DE69501980T2 - Temperaturstabilisierte Stromquelle - Google Patents
Temperaturstabilisierte StromquelleInfo
- Publication number
- DE69501980T2 DE69501980T2 DE69501980T DE69501980T DE69501980T2 DE 69501980 T2 DE69501980 T2 DE 69501980T2 DE 69501980 T DE69501980 T DE 69501980T DE 69501980 T DE69501980 T DE 69501980T DE 69501980 T2 DE69501980 T2 DE 69501980T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transistor
- transistors
- current
- gate
- ratio
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 4
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 101150114723 NNAT gene Proteins 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- PUAQLLVFLMYYJJ-UHFFFAOYSA-N 2-aminopropiophenone Chemical compound CC(N)C(=O)C1=CC=CC=C1 PUAQLLVFLMYYJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/30—Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/26—Current mirrors
- G05F3/262—Current mirrors using field-effect transistors only
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S323/00—Electricity: power supply or regulation systems
- Y10S323/907—Temperature compensation of semiconductor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Schaltkreise mit "Isolated-Gate-Feldeffekttransistoren" für Stromquellen. Diese Schaltkreise beruhen auf der "MOS" genannten Technologie und liegen allgemein als Teil von integrierten Schaltkreisen vor. Die Erfindung betrifft insbesondere Stromquellen dieses Typs, die bis zu einem bestimmten Grad unabhängig von Temperaturschwankungen sind.
- Allgemein finden diese Stromquellen zahlreiche Anwendungen in der Elektronik. Sie dienen insbesondere als kalibrierte Rampensignalgeneratoren. Dazu versorgt die Stromquelle eine Kapazität, deren Spannung das Rampensignal darstellt.
- Die Rampengeneratoren werden beispielsweise verwendet, um die Programmierung oder das Löschen von Speicherzellen in elektrisch löschbaren, programmierbaren Speichern (EEPROM) zu ermöglichen.
- Ein bekannter Aufbau in MOS-Technologie für eine Stromquelle besteht aus zwei Stromspiegeln mit jeweils p- und n-Kanal- MOS-Transistoren (PMOS und NMOS), wobei die NMOS-Transistoren unterschiedliche Schwellenwerte haben (siehe Fig. 1). Man kann zeigen, daß die in den Zweigen dieses Schaltkreises fließenden Ströme in etwa proportional zur Beweglichkeit der NMOS-Transistoren und zum den Quadrat der Differenz ihrer Schwellenwerte. Daraus folgt, daß die Ströme in der Tat sehr empfindlich auf die Temperatur reagieren, da die Beweglichkeit wie auch das Quadrat der Differenz der Schwellenwerte sehr stark von der Temperatur abhängen.
- Das Problem der Temperaturstabilisierung elektronischer Schaltkreise ist allgemein bekannt, führt aber für gewöhnlich zu einer komplexeren Schaltung und einem Anstieg im Verbrauch.
- In EP-A-0 052 553 wird zum Beispiel insbesondere auf die physikalischen Eigenschaften der genutzen Transistoren für die Temperaturstabilität Bezug genommen: Die Differenz der Schwellenspannungen der zwei Transistoren variiert nicht mit der Temperatur.
- So hat die Erfindung zum Ziel, eine einfache und effiziente Lösung dieses Problems für Stromquellen anzugeben.
- Mit diesem Ziel wird eine erfindungsgemäße Stromquelle mit einem Stromspiegel vorgeschlagen, um einen ersten Strom auszugeben, der zu einem zweiten Strom in einem vorgegebenen Proportionalitätsverhältnis steht, wobei ein erster und ein zweiter Transistor unterschiedliche Schwellenspannungen haben und einer unterschiedlichen ionischen Implantation unterworfen wurden, wobei die Stromquelle dadurch gekennzeichnet ist, daß der erste und zweite Transistor Isolated-Gate- Feldeffektransistoren sind, wobei ihre Source auf einem ersten gemeinsamen Potential liegt, der Drain und das Gate des ersten Transistors mit dem Gate des zweiten Transistors über einen Widerstand verbunden ist und daß der zweite Strom direkt den Kanal des zweiten Transistors versorgt, daß der erste Strom den Kanal des ersten Transistors über den Widerstand versorgt, daß der erste und zweite Transistor derart dotiert sind, daß die Leitschwelle des zweiten Transistors größer als die des ersten Transistors ist, und daß das Dimensionsverhältnis eines Transistors definiert wird als Verhältnis der Breite und der Länge seines Gates, wobei der erste und zweite Transistor derart dimensioniert sind, daß das Dimensionsverhältnis des ersten Transistors in einem vorgegebenen Proportionalitätsverhältnis zu dem des zweiten Transistors steht.
