JP2002048651A - 半導体温度検出方法およびその回路 - Google Patents
半導体温度検出方法およびその回路Info
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダーリントン接続されたバイポーラトランジ
スタからなる半導体温度センサーを用いた半導体温度検
出回路において、温度センサーの出力を比較する基準電
圧の製造時のバラツキを自動的に補償できる半導体温度
検出回路を提供する。 【解決手段】 ダーリントン接続されたバイポーラトラ
ンジスタをそれぞれ有する第１および第２半導体温度セ
ンサー（１、２）と、第１および第２半導体温度センサ
ーに相異する定電流（ＩまたはｎｘＩ）を供給する手段
（Ａ）と、第１および第２半導体温度センサーの出力電
圧の比と温度との対応関係（図２）に基づいて温度を検
出する手段（３）と、を備えた半導体温度検出回路。
スタからなる半導体温度センサーを用いた半導体温度検
出回路において、温度センサーの出力を比較する基準電
圧の製造時のバラツキを自動的に補償できる半導体温度
検出回路を提供する。 【解決手段】 ダーリントン接続されたバイポーラトラ
ンジスタをそれぞれ有する第１および第２半導体温度セ
ンサー（１、２）と、第１および第２半導体温度センサ
ーに相異する定電流（ＩまたはｎｘＩ）を供給する手段
（Ａ）と、第１および第２半導体温度センサーの出力電
圧の比と温度との対応関係（図２）に基づいて温度を検
出する手段（３）と、を備えた半導体温度検出回路。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、調整が必要な基準
電圧を不要とした半導体温度検出方法およびその回路に
関する。特に、本発明は温度検出器機能を有する温度補
償型発信機（ＴＣＸＯ）等の集積回路等に利用すること
ができる半導体温度センサーとＡＤ変換器とからなる半
導体温度検出方法およびその回路に関する。
電圧を不要とした半導体温度検出方法およびその回路に
関する。特に、本発明は温度検出器機能を有する温度補
償型発信機（ＴＣＸＯ）等の集積回路等に利用すること
ができる半導体温度センサーとＡＤ変換器とからなる半
導体温度検出方法およびその回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路で温度検出を行ない温度に相当
するディジタル信号を得る場合、図１０の様に半導体温
度センサー１１の出力をＡＤ変換器１２で変換する構成
が一般的である。半導体温度センサー１１としては、図
１１の様にダーリントン接続されたトランジスタのエミ
ッタ端子に定電流源を接続した回路が用いられている
（特許公報第２９４６３０６号または特開平５−２４８
９６２号を参照）。このセンサー１１の出力ＶoutをＡ
Ｄ変換器１２を用いてディジタル信号に変換させるに
は、図１２に示す様にある基準電圧から作られる比較電
圧Ｖrefとセンサー出力電圧Ｖoutを比較器で比較するこ
とにより、センサー出力電圧Ｖoutに相当するディジタ
ル値を得ている（比較方式ＡＤ変換器）。
するディジタル信号を得る場合、図１０の様に半導体温
度センサー１１の出力をＡＤ変換器１２で変換する構成
が一般的である。半導体温度センサー１１としては、図
１１の様にダーリントン接続されたトランジスタのエミ
ッタ端子に定電流源を接続した回路が用いられている
（特許公報第２９４６３０６号または特開平５−２４８
９６２号を参照）。このセンサー１１の出力ＶoutをＡ
Ｄ変換器１２を用いてディジタル信号に変換させるに
は、図１２に示す様にある基準電圧から作られる比較電
圧Ｖrefとセンサー出力電圧Ｖoutを比較器で比較するこ
とにより、センサー出力電圧Ｖoutに相当するディジタ
ル値を得ている（比較方式ＡＤ変換器）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１２に示されるよう
な従来の回路では、センサー出力電圧をある基準電圧と
比較することが行なわれている。この基準電圧はバンド
ギャップ・リファレンス等の基準電圧源により生成され
るが、製造上のバラツキによりその電圧が変化するとＡ
Ｄ変換器の出力値が変動してしまう。このため、高精度
の基準電圧源の要求を満たすためには、製造後のトリミ
ング工程等による調整が必要になる。すなわち、従来の
回路では基準電圧の絶対値を利用するので製造時のばら
つきの補償をするための調整工程が必要であり、その分
だけ回路が煩瑣になり工程が増すという問題がある。本
発明は、高精度でかつトリミング等の製造のバラツキの
調整工程が不要な基準電圧を必要とせずに、温度検出の
絶対精度を確保することができる半導体温度検出回路を
提供することを目的とする。
な従来の回路では、センサー出力電圧をある基準電圧と
比較することが行なわれている。この基準電圧はバンド
ギャップ・リファレンス等の基準電圧源により生成され
るが、製造上のバラツキによりその電圧が変化するとＡ
Ｄ変換器の出力値が変動してしまう。このため、高精度
の基準電圧源の要求を満たすためには、製造後のトリミ
ング工程等による調整が必要になる。すなわち、従来の
回路では基準電圧の絶対値を利用するので製造時のばら
つきの補償をするための調整工程が必要であり、その分
だけ回路が煩瑣になり工程が増すという問題がある。本
発明は、高精度でかつトリミング等の製造のバラツキの
