DE19841202C1

DE19841202C1 - Temperatursensor

Info

Publication number: DE19841202C1
Application number: DE19841202A
Authority: DE
Inventors: Manuel Gaertner; Helmut Hertrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: US6255892B1

Abstract

Temperatursensor zur Temperaturmessung in einem vorgegebenen Temperaturmessbereich, der folgende Merkmale aufweist: DOLLAR A - eine Referenzspannungsquelle (1) mit einer Ausgangsklemme (AK), an der eine Referenzspannung (UR) anliegt und die an eine erste Eingangsklemme (EK1) eines Komparators (K) angeschlossen ist; DOLLAR A - eine zwischen einer ersten und zweiten Versorgungsklemme (2, 3) verschalteten Reihenschaltung eines Halbleiterbauelementes (DD) mit temperaturabhängiger Stromcharakteristik und einem Referenzbauelement (R), wobei an einem dem Halbleiterbauelement (DD) und dem Referenzbauelement (R) gemeinsamen Knoten (5) eine temperaturabhängige Spannung anliegt, die einer zweiten Eingangsklemme (EK2) des Komparators (K) zugeführt ist, wobei die Versorgungsspannung (Vbb) in einem vorgegebenen Versorgungsspannungsbereich einstellbar ist und das Referenzbauelement (R) für einen daraus resultierenden Spannungsbereich einer über dem Referenzbauelement (R) anfallenden Spannung (U2) eine spannungsabhängige Stromcharakteristik aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperatursensor zur Temperaturmessung in einem vorgegebenen Temperaturmessbe reich, der folgende Merkmale aufweist:

- eine Referenzspannungsquelle zur Bereitstellung einer Refe renzspannung an einer Ausgangsklemme, die an eine erste Ein gangsklemme eines Vergleichers angeschlossen ist;
- einer zwischen einer ersten und zweiten Versorgungsklemme verschalteten Reihenschaltung eines Messelementes und eines Referenzbauelements, wobei an einem dem Halbleiterbauelement und dem Referenzbauelement gemeinsamen Knoten eine tempera turabhängige Spannung anliegt, die einer zweiten Eingangs klemme des Vergleichers zugeführt ist.

Derartige, insbesondere integriert hergestellte Temperatur sensoren dienen zum Schalten, insbesondere dem Abschalten, von Lasten bei Übersteigen einer vorgebbaren Temperatur. Hierzu werden durch den üblicherweise als Komparator ausge bildeten Vergleicher die temperaturabhängige Spannung und die Referenzspannung miteinander verglichen, wobei am Ausgang des Komparators abhängig davon, ob die temperaturabhängige Span nung die Referenzspannung übersteigt, zwei unterscheidbare Spannungspegel anliegen.

Ein derartiger Temperatursensor ist aus der Offenlegungs schrift DE 44 37 461 A1 bekannt. Die Referenzspannungsquelle ist hierbei als Reihenschaltung zwischen einer ersten Versor gungsklemme und einer zweiten Versorgungsklemme ausgebildet, wobei die Reihenschaltung einen als Stromquelle verschalteten Depletion-FET und einen als Diode verschalteten Enhancement- FET aufweist. Ein dem Depletion-FET und Enhancement-FET ge meinsamer Knoten ist hierbei als Ausgang der Referenzspan nungsquelle an eine erste Eingangsklemme des Komparators an geschlossen. Die beiden Transistoren sind bei dem bekannten Temperatursensor so dimensioniert, dass die Referenzspannung in dem zu messenden Temperaturbereich konstant bleibt oder mit steigender Temperatur ansteigt. Das Referenzbauelement ist bei dem bekannten Temperatursensor als Depletion-FET aus gebildet, der als Stromquelle verschaltet ist. Das in Reihe zu dem Referenzbauelement geschaltete Messelement mit tempe raturabhängiger Stromcharakteristik ist als Reihenschaltung zweier Enhancement-FET ausgebildet, die jeweils als Diode verschaltet sind. Ein dem Depletion-FET und der Reihenschal tung der Enhancement-FET gemeinsamer Knoten ist an eine zwei te Eingangsklemme des Komparators angeschlossen, wobei der als Referenzbauelement dienende Depletion-FET und die zu die sem in Reihe geschalteten Enhancement-FET so aufeinander ab gestimmt sind, daß das an diesem Knoten anliegende Potential mit steigender Temperatur abnimmt, um bei Unterschreiten der von der Referenzspannungsquelle gelieferten Referenzspannung einen Wechsel des Spannungspegels am Ausgang des Komparators hervorzurufen.

