-N + Rc_1EA" gekennzeichnet. Der Quellekontaktwiderstand
1/gmmax_n(W/L = 10/1) zeigt einen Widerstand von einem Quellekontakt.
Ein Widerstand eines Quellebereiches ist gekennzeichnet als "N+ Rsh".
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4B ist
ein Graph, welcher ein zweites Simulationsergebnis einer Widerstandscharakteristik eines
p-Typ-Metalloxid-Halbleiter-(PMOS-)Transistors entsprechend der
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, wenn eine Temperatur auf verschiedene
Weise geändert
wird.
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Hierbei
wird angenommen, dass ein Verhältnis
der Breite zur Länge,
z.B. W/L, 20/1 ist. Ein Kanalwiderstand ist als "1/gmmax_p(W/L = 20/1)" gekennzeichnet,
und ein Quellekontaktwiderstand ist als "BLC-P+ Rc_1EA" gekennzeichnet. Der Quellekontaktwiderstand
1/gmmax_p(W/L = 20/1) zeigt einen Widerstand eines Quellekontaktes.
Ein Widerstand eines Quellebereiches ist als "P+ Rsh" gekennzeichnet.
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Mit
Bezug auf 4A und 4B nimmt
jeder Quellekontaktwiderstand des NMOS-Transistors und des PMOS-Transistors
ab, wenn die Temperatur erhöht
wird.
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5A ist
ein Graph, welcher ein drittes Simulationsergebnis eines Quelle-Drain-Stromes
Id und einer Gate-Quelle-Spannung Vgs des NMOS-Transistors zeigt,
wenn die Temperatur geändert
wird.
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Wie
gezeigt wird, nimmt der Quelle-Drain-Strom Id ab, wenn die Temperatur
an der Gate-Quelle-Spannung Vgs erhöht wird.
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5B ist
ein Graph, welcher ein viertes Simulationsergebnis eines Quelle-Drain-Stromes
Id und einer Gate-Quelle-Spannung Vgs des PMOS-Transistors zeigt,
wenn die Temperatur geändert
wird.
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Wie
gezeigt wird, nimmt der Quelle-Drain-Strom Id ab, wenn die Temperatur
an der Gate-Quelle-Spannung Vgs erhöht wird.
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Mit
Bezug auf 4A und 5B kann
man von einer Sättigungsstromänderung
und einer Quellekontaktänderung
ausgehen, welche durch die Temperaturvariation verursacht wird.
Durch genaues Einstellen der Anzahl von Quellekontakten, basierend auf
den Daten, kann die Änderung
des Sättigungsstromes,
welche durch die Temperaturveränderung verursacht
wird, kompensiert werden.
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6A ist
eine Tabelle, welche ein fünftes Simulationsergebnis
einer Sättigungsstromänderung des
NMOS-Transistors entsprechend der Anzahl von Quellekontakten und
der Temperaturänderung
zeigt.
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Wie
gezeigt wird, falls die Anzahl der Quellekontakte 30 ist,
beträgt
die Änderung
des Sättigungsstromes
zwischen einer Maximaltemperatur und einer Minimaltemperatur 27 μA. Wenn jedoch
die Anzahl der Quellekontakte 1 ist, ist die Änderung
des Sättigungsstromes
zwischen der Maximaltemperatur und der Minimaltemperatur 2,5 μA.
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6B ist
eine Tabelle, welche ein sechstes Simulationsergebnis der Änderung
eines Sättigungsstromes
des PMOS-Transis tors entsprechend der Anzahl von Quellekontakten
und der Temperaturänderung
zeigt.
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Wie
gezeigt wird, falls die Anzahl der Quellekontakte 30 ist,
beträgt
die Änderung
des Sättigungsstromes
zwischen einer Maximaltemperatur und einer Minimaltemperatur 1,0 μA. Wenn jedoch
die Anzahl der Quellekontakte 1 ist, beträgt die Änderung des
Sättigungsstromes
zwischen der Maximaltemperatur und der Minimaltemperatur 0,3 μA.