調整工程が不要な基準電圧を必要とせずに、温度検出の
絶対精度を確保することができる半導体温度検出回路を
提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では温度センサー出力電圧と基準電圧を比較
する構成の代わりに、２つの温度センサーの出力電圧を
比較する構成を有する。すなわち、本発明によれば、第
１および第２半導体温度センサーと、第１および第２半
導体温度センサーに相異する定電流を供給する手段と、
第１および第２半導体温度センサーの出力電圧比と温度
との対応関係に基づいて温度を検出する手段と、を備え
た半導体温度検出回路が提供される。本発明の回路にお
いて、第１および第２半導体温度センサーは、同一の半
導体基板上の近い部分に形成されて、相異する段数のダ
ーリントン接続されたバイポーラトランジスタをそれぞ
れ有してもよい。本発明の回路において、温度を検出す
る手段は、第１半導体温度センサーの出力電圧を所定比
でもって分圧する分圧回路と、この分圧回路により分圧
された第１半導体温度センサーの出力電圧を第１入力と
して第２半導体温度センサーの出力電圧を第２入力とし
て入力する比較器と、この比較器の出力を第１および第
２半導体温度センサーの出力電圧比と温度との対応関係
とに基づいて温度を検出する処理回路と、を有してもよ
い。本発明の回路において、分圧回路が複数の所定比で
もって第１半導体温度センサーの出力電圧の分圧を出力
し、比較器が複数の分圧を順次に第１入力に接続して第
２入力と順次に比較するようにしてもよい。あるいは、
本発明の回路において、分圧回路が複数の所定比でもっ
て第１半導体温度センサーの出力電圧の分圧を出力し、
比較器がこの複数と同数存在して、複数の分圧をそれぞ
れの第１入力に接続して第２入力と同時に比較するよう
にしてもよい。本発明の回路において、処理回路は検出
した温度をディジタル信号として出力してもよい。本発
明の回路において、半導体基板はＰ型またはＮ型の導電
型であってよい。
に、本発明では温度センサー出力電圧と基準電圧を比較
する構成の代わりに、２つの温度センサーの出力電圧を
比較する構成を有する。すなわち、本発明によれば、第
１および第２半導体温度センサーと、第１および第２半
導体温度センサーに相異する定電流を供給する手段と、
第１および第２半導体温度センサーの出力電圧比と温度
との対応関係に基づいて温度を検出する手段と、を備え
た半導体温度検出回路が提供される。本発明の回路にお
いて、第１および第２半導体温度センサーは、同一の半
導体基板上の近い部分に形成されて、相異する段数のダ
ーリントン接続されたバイポーラトランジスタをそれぞ
れ有してもよい。本発明の回路において、温度を検出す
る手段は、第１半導体温度センサーの出力電圧を所定比
でもって分圧する分圧回路と、この分圧回路により分圧
された第１半導体温度センサーの出力電圧を第１入力と
して第２半導体温度センサーの出力電圧を第２入力とし
て入力する比較器と、この比較器の出力を第１および第
２半導体温度センサーの出力電圧比と温度との対応関係
とに基づいて温度を検出する処理回路と、を有してもよ
い。本発明の回路において、分圧回路が複数の所定比で
もって第１半導体温度センサーの出力電圧の分圧を出力
し、比較器が複数の分圧を順次に第１入力に接続して第
２入力と順次に比較するようにしてもよい。あるいは、
本発明の回路において、分圧回路が複数の所定比でもっ
て第１半導体温度センサーの出力電圧の分圧を出力し、
比較器がこの複数と同数存在して、複数の分圧をそれぞ
れの第１入力に接続して第２入力と同時に比較するよう
にしてもよい。本発明の回路において、処理回路は検出
した温度をディジタル信号として出力してもよい。本発
明の回路において、半導体基板はＰ型またはＮ型の導電
型であってよい。
【０００５】また、本発明によれば、第１および第２半
導体温度センサーを設け、これら第１および第２半導体
温度センサーに相異する定電流を供給し、これら第１お
よび第２半導体温度センサーの出力電圧比と温度との対
応関係を求め、この対応関係に基づいて温度を検出す
る、各ステップを備えた半導体温度検出方法が提供され
る。本発明の方法において、第１および第２半導体温度
センサーを設けるステップはさらに、同一の半導体基板
上でそれぞれ相異する段数のダーリントン接続されたバ
イポーラトランジスタを設ける、ステップを有してもよ
い。本発明の方法において、温度を検出するステップは
さらに、第１半導体温度センサーの出力電圧を所定比で
もって分圧し、分圧された前記第１半導体温度センサー
の出力電圧を第１入力として第２半導体温度センサーの
出力電圧を第２入力として比較し、この比較の結果と第
１および第２半導体温度センサーの出力電圧比と温度と
の対応関係とに基づいて温度を検出する、各ステップを
有してもよい。本発明の方法において、分圧するステッ
プはさらに、複数の所定比でもって分圧し、この複数の
分圧を順次に第１入力として第２入力と順次に比較す
る、各ステップを有してもよい。あるいは、本発明の方
法において、分圧するステップはさらに、複数の所定比
でもって分圧し、複数の分圧を同時に第１入力として第
２入力と同時に比較する、各ステップを有してもよい。
導体温度センサーを設け、これら第１および第２半導体
温度センサーに相異する定電流を供給し、これら第１お
よび第２半導体温度センサーの出力電圧比と温度との対