Die als Schalttemperatur bezeichnete Temperatur, bei der die temperaturabhängige Spannung den Wert der Referenzspannung er reicht, ist bei dem bekannten Temperatursensor ausschließlich durch die Dimensionierung der Bauelemente festgelegt.

In der US 5,336,943 ist eine Schaltungsanordnung zur Tempera turerfassung beschrieben, die den Eingängen eines Komperators die Spannungen zweier Feldeffekttransistoren zuführt, wobei der eine Feldeffekttransistor in einem temperaturabhängigen Bereich und der andere in einem temperaturunabhängigen Be reich betrieben wird. Hierdurch soll eine hohe Temperatursen sitivität bezweckt werden.

Die US 4,331,888 beschreibt eine Temperatur-Detektions- Anordnung, beispielsweise für einen Branddetektor, die zwei in Stromspiegelkonfiguration verschaltene Bipolartransistoren aufweist. Die beiden Transistoren weisen unterschiedliche thermische Zeitkonstanten auf. Eine Komperatoranordnung mit einem steuerbaren Thyristor gibt beim Überschreiten eines vorbestimmten Temperaturwertes ein Signal ab.

In der JP 58-208631, Patent Abstracts of Japan, Vol. 8, No. 58, March 16, 1984, P-261, wird eine integrierte Schaltungs anordnung beschrieben, die eine Referenzspannungsquelle, be stehend aus zwei seriell verschaltenen MOSFETs, und eine aus drei MOSFETs bestehende Reihenschaltung aufweist. Die von der Referenzspannungsquelle und der Reihenschaltung erzeugten, spannungsabhängigen Signale werden einem Komperator zuge führt. Die Schaltschwelle ist durch die Deminsionierung der Halbleiterschalter festgelegt.

Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ei nen Temperatursensor zur Verfügung zu stellen, bei dem die Schalttemperatur einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch einen eingangs genannten Temperatur sensor gelöst, bei dem eine zwischen den Versorgungsklemmen anliegende Versorgungsspannung in einem vorgebbaren Span nungsbereich einstellbar ist und bei dem das Referenzbauele ment innerhalb eines Spannungsbereiches einer daraus resul tierenden über dem Referenzbauelement anfallenden Spannung eine spannungsabhängige Stromcharakteristik aufweist. Das Re ferenzbauelement liefert einen von dieser Spannung abhängigen Strom an das Halbleiterbauelement.

Variiert bei dem erfindungsgemäßen Temperatursensor die Ver sorgungsspannung, Variiert auch eine über dem Referenzbau element anfallende Spannung, die aufgrund der spannungsabhän gigen Stromcharakteristik dieses Referenzbauelements eine Än derung des durch das Referenzbauelement fließenden Stromes hervorruft. Diese Änderung des Stromes durch das Referenzbau element ruft an dem dem Referenzbauelement nachgeschalteten Halbleiterbauelement mit temperaturabhängiger Stromcharakte ristik eine Änderung der Spannung über diesem Halbleiter bauelement und damit an dem dem Referenzbauelement und dem Halbleiterbauelement gemeinsamen Knoten hervor. Die an diesem gemeinsamen Knoten anliegende Spannung ist daher neben der Temperatur auch von der Versorgungsspannung abhängig. Hier durch ergeben sich für unterschiedliche Versorgungsspan nungswerte unterschiedliche Temperaturen, bei denen die Span nung an dem dem Halbleiterbauelement und dem Referenzbau element gemeinsamen Knoten, bzw. an der zweiten Eingangsklem me des Vergleichers den Wert der von der Referenzspannungs quelle gelieferten Referenzspannung über- bzw. unterschrei tet. Die Referenzspannungsquelle ist dabei vorzugsweise so dimensioniert, dass sie eine sowohl über dem Temperaturmess bereich als auch über dem Versorgungsspannungsbereich kon stante Referenzspannung liefert. Die Schalttemperaturen sind bei dem erfindungsgemäßen Temperatursensor neben der Dimen sionierung der Verwendeten Bauelemente damit von der Versor gungsspannung abhängig.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, als Referenzbauelemente ohmsche Widerstände oder sogenannte Dickoxid-Depletion- Transistoren zu verwenden. Bei beiden genannten Bauelementen steigt der durch das Bauelement fließende mit der über dem Bauelement anliegenden Spannung an, wobei dies für ohmsche Widerstände für nahezu beliebige Spannungen gilt, während die Dickoxid-Depletion-Transistoren zur Verwendung in dem erfin dungsgemäßen Temperatursensor so dimensioniert sind, dass ihr Drain-Strom für den variierenden Versorgungsspannungsbereich spannungsabhängig ist und insbesondere mit zunehmender Ver sorgungsspannung ansteigt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, das Halbleiterbauelement mit temperaturabhängiger Stromcharak teristik als Diode, vorzugsweise als MOS-Diode auszubilden, wobei MOS-Diode einen als Diode verschalteten MOS-Transistor bezeichnet. Der Begriff "temperaturabhängige Stromcharakteri stik" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass bei einer vorge gebenen über dem Bauelement anliegenden Spannung der das Bau element durchfließende Strom temperaturabhängig ist.