- Diese Struktur hat den Effekt, daß an den Anschlüssen des Widerstandes eine Potentialdifferenz erzeugt wird, die gleich der Differenz der Schwellenwerte des ersten und zweiten Transistors ist. Der Strom ist daher proportional zu dieser Differenz und nicht zu ihrem Quadrat. Darüber hinaus ist die Differenz der Schwellenwerte wenig abhängig von Temperaturschwankungen. Daraus folgt, daß der Strom ebensowenig von diesen Schwankungen abhängig sein wird.
- Im übrigen zeigt die Berechnung, daß die Differenz der Schwellenwerte in etwa proportional zur absoluten Temperatur ist. Man weiß andererseits, daß ein Widerstand, der durch Diffusion mit niedriger Dotierung hergestellt wurde, gleichermaßen proportional zur absoluten Temperatur ist. Außerdem wird gemäß einer zusätzlichen Eigenschaft der Erfindung, die besonders vorteilhaft ist für die integrierte Herstellung, der Widerstand durch Diffusion oder Implantation von Verunreinigungen in dem Substrat des integrierten Schaltkreises mit einer ausreichend schwachen Dotierung hergestellt, damit der Wert des Widerstandes linear von der Temperatur abhängt.
- Die Wahl eines schwach dotierten, diffundierten Widerstandes ermöglicht jedoch nicht, einen Widerstand mit wenig Volumen und mit einem sehr hohen Wert herzustellen, was zur Folge hat, daß der Strom, der durch ihn fließt, nicht so klein sein kann, wie man es wünscht. Um diese Beschränkung aufzuheben, wird das Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Strom vorzugsweise größer als 1 gewählt werden.
- Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist die Stromquelle dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Transistor MOS-Transistoren mit n-Kanal sind und daß der Stromspiegel aus einem dritten und vierten MOS-Transistor mit p-Kanal gebildet wird, deren Gate untereinander verbunden ist und deren Source auf einem zweiten Potential liegt, das größer als das erste Potential ist, wobei der dritte Transistor als Diode geschaltet ist und der dritte und der vierte Transistor dazu vorgesehen ist, jeweils den ersten und den zweiten Strom in dem vorgegebenen Verhältnis auszugeben.
- Gemäß einem weiteren Aspekt wird man das Dimensionsverhältnis des dritten Transistors proportional zu dem des vierten Transistors mit einem vorgegebenen Verhältnis wählen.
- Um bei der vorangehenden Montage eine gewisse Toleranz in Bezug auf Fluktuationen von Versorgungsspannungen zuzulassen, wird erfindungsgemäß außerdem vorgesehen, daß der Stromspiegel eine Komponente mit einem großen dynamischen Widerstand in Bezug auf den Wert des Widerstandes umfaßt, wobei die Komponente zwischen den Drain des dritten Transistors und das Gate des zweiten Transistors geschaltet ist.
- Gemäß einer besonders interessanten Ausführungsform ist die genannte Komponente ein fünfter MOS-Transistor mit n-Kanal, dessen Drain mit dem Drain des dritten Transistors verbunden ist, dessen Source mit dem Gate des zweiten Transistors verbunden ist und dessen Gate mit dem Drain des zweiten Transistors verbunden ist.
- Außer seiner Rolle, Fluktuationen von Versorgungsspannungen zu absorbieren, hat der fünfte Transistor, der wie dargestellt geschaltet ist, die interessante Eigenschaft, den Sättigungszustand des zweiten Transistors unabhängig von der Versorgungsspannung sicherzustellen.