応関係を求め、この対応関係に基づいて温度を検出す
る、各ステップを備えた半導体温度検出方法が提供され
る。本発明の方法において、第１および第２半導体温度
センサーを設けるステップはさらに、同一の半導体基板
上でそれぞれ相異する段数のダーリントン接続されたバ
イポーラトランジスタを設ける、ステップを有してもよ
い。本発明の方法において、温度を検出するステップは
さらに、第１半導体温度センサーの出力電圧を所定比で
もって分圧し、分圧された前記第１半導体温度センサー
の出力電圧を第１入力として第２半導体温度センサーの
出力電圧を第２入力として比較し、この比較の結果と第
１および第２半導体温度センサーの出力電圧比と温度と
の対応関係とに基づいて温度を検出する、各ステップを
有してもよい。本発明の方法において、分圧するステッ
プはさらに、複数の所定比でもって分圧し、この複数の
分圧を順次に第１入力として第２入力と順次に比較す
る、各ステップを有してもよい。あるいは、本発明の方
法において、分圧するステップはさらに、複数の所定比
でもって分圧し、複数の分圧を同時に第１入力として第
２入力と同時に比較する、各ステップを有してもよい。
【０００６】本発明の２つの半導体温度センサーは、そ
れぞれダーリントン接続されたバイポーラ型トランジス
タ構成である。この２つの温度センサーの定電流源の電
流値は互いに異なる値に設定されている。従って、２つ
の温度センサーの出力電圧Ｖ１とＶ２は温度Ｔに対して
変化するがその温度係数は図１のグラフの様に差が現れ
る。温度Ｔに対する２つの出力電圧比Ｖ２／Ｖ１の変化
は、図２のグラフに示される様になる。この図２のグラ
フに示される様に電圧比Ｖ２／Ｖ１は温度依存性を有す
る。
れぞれダーリントン接続されたバイポーラ型トランジス
タ構成である。この２つの温度センサーの定電流源の電
流値は互いに異なる値に設定されている。従って、２つ
の温度センサーの出力電圧Ｖ１とＶ２は温度Ｔに対して
変化するがその温度係数は図１のグラフの様に差が現れ
る。温度Ｔに対する２つの出力電圧比Ｖ２／Ｖ１の変化
は、図２のグラフに示される様になる。この図２のグラ
フに示される様に電圧比Ｖ２／Ｖ１は温度依存性を有す
る。
【０００７】従って、それぞれの温度センサー出力電圧
Ｖ１とＶ２を比較して用いることにより温度検出が可能
になる。２つのセンサーは、同チップに同形状の素子か
ら構成して近距離に配置にすると、製造バラツキに対し
てそれぞれ同方向の特性変動を示すトラッキング効果が
あり、２つのセンサーの出力比Ｖ２／Ｖ１を取ると製造
バラツキを互いに打ち消しあい、製造バラツキの影響を
受け難い温度特性を示す。この出力比Ｖ２／Ｖ１が図２
のグラフである。
Ｖ１とＶ２を比較して用いることにより温度検出が可能
になる。２つのセンサーは、同チップに同形状の素子か
ら構成して近距離に配置にすると、製造バラツキに対し
てそれぞれ同方向の特性変動を示すトラッキング効果が
あり、２つのセンサーの出力比Ｖ２／Ｖ１を取ると製造
バラツキを互いに打ち消しあい、製造バラツキの影響を
受け難い温度特性を示す。この出力比Ｖ２／Ｖ１が図２
のグラフである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づき添付図面を参照して詳細に説明する。図３
は、本発明の一の実施例による温度検出回路の全体構成
を示す。この温度検出回路は２つの温度センサー１と２
および１つのＡＤ変換器３から構成されている。図４
は、温度センサー１の回路を示す。図４の温度センサー
１は従来技術として図１１において示されたものと同じ
である。この温度センサー１の回路はダーリントン接続
されたＮ段（ここでは３段）のＰＮＰ型バイポーラトラ
ンジスタＴｒとそれに定電流Ｉを供給するための定電流
源Ａとから構成されている。ダーリントン接続の最上段
のバイポーラトランジスタＴｒに定電流Ｉを供給するた
めに、一対のカレントミラー構成のトランジスタを用い
ている。一対のカレントミラー構成のトランジスタの一
方をダーリントン接続の最上段のバイポーラトランジス
タＴｒに接続し、他方を定電流源Ａに接続している。図
５は、温度センサー２の回路を示す。温度センサー１お
よび２の出力比Ｖ２／Ｖ１を大きくするために、温度セ
ンサー２の回路のダーリントン接続されたＰＮＰ型バイ
ポーラトランジスタＴｒをＮ−１段（ここでは２段）程
度にして温度センサー１のＮ段とは相異させてある。さ
らに、温度係数を変えるため、温度センサー２のダーリ
ントン接続の最上段のトランジスタＴｒにはセンサー１
に比較してｎ倍の定電流ｎｘＩを供給している。すなわ
ち、図５においては図４と同じカレントミラー構成のト
ランジスタが（ｎ＋１）個設けられてい。カレントミラ
ー構成のトランジスタの１つが定電流源Ａに、残りのｎ
個がダーリントン接続の最上段のトランジスタＴｒに並
列に接続されている。
例に基づき添付図面を参照して詳細に説明する。図３
は、本発明の一の実施例による温度検出回路の全体構成
を示す。この温度検出回路は２つの温度センサー１と２
および１つのＡＤ変換器３から構成されている。図４
は、温度センサー１の回路を示す。図４の温度センサー
１は従来技術として図１１において示されたものと同じ
である。この温度センサー１の回路はダーリントン接続
されたＮ段（ここでは３段）のＰＮＰ型バイポーラトラ
ンジスタＴｒとそれに定電流Ｉを供給するための定電流
源Ａとから構成されている。ダーリントン接続の最上段