Die Referenzspannungsquelle ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass an der mit der ersten Eingangsklemme des Komparator ver bundenen Ausgangsklemme eine im Wesentlichen temperaturunab hängige Referenzspannung anliegt. Die Referenzspannungsquelle ist vorzugsweise als Reihenschaltung eines als Stromquelle verschalteten Depletion-FET und eines als Diode verschalteten Enhancement-FET ausgebildet, wobei die Ausgangsklemme an ei nen dem Depletion-FET und Enhancement-FET gemeinsamen Knoten angeschlossen ist und die Reihenschaltung zwischen die erste und zweite Versorgungsklemme geschaltet ist. Die beiden Tran sistoren sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass die über der Laststrecke des Enhancement-FET anfallende Spannung für den zu messenden Temperaturbereich im Wesentlichen konstant ist. Man macht sich hierbei zu Nutze, daß der Drain-Strom des als Stromquelle verschalteten Depletion-FET mit steigender Temperatur abnimmt und der Enhancement-FET in Arbeitspunkten betreibbar ist, in dessen die Drain-Source-Spannung bei stei gender Temperatur zunimmt. Der Depletion-FET ist weiterhin so dimensioniert, dass der Drain-Strom im Wesentlichen unabhän gig von Schwankungen der Versorgungsspannung innerhalb des Versorgungsspannungsbereiches ist. Die Referenz spannungsquelle liefert damit an der Ausgangsklemme eine im Wesentlichen temperaturunabhängige als auch versorgungsspan nungsunabhängige Referenzspannung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Schaltbild einer Ausführungsform eines Temperatursensors gemäß der Erfindung;

Fig. 2 Stromcharakteristika eines ohmschen Widerstandes und eines Dickoxid-Depletion-FET als Referenzbau elemente;

Fig. 3 temperaturabhängige Stromcharakteristik einer MOS- Diode,

Fig. 4 Herleitung einer an dem gemeinsamen Knoten von Re ferenzbauelement und Halbleiterbauelement anliegen den Spannung anhand der Stromcharakteristik eines als ohmscher Widerstand ausgebildeten Referenzbau elementes und eines als MOS-Diode ausgebildeten Halbleiterbauelementes für unterschiedliche Versor gungsspannungen und unterschiedliche Temperaturen;

Fig. 5 Abhängigkeit der Schalttemperatur von der Versor gungsspannung.

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile mit gleicher Bedeu tung.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Temperatursensors gemäß der Erfindung zur Temperaturmessung in einem vorgegebenen Temperaturmessbereich. Der Temperatursensor besitzt eine Re ferenzspannungsquelle 1 mit einer Ausgangsklemme AK, die an eine erste Eingangsklemme EK1 eines Vergleichers K ange schlossen ist. Die Referenzspannungsquelle 1 ist als Reihen schaltung eines Depletion-FET T1 mit einem Enhancement-FET T2 ausgebildet und zwischen einer ersten und zweiten Versor gungsklemme 2, 3, zwischen denen eine Versorgungsspannung Vbb anliegt, ausgebildet. Der Depletion-FET T1 ist hierbei als Stromquelle und der Enhancement-FET T2 ist hierbei als Diode verschaltet, das heißt die Gate-Elektrode G des Depletion-FET T1 ist mit dessen Source-Elektrode S verbunden und die Gate- Elektrode G des Enhancement-FET T2 ist mit dessen Drain- Elektrode D verbunden. Die Substrat-Anschlüsse der beiden Transistoren T1, T2 liegen auf dem Potential der zweiten Ver sorgungsklemme 3, die vorzugsweise an Massepotential GND liegt.