- Weitere Aspekte der Ausführung und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, wobei Bezug genommen wird auf die Figuren.
- Fig. 1 stellt ein Schema einer Stromquelle nach dem Stand der Technik dar.
- Fig. 2 stellt das Schema der Stromquelle gemäß der Erfindung dar.
- Fig. 3 stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.
- Fig. 4 stellt eine Variante des Schemas aus Fig. 3 dar.
- Fig. 5 stellt die duale Schaltung des Schemas nach Fig. 3 dar.
- Fig. 1 stellt ein bekanntes Schema einer Stromquelle dar. Sie besteht aus einem Stromspiegel 1 mit zwei MOS-Transistoren mit p-Kanal PM0 und PM1, die jeweils die Ströme J0 und J1 an die MOS-Transistoren mit n-Kanal NM0 und NM1 weiterleiten, deren Source-Anschlüsse mit einem gemeinsamen Potential Vss verbunden sind, das z.B. die Masse des Schaltkreises sein kann, und deren Gate-Anschlüsse miteinander verbunden sind. Der eine der Transistoren NM1 ist als Diode geschaltet und derart dotiert, daß er eine höhere Schwelle als der zweite Transistor NM0 hat. Der Transistor NM0 wird z.B. ein Ursprungstransistor sein, d.h. einer, bei dem der Kanal dieselbe Dotierung vom p-Typ wie das Substrat hat und der eine Schwelle von ungefähr 0,2 V hat, während der Transistor NM1 angereichert ist durch Implantierung von Bor in dem Substrat, so daß er eine Schwelle von ungefähr 0,8 V erhält.
- Um eine Last Z mit einem konstanten Strom zu versorgen, kann man einen zweiten Stromspiegel mittels eines vierten Transistors NM2 bilden, dessen Source auf dem Potential Vss liegt und dessen Gate mit dem Drain des Transistors NM1 verbunden ist.
- Die Last Z ist zwischen Drain vom Transistor NM2 und dem Potential Vdd, das größer als Vss ist, angeordnet.
- Die Transistoren des Schaltkreises sind alle so vorgespannt, daß sie im Sättigungsbereich arbeiten. Die Dimensionsverhältnisse der Transistoren PM0 und PM1 bewirken ein Verhältnis β = J0/J1 der Ströme J0 und J1, die jeweils durch diese Transistoren fließen. Desgleichen legen die Dimensionsverhältnisse der Transistoren NM1 und NM2 des zweiten Stromspiegels das Verhältnis J1/J2 fest, wobei J2 der Strom ist, der durch die Last Z fließt.
- Man kann zeigen, daß sich in erster Näherung ergibt:
- J1 = k(VT1 - VT0)²,
- wobei VT0 und VT1 jeweils die Schwellenwerte der Transistoren NM0 und NM1 sind und k ein Koeffizient ist, der von der Beweglichkeit der Transistoren der Schaltung abhängt.
- Wie die Beweglichkeit, so hängt auch der Term (VT1 - VT0)² wesentlich von der Temperatur ab, und der Strom, der daraus resultiert, hängt ebenso stark davon ab.
- Fig. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Stromquelle. Die Quelle umfaßt einen Stromspiegel 1 mit dem Verhältnis β, die die Ströme I0 und I1 entsprechend der Beziehung I0 = β I1 ausgibt. Der Strom I1 versorgt den Drain d eines MOS- Transistors mit n-Kanal N1, dessen Source auf dem Potential Vss liegt. Der Strom I0 versorgt den Drain eines anderen MOS-Transistors mit n-Kanal N0 über einen Widerstand R. Der Transistor N0 ist als Diode geschaltet, und daher ist sein Gate mit seinem Drain a verbunden. Das Gate des Transistors N1 ist mit dem Verbindungspunkt b des Widerstandes R mit dem Stromspiegel 1 verbunden. Wie bei der Schaltung nach Fig. 1 ist die Last Z in Serie geschaltet mit einem anderen MOS- Transistor mit n-Kanal N3, dessen Gate mit dem Drain a des Transistors N0 verbunden ist, so daß sich ein Stromspiegel ergibt.