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7A und 7B sind
jeweils Graphen, welche Simulationsergebnisse zeigen, welche in 6A und 6B gezeigt
werden. Wie gezeigt wird, nimmt jede Änderung des Sättigungsstromes (Idsat)
entsprechend der Temperaturänderung
ab, wenn die Anzahl der Quellekontakte abnimmt.
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8 ist
ein schematisches Schaltbild, welches eine Schaltung zum Erzeugen
einer konstanten Spannung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
gezeigt wird, beinhaltet die Schaltung zur Erzeugung einer konstanten
Spannung einen ersten NMOS-Transistors M901, einen zweiten NMOS-Transistor
M902, einen ersten PMOS-Transistor M903 und einen zweiten PMOS-Transistors M904.
Hierbei wird die Anzahl der Quellekontakte, welche in jedem MOS-Transistor
der Schaltung zur Erzeugung einer konstanten Spannung beinhaltet
ist, für
das Kompensieren einer Änderung
des Sättigungsstromes
zwischen einer Quelle und einem Drain, welche durch eine Temperaturänderung
verursacht wird, geeignet festgelegt. Jeder MOS-Transistor, welcher
in der Schaltung zum Erzeugen einer konstanten Spannung beinhaltet
ist, besitzt ein Layout, wie es in 3 gezeigt
wird.
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Im
Detail ist eine Quelle des ersten PMOS-Transistors M903 an eine
Versorgungsspannung VCC gekoppelt, und ein Gate des er sten PMOS-Transistors
M903 ist an ein Gate des zweiten PMOS-Transistors M904 gekoppelt. In ähnlicher Weise
ist eine Quelle des zweiten PMOS-Transistors M904 an die Versorgungsspannung
VCC gekoppelt. Das Gate und ein Drain des zweiten PMOS-Transistors
M904 sind miteinander gekoppelt.
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Ein
Drain des ersten NMOS-Transistors 901 ist an den Drain
des ersten PMOS-Transistors M903 gekoppelt, und eine Quelle des
ersten NMOS-Transistors M901 ist an die Erde GND gekoppelt. Der Drain
und ein Gate des ersten NMOS-Transistors M901 sind miteinander gekoppelt.
In ähnlicher
Weise ist ein Drain des zweiten MOS-Transistors M903 mit dem Drain
des zweiten PMOS-Transistors
M904 gekoppelt, und eine Quelle des zweiten NMOS-Transistors M903 ist an die Erde GND
gekoppelt.
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Eine
konstante Spannung VR0 wird an einem Knoten, welcher im Allgemeinen
mit dem Drain des ersten NMOS-Transistors M901 und dem Drain des
ersten PMOS-Transistors M903 gekoppelt ist, erzeugt.
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Als
Ergebnis kann durch Bestimmen der Anzahl von Quellekontakten, welche
in jedem MOS-Transistor der Schaltung zum Erzeugen einer konstanten
Spannung enthalten ist, um den Sättigungsstrom
zu kompensieren, die konstante Spannung VR0 stabil erzeugt werden,
indem kein Widerstand zum Kompensieren einer Temperatur benutzt wird,
z.B. R, welcher in 1 gezeigt wird.
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Der
MOS-Transistor entsprechend der vorliegenden Erfindung kann nicht
nur für
eine Schaltung zum Erzeugen einer konstanten Spannung, sondern auch
für andere
integrierte Schaltungen benutzt werden.
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Entsprechend
ist es in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung möglich,
die Anzahl der defekten integrierten Schal tungen zu reduzieren,
wodurch Herstellungskosten reduziert werden können.
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Die
vorliegende Anmeldung beinhaltet als Gegenstand einen Bezug zur
koreanischen Patentanmeldung Nr. 2004-113576, welche beim Koreanischen
Patentamt am 28. Dezember 2004 eingereicht wurde, auf deren gesamten
Inhalt hier Bezug genommen wird.
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Während die
vorliegende Erfindung mit Bezug auf einzelne Ausführungsformen
beschrieben wurde, wird es für
Fachleute offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen durchgeführt
werden können,
ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in
den folgenden Ansprüchen
definiert werden.