Ein dem Depletion-FET T1 und dem Enhancement-FET T2 gemein samer Knoten 6 ist an die Ausgangsklemme AK und damit an die erste Eingangsklemme EK1 des Vergleichers K angeschlossen. Der Depletion-FET T1 besitzt die Eigenschaft, dass sein Drain-Strom über weite Bereiche einer über der Laststrecke D- S anliegende Spannung U3 annähernd konstant ist. Schwankungen der Versorgungsspannung Vbb wirken sich für eine Vorgegebene Temperatur innerhalb des Temperaturmessbereiches damit nicht als Änderungen des Drain-Stromes durch den Depletion-FET T1 und des Drain-Stromes durch den Enhancement-FET T2 aus. Die dargestellte Referenzspannungsquelle ist damit weitgehend versorgungsspannungsunabhängig und liefert für den Versor gungsspannungsbereich, in dem die Versorgungsspannung Vbb va riieren kann, eine wenigstens annährungsweise konstante Refe renzspannung UR an die Ausgangsklemme AK. Die FET T1, T2 der Referenzspannungsquelle 1 sind vorzugsweise so dimensioniert, dass deren Drain-Source Spannungsabfälle im Temperaturmeßbe reich temperaturunabhängig sind.

Parallel zu der Referenzspannungsquelle 1 ist zwischen die Versorgungsklemmen 2, 3 eine Reihenschaltung eines Referenz bauelementes und eines Messelementes mit temperaturabhängiger Stromcharakteristik geschaltet. Das Referenzbauelement ist hierbei als ohmscher Widerstand R, das Messelement als MOS- Diode DD ausgebildet. Ein dem ohmschen Widerstand R und der MOS-Diode DD gemeinsamer Knoten 5 ist an eine zweite Ein gangsklemme EK2 des Vergleichers K angeschlossen. An dem Kno ten 5 liegt, wie nachfolgend erläutert wird, eine tempera turabhängige Spannung U2 an. Der Vergleicher K ist vorzugs weise als Differenzverstärker oder Komparator ausgebildet. Bei Verwendung eines Komparators liegt abhängig davon, ob die Spannung U2 größer oder kleiner als die Referenzspannung UR ist, der Ausgang OUT des Komparators K auf einem von zwei un terscheidbaren Spannungspegeln. Abhängig davon, welcher Span nungspegel an dem Ausgang OUT des Komparators K anliegt, wird ein dem Komparator K nachgeschalteter Transistor T6 angesteu ert, über dessen Laststrecke D-S eine Gate-Elektrode eines Lasttransistors LTR angesteuert wird, um den Lasttransistor LTR zu regeln. Ein Wechsel des Ausgangspegels des Komparators K erfolgt, wenn die Spannung U2 die Referenzspannung UR über- bzw. unterschreitet. Die Temperatur, bei der die Spannung U2 den Wert der Referenzspannung UR annimmt, wird als Schalttem peratur bezeichnet.

Während bei Verwendung eines Komparators als Vergleicher K der Lasttransistor LTR abhängig davon, ob die Schalttempera tur über- oder unterschritten ist, als Schalter funktioniert, besteht bei Verwendung eines Differenzverstärkers als Ver gleicher K die Möglichkeit, bei steigender Temperatur die Leitfähigkeit des Lasttransistors LTR zu verringern, um den Laststrom zu verringern und damit die Temperatur zu reduzie ren. Die am Ausgang OUT des als Differenzverstärker ausgebil deten Vergleichers K ist abhängig von der Differenz zwischen der Spannung U2 und der Referenzspannung UR.

Reduziert sich diese Differenz, steigt also die Temperatur und damit die Spannung U2, steigt die am Ausgang OUT anlie gende Spannung, um die Leitfähigkeit des Transistors T6 zu verringern und damit die Leitfähigkeit des Lasttransistors und des Laststrom zu reduzieren.