のバイポーラトランジスタＴｒに定電流Ｉを供給するた
めに、一対のカレントミラー構成のトランジスタを用い
ている。一対のカレントミラー構成のトランジスタの一
方をダーリントン接続の最上段のバイポーラトランジス
タＴｒに接続し、他方を定電流源Ａに接続している。図
５は、温度センサー２の回路を示す。温度センサー１お
よび２の出力比Ｖ２／Ｖ１を大きくするために、温度セ
ンサー２の回路のダーリントン接続されたＰＮＰ型バイ
ポーラトランジスタＴｒをＮ−１段（ここでは２段）程
度にして温度センサー１のＮ段とは相異させてある。さ
らに、温度係数を変えるため、温度センサー２のダーリ
ントン接続の最上段のトランジスタＴｒにはセンサー１
に比較してｎ倍の定電流ｎｘＩを供給している。すなわ
ち、図５においては図４と同じカレントミラー構成のト
ランジスタが（ｎ＋１）個設けられてい。カレントミラ
ー構成のトランジスタの１つが定電流源Ａに、残りのｎ
個がダーリントン接続の最上段のトランジスタＴｒに並
列に接続されている。
【０００９】温度センサー１の回路はトランジスタ段数
がＮであり温度センサー２の回路の段数Ｎ−１よりも多
いために、温度センサー１の回路の出力電圧Ｖ１は、温
度センサー２の出力電圧Ｖ２に比較してより高い。ま
た、温度センサー１の回路の定電流値Ｉは温度センサー
２の回路の定電流値ｎｘＩよりも小さいために、温度セ
ンサー１の回路の１トランジスタ当たりの出力電圧の温
度変化すなわち温度係数の絶対値はより大きくなる。こ
の結果、温度センサー１と温度センサー２の出力Ｖ１と
Ｖ２の温度特性は図１のグラフに示される様になる。ま
た、温度センサー出力の比（温度センサー２の出力電圧
Ｖ２／温度センサー１の出力電圧Ｖ１）の温度特性は図
２のグラフに示される様になる。この図２のグラフに示
される温度センサーの出力比Ｖ２／Ｖ１は、前述したよ
うに製造バラツキの変動を受けにくい温度変化特性を有
する。従って、製造バラツキを補償するための製造後の
トリミング等の調整を行なわなくとも、高い温度検出精
度が可能となる。
がＮであり温度センサー２の回路の段数Ｎ−１よりも多
いために、温度センサー１の回路の出力電圧Ｖ１は、温
度センサー２の出力電圧Ｖ２に比較してより高い。ま
た、温度センサー１の回路の定電流値Ｉは温度センサー
２の回路の定電流値ｎｘＩよりも小さいために、温度セ
ンサー１の回路の１トランジスタ当たりの出力電圧の温
度変化すなわち温度係数の絶対値はより大きくなる。こ
の結果、温度センサー１と温度センサー２の出力Ｖ１と
Ｖ２の温度特性は図１のグラフに示される様になる。ま
た、温度センサー出力の比（温度センサー２の出力電圧
Ｖ２／温度センサー１の出力電圧Ｖ１）の温度特性は図
２のグラフに示される様になる。この図２のグラフに示
される温度センサーの出力比Ｖ２／Ｖ１は、前述したよ
うに製造バラツキの変動を受けにくい温度変化特性を有
する。従って、製造バラツキを補償するための製造後の
トリミング等の調整を行なわなくとも、高い温度検出精
度が可能となる。
【００１０】図６は、この実施例の温度検出回路に用い
られるＡＤ変換器３の構成を示す。温度センサー１の出
力Ｖ１側を抵抗に接続し、また、比較器Ｃを駆動するア
ンプａｍｐに接続している。このアンプａｍｐの出力と
接地ＧＮＤの間には複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…、
が直列に接続されていて、これら抵抗間には複数の抵抗
タップＡ１、Ａ２、Ａ３、…、が設けられている。この
タップからの温度センサー１の分圧出力が得られ、比較
器Ｃにおいて温度センサー２の出力Ｖ２と比較され、こ
の比較器Ｃの出力により処理回路Ｓが温度を検出してデ
ジタル化してデジタル信号Ｄを出力する。
られるＡＤ変換器３の構成を示す。温度センサー１の出
力Ｖ１側を抵抗に接続し、また、比較器Ｃを駆動するア
ンプａｍｐに接続している。このアンプａｍｐの出力と
接地ＧＮＤの間には複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…、
が直列に接続されていて、これら抵抗間には複数の抵抗
タップＡ１、Ａ２、Ａ３、…、が設けられている。この
タップからの温度センサー１の分圧出力が得られ、比較
器Ｃにおいて温度センサー２の出力Ｖ２と比較され、こ
の比較器Ｃの出力により処理回路Ｓが温度を検出してデ
ジタル化してデジタル信号Ｄを出力する。
【００１１】センサー１の分圧出力は抵抗タップＡ１、
Ａ２、Ａ３、…、から生成される。例えば、抵抗タップ
Ａ１から出力される分圧は、センサー１の出力Ｖ１にＡ
１の分圧比（１−Ｒ１／Ｒtotal）を乗じた値である。
ここで、Ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗値であり、Ｒtotalはア
ンプａｍｐと接地ＧＮＤ間の全抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、
…、の総計の抵抗値である。ｎ（ｎ＝１、２、３、…）
番目の抵抗タップＡｎ（図示しない）から出力される分
圧は、センサー１の出力Ｖ１にその分圧比（１−Ｒｎ／
Ｒtotal）を乗じた値である。ここで、Ｒｎは抵抗Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３、…、Ｒｎ（図示しない）の抵抗値の和