- Die Transistoren N0 und N1 sind unterschiedlich dotiert, so daß die Schwelle VT1 des Transistors N1 größer als VT0 des Transistors N0 ist. Der Transistor N0 ist z.B. ein Ursprungstransistor, und der Transistor N1 wird als "angereichert" bezeichnet wegen einer zusätzlichen p-Dotierung des Kanals.
- Unter der Annahme, daß der Transistor N1 bis zum Sättigungsbereich vorgespannt ist, kann als erste Näherung geschrieben werden:
- I0 = k0(W0/L0) (Va-VT0)²
- I1 = k1(W1/L1) (Vb-VT1)²,
- wobei:
- k1 und k2 von der Elektronenbeweglichkeit und der Gate- Kapazität in Bezug auf die Cberflächeneinheit abhängt,
- W0/L0 und W1/L1 die Dimensionsverhältnisse (Verhältnis der Breite und der Länge) der Gates der Transistoren N0 und N1 ist,
- Va und Vb die Potentiale am Gate der Transistoren N0 und N1 sind.
- Da k1 und k2 praktisch unabhängig von der Dotierung sind, erhält man k1 = k2.
- Da andererseits I0 = β I1 gilt, ergibt sich, wenn man die Transistoren N0 und N1 so aufbaut:
- W0/L0 = β(W1/L1),
- woraus man ableitet:
- Vb-Va = VT1-VT0 = R I0.
- So ist die Spannung an den Anschlüssen des Widerstandes R gleich der Differenz der Schwellenwerte VT1 und VT0 der Transistoren N1 und N0. Der Strom I0 hängt daher von dieser Differenz ab und dem Wert des Widerstandes R, ist aber nicht mehr abhängig von der Beweglichkeit.
- Um die Abhängigkeit des Stromes von Temperaturschwankungen zu bestimmen, reicht es, die Schwellenwerte VT1 und VT0 wie auch ihre Differenz in einem speziellen Fall zu bestimmen. Der Schwellenwert VT eines NMOS-Transistors wird gegeben durch die Gleichung:
- VT = (2KT/q)ln(N/Ni)+[4εNKT ln(N/Ni)]1/2 (1/Cox),
- wobei
- K = Planckkonstante
- T = absolute Temperatur
- q = Elektronenladung
- ln = natürlicher Logarithmus
- Ni = intrinsische Dotierung
- N = Dotierung des Substrats
- ε = Kapazitätskoeffizient von Silicium
- Cox = Kapazität des Gates in Bezug auf eine Einheitsoberfläche
- ist.
- Mit N = Ne für den Transistor N1 und N =Nnat für den Transistor N0 leitet man daraus ab:
- VT1-VT0 = AT+BT1/2,
- mit:
- A = (2K/q)ln(Ne/Nnat)
- B = (4εK)1/2[[Ne ln(Ne/Ni)]1/2-[Knat ln(Nnat/ni)]1/2]((1/Cox).
- Mit einer klassischen Technologie hat man zum Beispiel:
- Ne = 10²³/m³
- Nnat = 10²¹/m³
- Ni = 1,45 10¹&sup6;/m³
- Cox = 2,7 10&supmin;³ F/m²,
- und damit:
- A = 1,58 10&supmin;³ V/K
- B = 2,8 10&supmin;¹&sup7; V/(K)1/2.
- Man stellt fest, daß VT1-VT0 praktisch proportional zur absoluten Temperatur T ist und wenig empfindlich auf deren Schwankungen reagiert.
- Der Widerstand R kann aus Polysilicium hergestellt werden und hat daher die Eigenschaft, wenig abhängig von der Temperatur und Schwankungen von Herstellungsparametern zu sein.