Dies ermöglicht eine analoge Regelung des durch den Lasttran sistor fließenden Stromes in Abhängigkeit der Temperatur.

Diese Schalttemperatur ist bei dem Tempera tursensor neben der Dimensionierung der bereits beschriebenen Bauelemente von der Versorgungsspannung Vbb abhängig. Dieser Zusammenhang wird nachfolgend anhand der Fig. 2 bis 5 er läutert.

Fig. 2 zeigt die Stromcharakteristik des Referenzbau elementes. Hierzu sind für verschiedene Referenzbauelemente der Strom 11 über der an dem Referenzbauelement anliegenden Spannung U1 aufgetragen. Die Kurve 30 zeigt dabei die Strom charakteristik eines ohmschen Widerstandes, bei dem der Strom 11 proportional zur Spannung U1 ist. In Kurve 20 ist die Stromcharakteristik eines Dickoxid-Depletion-FET aufgetragen, bei dem der Strom ausgehend von U1 = 0 zunächst steil und dann langsamer werdend ansteigt. Sowohl ein Dickoxid-Depletion-FET als auch ein ohmscher Widerstand sind damit als Referenzbau element mit spannungsabhängiger Stromcharakteristik geeignet. Für die Verwendung eines Dickoxid-Depletion-FET ist dabei darauf zu achten, dass dieser so dimensioniert ist, dass durch Schwankungen der Versorgungsspannung Vbb eine Spannung U1 über dem Dickoxid-Depletion-FET anfällt, bei der dieser noch nicht in Sättigung ist, bei der der Strom 11 also mit zunehmender Spannung U1 noch ansteigt.

Zum Vergleich ist in Fig. 2 als Kurve 10 die Ausgangskennli nie eines als Stromquelle verschalteten Depletion-FET einge zeichnet, bei dem der Strom 11 zunächst bei steigender Span nung U1 schnell ansteigt und dann im Wesentlichen spannungs unabhängig verläuft.

Für die Verwendung des als Stromquelle verschalteten Depleti on-FET T1 in der Referenzspannungsquelle 1 bedeutet dies, dass der Depletion-FET für einen weiten Bereich der über ihm anfallenden Spannung einen annährungsweise konstanten Strom durch die Reihenschaltung aus Depletion-FET T1 und Enhance ment-FET T2 hervorruft. Der als Stromquelle verschaltete De pletion-FET T1 macht die Referenzspannungsquelle 1 damit weitgehend unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspan nung Vbb.

In Fig. 2 sind für zwei unterschiedliche Spannungen U11, U12 mit R1, R2 die Arbeitspunkte eines ohmschen Widerstandes als Referenzbauelement, mit D1, D2 die Arbeitspunkte eines Dickoxid-Depletion-FET als Referenzbauelement eingezeichnet. Anhand der in den einzelnen Arbeitspunkten durch die Refe renzbauelemente fließenden Ströme IR1, IR2 und ID1, ID2 wird deutlich, dass der durch das Referenzbauelement fließende Strom mit zunehmender Spannung ansteigt. Im Vergleich dazu ergibt sich für zwei Arbeitspunkte M1, M2 eines Depletion-FET ein im Wesentlichen gleicher Strom.

Fig. 3 zeigt die Stromcharakteristik einer MOS-Diode DD, die als Enhancement-FET ausgebildet ist, dessen Gate-Elektrode mit der Drain-Elektrode verbunden ist, bei dem also die Drain-Source-Spannung U_DS gleich der Gate-Source-Spannung U_GS ist. Die Kennlinie der MOS-Diode DD ist für zwei unter schiedliche Temperaturen TMP1 und TMP2 dargestellt, wobei TMP2 < TMP1 ist. Die Kennlinien der MOS-Diode DD für ver schiedene Temperaturen TMP1 und TMP2 schneiden sich in einem gemeinsamen Arbeitspunkt S, in dem der durch die MOS-Diode fließende Drain-Strom IS bzw. die über der MOS-Diode anfal lende Drain-Source-Spannung US temperaturunabhängig ist. Für Arbeitspunkte oberhalb des Arbeitspunktes S, also für Ströme I < IS steigt die Ausgangsspannung mit zunehmender Tempera tur, während sie für Arbeitspunkte unterhalb des Ar beitspunkts S mit steigender Temperatur abnimmt. Für Ar beitspunkte AP1 und AP2 oberhalb des Arbeitspunkts S bleibt die Drain-Source-Spannung U_DS der MOS-Diode konstant, wenn der Drain-Strom I mit steigender Temperatur vom Wert IAP1 auf den Wert IAP2 reduziert wird. Dies kann durch eine in Reihe zu der MOS-Diode geschalteten temperaturabhängige Stromquelle erreicht werden, wie dies in Fig. 1 für die Referenzspan nungsquzelle 1 gezeigt ist, bei der ein als Stromquelle ver schalteter Depletion-FET T1 als Stromquelle dient. Der Strom durch den Depletion-FET T1 ist temperaturabhängig und sinkt mit steigender Temperatur.