であり、Ｒtotalはアンプａｍｐと接地ＧＮＤ間の全抵
抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…、の総計の抵抗値である。図２
のグラフに温度Ｔに対するセンサー出力比Ｖ２／Ｖ１の
関係が示されている。この関係に基づいて、あらかじめ
検出したい温度範囲を所定数に分割し、個々の範囲内の
温度ｔの出力比αに等しい分圧比（１−Ｒｎ／
Ｒtotal）のタップＡｎを、検出したい温度範囲の分割
数だけ設けておく。そして、図６に示すように、比較器
Ｃを時分割的にその１つの入力をタップＡ１、Ａ２、Ａ
３、…、に順次接続させて、各タップＡｎからの出力Ｖ
１の所定比の分圧電圧と温度センサー２の出力Ｖ２の比
較を行う。
Ａ２、Ａ３、…、から生成される。例えば、抵抗タップ
Ａ１から出力される分圧は、センサー１の出力Ｖ１にＡ
１の分圧比（１−Ｒ１／Ｒtotal）を乗じた値である。
ここで、Ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗値であり、Ｒtotalはア
ンプａｍｐと接地ＧＮＤ間の全抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、
…、の総計の抵抗値である。ｎ（ｎ＝１、２、３、…）
番目の抵抗タップＡｎ（図示しない）から出力される分
圧は、センサー１の出力Ｖ１にその分圧比（１−Ｒｎ／
Ｒtotal）を乗じた値である。ここで、Ｒｎは抵抗Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３、…、Ｒｎ（図示しない）の抵抗値の和
であり、Ｒtotalはアンプａｍｐと接地ＧＮＤ間の全抵
抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…、の総計の抵抗値である。図２
のグラフに温度Ｔに対するセンサー出力比Ｖ２／Ｖ１の
関係が示されている。この関係に基づいて、あらかじめ
検出したい温度範囲を所定数に分割し、個々の範囲内の
温度ｔの出力比αに等しい分圧比（１−Ｒｎ／
Ｒtotal）のタップＡｎを、検出したい温度範囲の分割
数だけ設けておく。そして、図６に示すように、比較器
Ｃを時分割的にその１つの入力をタップＡ１、Ａ２、Ａ
３、…、に順次接続させて、各タップＡｎからの出力Ｖ
１の所定比の分圧電圧と温度センサー２の出力Ｖ２の比
較を行う。
【００１２】図６において、各タップＡ１、Ａ２、Ａ
３、…、を所定の時間間隔で順次に上から下へ（または
逆に下から上へ）と走査して行き、比較器Ｃの一方の入
力端子に各タップから所定の分圧比により分圧されたセ
ンサー１の出力Ｖ１を順次に供給して行く。比較器Ｃの
他方の入力端子にはセンサー２の出力Ｖ２を供給してお
く。このようにして走査して行き、分圧されたセンサー
１の出力Ｖ１がセンサー２の出力Ｖ２と同じになる所に
達すると、比較器Ｃの出力が反転する。例えば、比較器
Ｃの出力が正から負へまたは論理高から論理低へまたは
これらの逆方向に反転する。この時のタップＡｎの分圧
比と同じ出力比αに対応する温度ｔが図２のグラフの対
応関係から得られる。このようにして出力比αに対応す
る温度ｔを処理回路Ｓにより図２のグラフの関係に基づ
いて検出して、ディジタル信号Ｄとして出力する。
３、…、を所定の時間間隔で順次に上から下へ（または
逆に下から上へ）と走査して行き、比較器Ｃの一方の入
力端子に各タップから所定の分圧比により分圧されたセ
ンサー１の出力Ｖ１を順次に供給して行く。比較器Ｃの
他方の入力端子にはセンサー２の出力Ｖ２を供給してお
く。このようにして走査して行き、分圧されたセンサー
１の出力Ｖ１がセンサー２の出力Ｖ２と同じになる所に
達すると、比較器Ｃの出力が反転する。例えば、比較器
Ｃの出力が正から負へまたは論理高から論理低へまたは
これらの逆方向に反転する。この時のタップＡｎの分圧
比と同じ出力比αに対応する温度ｔが図２のグラフの対
応関係から得られる。このようにして出力比αに対応す
る温度ｔを処理回路Ｓにより図２のグラフの関係に基づ
いて検出して、ディジタル信号Ｄとして出力する。
【００１３】図７は、本発明の他の実施例によるＡＤ変
換器３の構成を示す。このＡＤ変換器では、検出したい
温度範囲の分割数に等しい数だけの複数の比較器Ｃ１、
Ｃ２、Ｃ３、…、を設けている。各比較器Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ３、…、の一方の入力端子には各抵抗タップＡ１、Ａ
２、Ａ３、…、からセンサー１の分圧された出力Ｖ１が
順に接続されている。各比較器Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、
の他方の入力端子にはセンサー２からの出力Ｖ２が接続
されている。各比較器Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、の出力端
子は処理回路Ｓに接続されている。この処理回路Ｓは各
比較器Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、の出力を同時に処理して
いる。
換器３の構成を示す。このＡＤ変換器では、検出したい
温度範囲の分割数に等しい数だけの複数の比較器Ｃ１、