- Er hat jedoch den Nachteil, eine große Fläche zu beanspruchen. Eine andere Lösung besteht darin&sub1; einen diffundierten Widerstand zu verwenden, der durch Diffusion oder Implantation von Verunreinigungen vom n-Typ in dem Substrat vom p- Typ hergestellt wird. In dem Fall einer schwachen Dotierung und in einem gegebenen Temperaturbereich ist der Wert eines diffundierten Widerstandes gegeben durch die Beziehung:
- R = (1K/SqN Dn)T,
- mit:
- l = Länge des Widerstandes
- S = Querschnitt des Widerstandes
- N = Dotierung
- Dn = Diffusionskoeffizient.
- Man stellt also fest, daß der Wert des Widerstandes R praktisch proportional zur absoluten Temperatur T ist. Wie die Spannung, die an seinen Anschlüssen angelegt ist, selbst zur absoluten Temperatur proportional ist, ist der Strom I0 daher praktisch unabhängig von der Temperatur.
- Selbstverständlich bleibt dieses Ergebnis gültig unter der Bedingung, daß der Transistor N1 im Sättigungsbereich arbeitet und der Transistor N0 leitet, was immer der Fall ist, wenn das Versorgungspotential Vdd ausreichend angehoben ist in Bezug auf die Schwellenspannungen dieser Transistoren und wenn die statische Impedanz des Stromspiegels 1 nicht sehr hoch liegt.
- Der Schaltkreis nach Fig. 3 zeigt Einzelheiten einer möglichen und besonders einfachen Ausführungsform des Stromspiegeis 1. Der Spiegel 1 wird aufgebaut mit zwei MOS-Transistoren mit p-Kanal P0, P1, deren Gates miteinander verbunden sind und deren Source auf einem Versorgungspotential Vdd liegt, das größer als das Potential Vss ist. Der Transistor P0 ist als Diode geschaltet, indem sein Drain c und sein Gate verbunden werden.
- Das Verhältnis der Ströme I0/I1, die durch diese Transistoren fließen, wird gegeben durch den Quotienten ihrer Dimensionsverhältnisse. Man erhält daher:
- β = (W'0/L'0)/(W'1/L'1),
- wobei W'0 und W'1 die effektiven Breiten des jeweiligen Gates der Transistoren P0 und P1 und L'0 und L'1 die effektiven Längen des Gates sind.
- Damit β unabhängig von den an die Transistoren angelegten Spannungen ist, ist es jedoch wünschenswert, daß die Verarmungszonen an den Enden der Gates vernachlässigbar in Bezug auf die Länge der Gates sind. Diese Bedingung wird erfüllt, indem die Längen der Gates größer als ungefähr 4 um gemacht werden.
- Dieses Ergebnis wäre selbstverständlich nur unter der Bedingung erreicht, daß die Versorgungsspannung Vdd so groß gewählt wird, daß der Transistor P1 im Sättigungsbereich arbeitet und die Spannung an den Anschlüssen des Transistors P0 einen größeren Absolutwert als dessen Schwellenwert hat.
- Um den Schaltkreis weniger abhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung zu machen, wird ein dritter MOS-Transistor mit n-Kanal N2 vorgesehen, dessen Drain mit dem Drain c des Transistors P0 verbunden ist, dessen Source mit dem Gate des Transistors N1 verbunden ist und dessen Gate mti dem Drain des Transistors N1 verbunden ist. Der so geschaltete Transistor N2 hat den Effekt, daß der Betrieb im Sättigungsbereich des Transistors N1 gesichert ist. Wenn im übrigen das Versorgungspotential Vdd ausreichend hoch ist in Bezug auf den Spannungsabfall über den Drain-Source-Pfad der Transistoren, so sind die Transistoren N2 und P1 im Sättigungsbereich vorgespannt Der Transistor N2 bildet im Sättigungsbereich daher eine große dynamische Impedanz, die zur Folge hat, Schwankungen der Versorgungsspannung zu absorbieren. Der Schaltkreis ist daher sowohl stabil in Bezug auf die Temperatur als auch in Bezug auf die Versorgungsspannung.
- Vorzugsweise wird man als N2 einen schwach dotierten Transistor, z.B. einen Ursprungstransistor, wählen, so daß er eine niedrige Schwellenspannung hat, was somit seine Vorspannung in dem Sättigungsbereich vereinfacht.