Der Depletion-FET T1 und der Enhancement-FET T2 der Referenz spannungsquelle 1 können so aufeinander abgestimmt werden, daß sich für den zu messenden Temperaturbereich nur solche Arbeitspunkte des Enhancement-FET T2 ergeben, in denen die Drain-Source-Spannung wenigstens annäherungsweise kontant ist, um eine wenigstens annäherungsweise konstante Referenz spannung UR zu erzeugen.

Die sich an der zweiten Eingangsklemme EK2 des Komparators K einstellende Spannung U2 wird für unterschiedliche Temperatu ren und unterschiedliche Versorgungsspannungen im Folgenden anhand der Fig. 4 beispielhaft hergeleitet. Hierzu sind zum einen die aus Fig. 3 bekannten Kennlinien der MOS-Diode für unterschiedliche Temperaturen TMP1, TMP2 aufgetragen. Als Re ferenzbauelement wird ein ohmscher Widerstand R vom Wert R0 angenommen. Der die MOS-Diode DD durchfließende Strom I2 fließt zwingend auch durch den ohmschen Widerstand R, wobei die Summe der über dem ohmschen Widerstand anfallenden Span nung U1 und der über der MOS-Diode DD anfallenden Spannung U2 die Versorgungsspannung Vbb ergibt. Dies berücksichtigend er geben sich für den Strom I1 durch den ohmschen Widerstand R in Abhängigkeit von der über der MOS-Diode DD anfallenden Spannung U2 für unterschiedliche Versorgungsspannungen V1 und V2 die beiden in Fig. 4 mit den Bezugszeichen 40 und 50 ge kennzeichneten Kurven. Die Schnittpunkte dieser Kurven 40, 50 mit den Kennlinien der MOS-Diode DD repräsentieren dabei die Arbeitspunkte A, B, C, D der MOS-Diode DD für unterschiedli che Versorgungsspannung Vbb = U1, VBB = U2 und Temperaturen T = TMP1, T = TMP2. Der Versorgungsspannungsbereich und der Wi derstandswert RO sind dabei so gewählt, daß sich für die zu messenden Temperaturen Arbeitspunkte der MOS-Diode ergeben, die unterhalb des Arbeitspunktes S liegen, so daß die Span nung U2 mit steigender Temperatur abnimmt. In den Ar beitspunkten A, B, C, D der MOS-Diode DD ergibt sich für eine Versorgungsspannung Vbb = V1 und eine Temperatur T = TMP1 eine Spannung U2 = U2A, für eine Versorgungsspannung Vbb = V1 und eine Temperatur T = TMP2 eine Spannung U2 = U2B, für eine Versorgungs spannung Vbb = V2 und eine Temperatur T = T1 eine Spannung U2 = U2C und für eine Versorgungsspannung Vbb = V2 und eine Temperatur T = T2 eine Spannung U2 = U2D. Die sich an der zweiten Eingangs klemme EK2 des Komparators K einstellende Spannung U2 hängt, wie aus Fig. 4 hervorgeht, sowohl von der Temperatur als auch von der Versorgungsspannung Vbb ab. Für das dargestellte Aus führungsbeispiel sinkt diese Spannung zum einen mit steigen der Temperatur als auch mit sinkender Versorgungsspannung.