Ｃ２、Ｃ３、…、を設けている。各比較器Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ３、…、の一方の入力端子には各抵抗タップＡ１、Ａ
２、Ａ３、…、からセンサー１の分圧された出力Ｖ１が
順に接続されている。各比較器Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、
の他方の入力端子にはセンサー２からの出力Ｖ２が接続
されている。各比較器Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、の出力端
子は処理回路Ｓに接続されている。この処理回路Ｓは各
比較器Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、の出力を同時に処理して
いる。
【００１４】処理回路Ｓは、複数の比較器Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ３、…、の出力中でその値が反転している所（例え
ば、正から負または２進値高から２進値低またはこれら
の逆へ）の比較器Ｃｎ（図示しない）を、その直前およ
び直後の比較器の出力値から見つける。この出力値が反
転している所の比較器Ｃｎは、センサー１の出力値Ｖ１
の分圧値とセンサー２の出力値Ｖ２とが一致している所
のタップＡｎに接続されていると解される。従って、あ
らかじめ図２に示されるグラフの対応関係に基づいて、
このタップＡｎの分圧比αに対応する温度ｔを検出した
温度とすることができる。処理回路Ｓは、複数の比較器
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、の出力を監視して、これらの比
較器の出力中でその値が反転している所の比較器Ｃｎを
検出し、その比較器Ｃｎに接続されているタップＡｎの
分圧比αに対応する温度ｔを検出する。処理回路Ｓは、
この検出された温度ｔを表すディジタル信号Ｄを出力す
る。図７のＡＤ変換器のその他の構成は図６と同じであ
るから同じ参照符号を付して説明を省略する。図７の実
施例では、複数の比較器を用いてセンサー１の出力電圧
Ｖ１の複数の分圧値とセンサー２の出力電圧Ｖ２を同時
的に比較しているから、順次に走査して比較する第１の
実施例よりも高速に温度検出ができる。
Ｃ３、…、の出力中でその値が反転している所（例え
ば、正から負または２進値高から２進値低またはこれら
の逆へ）の比較器Ｃｎ（図示しない）を、その直前およ
び直後の比較器の出力値から見つける。この出力値が反
転している所の比較器Ｃｎは、センサー１の出力値Ｖ１
の分圧値とセンサー２の出力値Ｖ２とが一致している所
のタップＡｎに接続されていると解される。従って、あ
らかじめ図２に示されるグラフの対応関係に基づいて、
このタップＡｎの分圧比αに対応する温度ｔを検出した
温度とすることができる。処理回路Ｓは、複数の比較器
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、の出力を監視して、これらの比
較器の出力中でその値が反転している所の比較器Ｃｎを
検出し、その比較器Ｃｎに接続されているタップＡｎの
分圧比αに対応する温度ｔを検出する。処理回路Ｓは、
この検出された温度ｔを表すディジタル信号Ｄを出力す
る。図７のＡＤ変換器のその他の構成は図６と同じであ
るから同じ参照符号を付して説明を省略する。図７の実
施例では、複数の比較器を用いてセンサー１の出力電圧
Ｖ１の複数の分圧値とセンサー２の出力電圧Ｖ２を同時
的に比較しているから、順次に走査して比較する第１の
実施例よりも高速に温度検出ができる。
【００１５】上述したように本発明の半導体温度検出回
路およびその方法においては、比較用の基準電圧として
温度センサー１の分圧した出力電圧Ｖ１を使用してい
る。この温度センサー１の出力電圧Ｖ１と温度センサー
２の出力電圧Ｖ２は、製造のバラツキにより同方向に特
性が変動するトラッキング効果を有する。このため、２
つの温度センサーの出力電圧比Ｖ２／Ｖ１を取ると製造
のバラツキが自動的に補償されて打消される。従って、
温度センサー自体のトリミング等の調整やトリミング等
の調整を要するような高精度の基準電圧源は本発明のＡ
Ｄ変換器の比較器には不要となる。
路およびその方法においては、比較用の基準電圧として
温度センサー１の分圧した出力電圧Ｖ１を使用してい
る。この温度センサー１の出力電圧Ｖ１と温度センサー
２の出力電圧Ｖ２は、製造のバラツキにより同方向に特
性が変動するトラッキング効果を有する。このため、２
つの温度センサーの出力電圧比Ｖ２／Ｖ１を取ると製造
のバラツキが自動的に補償されて打消される。従って、
温度センサー自体のトリミング等の調整やトリミング等
の調整を要するような高精度の基準電圧源は本発明のＡ
Ｄ変換器の比較器には不要となる。
【００１６】図８および図９は本発明のさらに別の実施
例を示すものである。図４から図７に示した前述の実施
例の温度センサーは、Ｐ型導電型基板を使用した時のＰ
ＮＰトランジスタで構成されていた。しかし、図８はＮ
型導電型基板を使用した時の温度センサー１に使用され
るＮＰＮトランジスタＴｒ’の３段ダーリントン接続構
成を示す。Ｎ型導電型基板を使用した時の温度センサー
２に使用されるＮＰＮトランジスタの２段ダーリントン
接続構成は、同様にして当業者には容易に構成できるか
ら、説明を省略する。図９にはこの実施例に使用される
ＡＤ変換器３の構成を示す。このＡＤ変換器３の比較器