- In der Praxis ist die Bedingung der Sättigung aller dieser Transistoren die, daß die Versorgungsspannung größer als die Summe der Schwellenspannungen der Transistoren ist, die jeden Zweig der Schaltung bilden.
- Im übrigen werden die Transistoren P0, P1 wie auch N2 vorzugsweise derart dimensioniert sein, daß sie eine möglichst niedrige statische Impedanz darstellen, um einen korrekten Betrieb für niedrige Werte der Versorgungsspannung zu gewährleisten.
- Die präzise Wahl der Parameter des Schaltkreises wird selbstverständlich von der angestreben Anwendung abhängen. Es ist jedoch immer zu bemerken, daß die Wahl eines schwach dotierten und wenig voluminösen diffundierten Widerstandes es nicht zuläßt, daß der Strom I0 sehr klein ist, z.B. 30 uA bei R = 20 kΩ mit VT1 = 0,8 V und VT0 = 0,2 V. Man wird daher daran interessiert sein, β größer als 1 zu wählen (z.B. gleich 10), um den Verbrauch in dem rechten Zweig der Schaltung zu verringern.
- Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die speziell beschriebenen Ausführungsformen Zahlreiche Varianten sind dem Fachmann geläufig. So kann man wie in Fig. 4 dargestellt anstelle des Transistors P0 den Transistor P1 als Diode schalten. Desgleichen kann man den Schaltkreis in Fig. 3 in seine duale Schaltung transformieren, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Schließlich könnte der Transistor N2 ersetzt werden durch eine Komponente eines anderen Typs, die eine große dynamische Impedanz darstellt.
Claims (9)
1. Stromquelle mit einem Stromspiegel (1), um einen ersten
Strom (I0) auszugeben, der zu einem zweiten Strom (I1)
in einem vorgegebenen Proportionalitätsverhältnis (β)
steht, wobei ein erster und ein zweiter Transistor
unterschiedliche Schwellenspannungen haben und einer
unterschiedlichen ionischen Implantation unterworfen
wurden, wobei die Stromquelle dadurch gekennzeichnet
ist, daß der erste und zweite Transistor Isolated-Gate-
Feldeffektransistoren sind, wobei ihre Source auf einem
ersten gemeinsamen Potential (Vss) liegt, der Drain und
das Gate (a) des ersten Transistors (N0) mit dem Gate
(b) des zweiten Transistors (N1) über einen Widerstand
(R) verbunden ist und daß der zweite Strom (I1) direkt
den Kanal des zweiten Transistors (N1) versorgt, daß der
erste Strom (I0) den Kanal des ersten Transistors (NO)
über den Widerstand (R) versorgt, daß der erste und
zweite Transistor (N0, N1) derart dotiert sind, daß die
Leitschwelle (VT1) des zweiten Transistors (N1) größer
als die (VT0) des ersten Transistors (N0) ist, und daß
das Dimensionsverhältnis eines Transistors definiert
wird als Verhältnis der Breite und der Länge seines
Gates, wobei der erste und zweite Transistor (N0, N1)
derart dimensioniert sind, daß das Dimensionsverhältnis
des ersten Transistors (N0) in einem vorgegebenen
Proportionalitätsverhältnis (β) zu dem des zweiten
Transistors (N1) steht.
2. Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie Teil eines integrierten Schaltkreises ist und daß
der Widerstand (R) durch Diffusion oder Implantation von
Verunreinigungen in dem Substrat des integrierten
Schaltkreises mit einer ausreichend niedrigen Dotierung
hergestellt wird, so daß der Wert des Widerstandes (R)
linear von der Temperatur abhängt.
3. Stromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das vorgegebene Verhältnis (β) größer als 1 ist.
4. Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste und zweite Transistor (N0,
N1) MOS-Transistoren mit n-Kanal sind und daß der
Stromspiegel (1) aus einem dritten und vierten MOS-Transistor
mit p-Kanal (P0, P1) gebildet wird, deren Gate
untereinander verbunden ist und deren Source auf einem zweiten
Potential (Vdd) liegt, das größer als das erste
Potential (Vss) ist, wobei der dritte Transistor (P0) als
Diode geschaltet ist und der dritte und der vierte
Transistor (P0, P1) dazu vorgesehen ist, jeweils den ersten
und den zweiten Strom (I0, I1) in dem vorgegebenen
Verhältnis (β) auszugeben.
5. Stromquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Dimensionsverhältnis des dritten Transistors (P0) in
dem vorgegebenen Proportionalitätsverhältnis (β) zu dem
des vierten Transistors (P1) steht.
6. Stromquelle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stromspiegel (1) eine Komponente (N2) mit
einem großen dynamischen Widerstand in Bezug auf den
Wert des Widerstandes (R) umfaßt, wobei die Komponente
(N2) zwischen den Drain (c) des dritten Transistors (P0)
und das Gate (b) des zweiten Transistors (N1) geschaltet
ist.
7. Stromquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Komponente (N2) ein fünfter MOS-Transistor mit n-
Kanal ist, dessen Drain mit dem Drain (c) des dritten
Transistors (P0) verbunden ist, dessen Source mit dem
Gate (b) des zweiten Transistors (N1) verbunden ist und
dessen Gate mit dem Drain (d) des zweiten Transistors
(N1) verbunden ist.
8. Stromquelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der fünfte Transistor (N2) einen Schwellenwert (VT2)
aufweist, der kleiner als der (VT1) des zweiten
Transistors (N1) ist.
9. Stromquelle nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der dritte und vierte Transistor
(P0, P1) jeweils eine Gate-Länge von mindestens 4 um
aufweisen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9407407A FR2721119B1 (fr) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | Source de courant stable en température. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69501980D1 DE69501980D1 (de) | 1998-05-14 |
DE69501980T2 true DE69501980T2 (de) | 1998-08-06 |
Family
ID=9464311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69501980T Expired - Fee Related DE69501980T2 (de) | 1994-06-13 | 1995-06-12 | Temperaturstabilisierte Stromquelle |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5644216A (de) |
EP (1) | EP0687967B1 (de) |
JP (1) | JP2684600B2 (de) |
DE (1) | DE69501980T2 (de) |
FR (1) | FR2721119B1 (de) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2744262B1 (fr) * | 1996-01-31 | 1998-02-27 | Sgs Thomson Microelectronics | Dispositif de reference de courant en circuit integre |
FR2744303B1 (fr) * | 1996-01-31 | 1998-03-27 | Sgs Thomson Microelectronics | Dispositif pour neutraliser un circuit electronique lors de sa mise sous tension ou sa mise hors tension |
FR2744263B3 (fr) * | 1996-01-31 | 1998-03-27 | Sgs Thomson Microelectronics | Dispositif de reference de courant en circuit integre |
US5781188A (en) * | 1996-06-27 | 1998-07-14 | Softimage | Indicating activeness of clips and applying effects to clips and tracks in a timeline of a multimedia work |
US5977813A (en) * | 1997-10-03 | 1999-11-02 | International Business Machines Corporation | Temperature monitor/compensation circuit for integrated circuits |
US7211843B2 (en) * | 2002-04-04 | 2007-05-01 | Broadcom Corporation | System and method for programming a memory cell |
GB0211564D0 (en) * | 2002-05-21 | 2002-06-26 | Tournaz Technology Ltd | Reference circuit |
FR2891653A1 (fr) * | 2005-10-05 | 2007-04-06 | St Microelectronics Sa | Procede d'ecriture par bloc dans une memoire |
US7821331B2 (en) * | 2006-10-23 | 2010-10-26 | Cypress Semiconductor Corporation | Reduction of temperature dependence of a reference voltage |
US8085029B2 (en) | 2007-03-30 | 2011-12-27 | Linear Technology Corporation | Bandgap voltage and current reference |
CN102681592A (zh) * | 2012-05-22 | 2012-09-19 | 华为技术有限公司 | 电压基准电路 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5249139B2 (de) * | 1974-09-04 | 1977-12-15 | ||