Fig. 5 zeigt den Verlauf der Spannung U2 in Abhängigkeit von der Temperatur T für zwei verschiedene Versorgungsspannungen Vbb = V1 und Vbb = V2, die man dadurch erhält, dass für eine Vielzahl unterschiedlicher Temperaturen beispielsweise anhand einer Grafik gemäß Fig. 4 die sich einstellenden Spannungen U2 für die zwei unterschiedliche Versorgungsspannungen er mittelt und aufgetragen werden. In Fig. 5 ist ferner der Wert der Referenzspannung UR aufgetragen, der in dem interessie renden Temperaturbereich als konstant angenommen wird. Die Kurve für die Spannung U2 bei Vbb = V1 ist in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen 60, die Kurve für U2 bei Vbb = V2 mit dem Bezugs zeichen 70 bezeichnet. Die Punkte, in denen die Kurven 60, 70 die Kurve für die Referenzspannung UR schneiden, werden als Schalttemperaturen bezeichnet, wobei aus Fig. 5 ersichtlich ist, dass diese Schalttemperaturen von der Versorgungsspan nung Vbb abhängig sind. Für das angegebene Ausführungsbei spiel sinken die Schalttemperaturen mit sinkender Versor gungsspannung. Für eine Versorgungsspannung Vbb = V2 ergibt sich eine Schalttemperatur TS2, die kleiner als eine Schalt temperatur TS1 für eine Versorgungsspannung Vbb = V1 ist.

Die MOS-Diode DD ist vorzugsweise als Reihenschaltung eines zweiten Enhancement-FET T3 mit einem dritten Enhancement-FET T4 ausgebildet, die jeweils als Dioden verschaltet sind. Die Gate-Elektroden der Enhancement-FET T3, T4 sind hierzu mit deren Drain-Elektroden verbunden.

Der Temperatursensor, der vorzugsweise als integrierte Schaltung realisiert ist, ermöglicht neben der Temperaturmessung in einem Bauteil auch eine Einstellung der Schalttemperatur mittels der Versorgungsspannung.

Claims

1. Temperatursensor zur Temperaturmessung in einem vor gegebenen Temperaturmessbereich, der folgende Merkmale auf weist:

1. eine Referenzspannungsquelle (1) mit einer Ausgangsklemme (AK), an der eine Referenzspannung (UR) anliegt und die an eine erste Eingangsklemme (EK1) eines Vergleichers (K) ange schlossen ist;
2. eine zwischen einer ersten und zweiten Versorgungsklemme (2, 3) verschaltete Reihenschaltung eines Messelementes (DD) und eines Referenzbauelementes (R), wobei an einem dem Mess element (DD) und dem Referenzbauelement (R) gemeinsamen Kno ten (5) eine temperaturabhängige Spannung anliegt, die einer zweiten Eingangsklemme (EK2) des Vergleichers (K) zugeführt ist;

dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung (Vbb) in einem vorgegebenen Versor gungsspannungsbereich einstellbar ist und dass das Referenz bauelement (R) für einen daraus resultierenden Spannungsbe reich einer über dem Referenzbauelement (R) anfallenden Span nung (U2) eine spannungsabhängige Stromcharakteristik auf weist.

2. Temperatursensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzbauelement (R) ein ohmscher Widerstand ist.

3. Temperatursensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzbauelement (R) ein Dickoxid-Depletion Tran sistor ist.

4. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (DD) eine Diode, insbesondere ein als Diode verschalteter MOS-Transistor, ist.

5. Temperatursensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (DD) aus der Reihenschaltung von minde stens zwei jeweils als Dioden geschalteten MOS-Transistoren gebildet ist.

6. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Ausgangsklemme (AK) der Referenzspannungs quelle (1) anliegende Referenzspannung (UR) innerhalb des Temperaturmessbereiches temperaturunabhängig ist und inner halb des Versorgungsspannungsbereiches versorgungsspannungs unabhängig ist.

7. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungsquelle (1) zwischen der ersten und zweiten Versorgungsklemme (2, 3) verschaltet ist und eine Reihenschaltung eines als Stromquelle verschalteten Depleti on-FET (T1) mit einem als Diode verschalteten Enhancement-FET (T2) aufweist, wobei ein gemeinsamer Knoten (6) des Depleti on-FET (T1) und des Enhancement-FET (T2) an die Ausgangsklem me (AK) angeschlossen ist.

8. Temperatursensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Depletion-FET (T1) und der Enhancement-FET (T2) so aufeinander abgestimmt sind, daß die über dem Enhancement-FET (T2) anfallende Spannung (UR) in dem Temperaturmeßbereich nicht zunimmt.

9. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (K) ein Differenzverstärker ist.

10. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (K) ein Komparator ist.