Ｃの比較電圧用の分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、…、はＶＤＤと
温度センサー１の出力Ｖ１との間に設けられている。
例を示すものである。図４から図７に示した前述の実施
例の温度センサーは、Ｐ型導電型基板を使用した時のＰ
ＮＰトランジスタで構成されていた。しかし、図８はＮ
型導電型基板を使用した時の温度センサー１に使用され
るＮＰＮトランジスタＴｒ’の３段ダーリントン接続構
成を示す。Ｎ型導電型基板を使用した時の温度センサー
２に使用されるＮＰＮトランジスタの２段ダーリントン
接続構成は、同様にして当業者には容易に構成できるか
ら、説明を省略する。図９にはこの実施例に使用される
ＡＤ変換器３の構成を示す。このＡＤ変換器３の比較器
Ｃの比較電圧用の分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、…、はＶＤＤと
温度センサー１の出力Ｖ１との間に設けられている。
【００１７】なお、図４および図５に示した本発明の実
施例では、２つの温度センサー１と２はそれぞれトラン
ジスタが３段、２段のダーリントン接続構成としたが、
この段数に限定する必要は無く、２つの温度センサーの
トランジスタの段数を変えることも可能である。このよ
うに段数を変えると、２つの温度センサーの出力電圧比
も図２のグラフに示されるものと異なることになる。さ
らに、図６等に示す本発明の実施例では、ＡＤ変換方式
として比較方式で構成しているが、積分方式でも可能で
ある。例えば、二重積分型では、入力積分を温度センサ
ー１の出力で行ない、基準源積分を温度センサー２の出
力で行なえばよい。
施例では、２つの温度センサー１と２はそれぞれトラン
ジスタが３段、２段のダーリントン接続構成としたが、
この段数に限定する必要は無く、２つの温度センサーの
トランジスタの段数を変えることも可能である。このよ
うに段数を変えると、２つの温度センサーの出力電圧比
も図２のグラフに示されるものと異なることになる。さ
らに、図６等に示す本発明の実施例では、ＡＤ変換方式
として比較方式で構成しているが、積分方式でも可能で
ある。例えば、二重積分型では、入力積分を温度センサ
ー１の出力で行ない、基準源積分を温度センサー２の出
力で行なえばよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明の構成によれば、２つの温度セン
サーを組み合わせてその出力のトラッキング効果を利用
して、製造時のバラツキによる温度検出特性の変動を補
償している。このため、温度センサー自体のトリミング
等の調整やトリミング等の調整を必要とする高絶対精度
の基準電圧源回路が不要になり、製品の小面積化と低消
費電力化を図ることができ、さらに調整工程が省略でき
るから製造コストも低減できる。
サーを組み合わせてその出力のトラッキング効果を利用
して、製造時のバラツキによる温度検出特性の変動を補
償している。このため、温度センサー自体のトリミング
等の調整やトリミング等の調整を必要とする高絶対精度
の基準電圧源回路が不要になり、製品の小面積化と低消
費電力化を図ることができ、さらに調整工程が省略でき
るから製造コストも低減できる。
【図１】本発明の半導体温度検出方法およびその回路の
原理を説明するための２つの温度センサーの出力電圧と
温度の関係を示すグラフ。
原理を説明するための２つの温度センサーの出力電圧と
温度の関係を示すグラフ。
【図２】本発明の半導体温度検出方法およびその回路の
原理を説明するための２つの温度センサーの出力電圧比
と温度の関係を示すグラフ。
原理を説明するための２つの温度センサーの出力電圧比
と温度の関係を示すグラフ。
【図３】本発明の一実施形態の半導体温度検出回路の全
体構成を示すブロック図。
体構成を示すブロック図。
【図４】本発明の一実施形態の半導体温度検出回路の第
１温度センサーの回路図。
１温度センサーの回路図。
【図５】本発明の一実施形態の半導体温度検出回路の第
２温度センサーの回路図。
２温度センサーの回路図。
【図６】本発明の一実施形態の半導体温度検出回路のＡ
Ｄ変換器の回路図。
Ｄ変換器の回路図。
【図７】本発明の他の実施形態の半導体温度検出回路の
ＡＤ変換器の回路図。
ＡＤ変換器の回路図。
【図８】本発明の別の実施形態の半導体温度検出回路の
第１温度センサーの回路図。
第１温度センサーの回路図。
【図９】本発明の別の実施形態の半導体温度検出回路の
ＡＤ変換器の回路図。
ＡＤ変換器の回路図。
【図１０】従来の半導体温度検出回路の全体構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図１１】従来のダーリントン接続されたトランジスタ
温度センサーの回路図。
温度センサーの回路図。
【図１２】従来の半導体温度検出回路に使用されるＡＤ
変換器のブロック図。
変換器のブロック図。
１ 半導体温度センサー ２ 半導体温度センサー ３ ＡＤ変換器 Ａ１、Ａ２、Ａ３ 抵抗タップ Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 比較器 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 抵抗 Ｓ 処理回路 ａｍｐ アンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/082 Ｈ０３Ｂ 5/32 Ｆターム(参考） 2F056 JT06 JT08 5F038 AZ08 BB05 DF03 EZ20 5F082 AA21 BC03 BC08 FA02 5J079 AA04 BA02 CB07 FA02 FA05 FB02 FB05 FB31 FB38 FB48
Claims (12)
- 【請求項１】 第１および第２半導体温度センサーと、
前記第１および第２半導体温度センサーに相異する定電
流を供給する手段と、前記第１および第２半導体温度セ
ンサーの出力電圧比と温度との対応関係に基づいて温度
を検出する手段と、を備えた半導体温度検出回路。 - 【請求項２】 前記第１および第２半導体温度センサー
が、同一の半導体基板上で、相異する段数のダーリント
ン接続されたバイポーラトランジスタをそれぞれ有する
請求項１記載の半導体温度検出回路。 - 【請求項３】 前記温度を検出する手段が、前記第１半
導体温度センサーの出力電圧を所定比でもって分圧する
分圧回路と、前記分圧回路により分圧された前記第１半
導体温度センサーの出力電圧を第１入力として前記第２
半導体温度センサーの出力電圧を第２入力として入力す
る比較器と、前記比較器の出力と前記対応関係とに基づ
いて温度を検出する処理回路と、を有する請求項１また
は２記載の半導体温度検出回路。 - 【請求項４】 前記分圧回路が複数の前記所定比でもっ
て分圧を出力し、前記比較器が前記複数の前記分圧を順
次に前記第１入力に接続して前記第２入力と順次に比較
する請求項３記載の半導体温度検出回路。 - 【請求項５】 前記分圧回路が複数の前記所定比でもっ
て分圧を出力し、前記比較器が前記複数と同数存在して
前記複数の分圧をそれぞれの前記第１入力に接続して前
記第２入力と同時に比較する請求項３記載の半導体温度
検出回路。 - 【請求項６】 前記処理回路が、検出した温度をディジ
タル信号として出力する請求項３記載の半導体温度検出
回路。 - 【請求項７】 前記半導体基板が、Ｐ型またはＮ型の導
電型である請求項２乃至６のいずれかに記載の半導体温
度検出回路。 - 【請求項８】 第１および第２半導体温度センサーを設
け、前記第１および第２半導体温度センサーに相異する
定電流を供給し、前記第１および第２半導体温度センサ
ーの出力電圧比と温度の対応関係を求め、前記対応関係
に基づいて温度を検出する、各ステップを備えた半導体
温度検出方法。 - 【請求項９】 前記第１および第２半導体温度センサー
を設けるステップがさらに、同一の半導体基板上で相異
する段数のダーリントン接続されたバイポーラトランジ
スタをそれぞれ有する前記第１および第２半導体温度セ
ンサーを設けるステップを有する請求項８記載の半導体
温度検出方法。 - 【請求項１０】 前記温度を検出するステップがさら
に、前記第１半導体温度センサーの出力電圧を所定比で
もって分圧し、前記分圧された前記第１半導体温度セン
サーの出力電圧を第１入力として前記第２半導体温度セ
ンサーの出力電圧を第２入力として比較し、前記比較さ
れた結果と前記対応関係とに基づいて温度を検出する、
各ステップを有する請求項９記載の半導体温度検出方
法。 - 【請求項１１】 前記分圧するステップがさらに、複数
の前記所定比でもって分圧し、前記複数の分圧を順次に
前記第１入力として前記第２入力と順次に比較する、各
ステップを有する請求項１０記載の半導体温度検出方
法。 - 【請求項１２】 前記分圧するステップがさらに、複数
の前記所定比でもって分圧し、前記複数の分圧を同時に
前記第１入力として前記第２入力と同時に比較する、各
ステップを有する請求項１０記載の半導体温度検出方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000237104A JP2002048651A (ja) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | 半導体温度検出方法およびその回路 |
| US09/918,913 US6733174B2 (en) | 2000-08-04 | 2001-07-31 | Semiconductor temperature detecting method and its circuit |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000237104A JP2002048651A (ja) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | 半導体温度検出方法およびその回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002048651A true JP2002048651A (ja) | 2002-02-15 |
Family
ID=18729020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000237104A Pending JP2002048651A (ja) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | 半導体温度検出方法およびその回路 |
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