US4300091A (en) * | 1980-07-11 | 1981-11-10 | Rca Corporation | Current regulating circuitry |
FR2494519A1 (fr) * | 1980-11-14 | 1982-05-21 | Efcis | Generateur de courant integre en technologie cmos |
GB2186453A (en) * | 1986-02-07 | 1987-08-12 | Plessey Co Plc | Reference circuit |
NL9001018A (nl) * | 1990-04-27 | 1991-11-18 | Philips Nv | Referentiegenerator. |
JPH04111008A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-13 | Oki Electric Ind Co Ltd | 定電流源回路 |
NL9002392A (nl) * | 1990-11-02 | 1992-06-01 | Philips Nv | Bandgap-referentie-schakeling. |
CA2066929C (en) * | 1991-08-09 | 1996-10-01 | Katsuji Kimura | Temperature sensor circuit and constant-current circuit |
-
1994
- 1994-06-13 FR FR9407407A patent/FR2721119B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-05-31 US US08/454,926 patent/US5644216A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-12 DE DE69501980T patent/DE69501980T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-06-12 EP EP95401363A patent/EP0687967B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-13 JP JP7170389A patent/JP2684600B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2721119B1 (fr) | 1996-07-19 |
FR2721119A1 (fr) | 1995-12-15 |
JP2684600B2 (ja) | 1997-12-03 |
DE69501980D1 (de) | 1998-05-14 |
EP0687967A1 (de) | 1995-12-20 |
US5644216A (en) | 1997-07-01 |
JPH08123565A (ja) | 1996-05-17 |
EP0687967B1 (de) | 1998-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4305850C2 (de) | Bezugsspannungsgeneratorschaltung mit Temperaturkompensation der Ausgangsspannung | |
DE69414930T2 (de) | Schaltkreis zur Erzeugung von Referenzspannungen unter Verwendung einer Schwellenwertdifferenz zwischen zwei MOS-Transistoren | |
DE69323818T2 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung einer MOS temperaturkompensierten Referenzspannung für niedrige Spannungen und grosse Betriebsspannungsbereiche | |
DE69408320T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zum einstellen der schwellenspannung von mos-transistoren | |
DE602004007915T2 (de) | Unterspannungsdetektor | |
DE69901856T2 (de) | Bezugsspannungs-Generator mit stabiler Ausgangs-Spannung | |
DE69024619T2 (de) | Bandgapreferenzspannungsschaltung | |
DE69203168T2 (de) | Schaltung zur Temperaturmessung. | |
DE2951835C2 (de) | ||
DE2623507C3 (de) | Schaltungsanordnung für binäre Schaltvariable | |
DE4034371C1 (de) | ||
DE2415803C3 (de) | Konstantstromquelle | |
DE3220721A1 (de) | Schaltung zur erzeugung einer substratvorspannung | |
DE69501980T2 (de) | Temperaturstabilisierte Stromquelle | |
DE2515309B2 (de) | Ingegrierte transistorverstaerkerschaltung | |
DE102005005290A1 (de) | Konstantstromquellen-Vorrichtung mit zwei seriellen Verarmungs-MOS-Transistoren | |
DE69600348T2 (de) | Spannungs- und/oder Stromreferenzgenerator in integriertem Schaltkreis | |
DE69700031T2 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung von Referenzstrom in einer integrierten Schaltung | |
DE69501488T2 (de) | Temperaturdetektor auf einer integrierten Schaltung | |
DE102019209071A1 (de) | Spannungsgenerator | |
DE2809966C2 (de) | Feldeffekttransistorschaltung mit verbesserten Betriebseigenschaften | |
EP0648019B1 (de) | CMOS-Schaltung mit erhöhter Spannungsfestigkeit | |
DE19843482C2 (de) | Kapazitive Struktur in einer integrierten Schaltung | |
DE69031751T2 (de) | Integrierte Halbleiterschaltung mit einem intrinsischen MOS-Transistor zum Erzeugen einer Referenzspannung | |
DE2935346A1 (de) | Integrierte bezugsspannungsquelle in mos-transistortechnik |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |