JP2006284244A - 温度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度センサを別途準備する必要がなくなることからデバイスの実装面積を増大させずに済み、かつ余分な電力を消費せずにデバイスの内部温度が測定できる温度測定装置を得る。
【解決手段】 温度測定の対象となるデバイス１と、このデバイス１に設けられデバイス１を制御するデバイス制御部５と、デバイス１へ動作電流を供給する電源生成部３と、デバイス１の消費する電流を検出する電流検出部１１とを有し、デバイス１の停止状態での電流を電流検出部１１によって検出し、その検出結果をデバイス制御部５に通知するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置（デバイス）の内部温度を測定する温度測定装置に関する。

近年、特に携帯電話等の情報端末においては、多機能化による動作速度の高速化と共に端末の小型化が進んでいる。そのため、端末の温度上昇が避けられない状態にある。
このことから、情報端末等のデバイスでは、極度の温度上昇を防ぐために動作周波数の制御等を行い、温度上昇を抑制することが行われている。

ところで、従来、デバイスの内部温度を測定するには、熱伝対や半導体センサ等の温度測定センサをデバイス表面に密着させて外部から温度を測定し、その計測値から内部温度を算出していた。

例えば、図５に示すように、対象となるデバイス１と、電源生成部３と、デバイス制御部５とを含んだ装置７において、温度センサ９を対象となるデバイス１の近辺に実装し、温度検出部１１を通して温度情報を読み出す。ここで温度センサ９としては、サーミスター等が一般的に用いられていた。
サーミスターは、温度特性により抵抗値が変化するので、温度検出部１１によりその抵抗値を読み取ることで、デバイス内の温度を相対的に検出することができた。

しかしながら、上記した従来の温度情報を得る手段は、温度検出を行う場所近辺に温度センサを実装する必要があるため、温度センサを別途準備しなければならず、製品価格が高くなるとともに、実装面積を増やすことになり、端末の小型化にも反した。
また、温度センサに電流を流して抵抗値を読み取るため、余分な電力を費やさなければならない問題もあった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、温度センサを別途準備する必要がなくなることからデバイスの実装面積を増大させずに済み、かつ、余分な電力を消費せずにデバイスの内部温度が測定できる温度測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る温度測定装置は、温度測定の対象となるデバイスと、該デバイスに設けられ該デバイスを制御するデバイス制御部と、前記デバイスへ動作電流を供給する電源生成部と、前記デバイスの消費する電流を検出する電流検出部とを有し、前記デバイスの停止状態での電流を前記電流検出部によって検出し、該検出結果を前記デバイス制御部に通知することを特徴とした。

この温度測定装置では、半導体デバイスのプロセスの微細化に伴い、リーク電流に対して温度が高くなる特性を有している。デバイスは、リーク電流と温度とに、指数関数的な関係を有し、問題となる温度領域に到達したときに、温度上昇に伴う電流値が大きな差で得られる。つまり、電流が容易、かつ正確に検出できる。このように、リーク電流に対する温度特性が大きくなっていることを利用し、デバイスにて停止時に定常的にリークしている電流（低電流状態での電流）を検出することで、対象となるデバイスの温度を測定する。

すなわち、対象となるデバイスの電源にて消費されているリーク電流を測り、デバイスの停止状態での電流を検出することで温度を測定する。そして、その検出結果をデバイス制御部に通知することで、デバイスへの電源供給を調整する制御を可能としている。

また、本発明に係る温度測定装置は、温度測定の対象となるデバイスと、該デバイスに設けられ該デバイスを制御するデバイス制御部と、前記デバイスへ動作電流を供給する電源生成部と、前記デバイスの消費する電流を検出する電流検出部とを有し、前記デバイスの停止状態での電流を前記電流検出部によって検出し、該検出結果を温度値変換部によって相当する温度へと変換し、該変換結果を前記デバイス制御部に通知することを特徴とした。

この温度測定装置では、対象となるデバイスが低電流状態で、電源生成部から電源供給されている際に、消費されている電流値が電流検出部によって検出される。この電流値が温度値変換部にて温度値に変換され（電流値・温度値のテーブル変換がなされ）、デバイス制御部に通知される。この場合、電流値と温度値との関係を予め変換テーブルに記憶させておくことが可能となる。
したがって、直接温度情報がデバイス制御部へ通知されるので、デバイス制御部にて変換が要らない。これにより、ある一定温度にてデバイスへの電源供給を調整する制御が可能となる。

さらに、本発明に係る温度測定装置は、温度測定の対象となるデバイスと、該デバイスに設けられ該デバイスを制御するデバイス制御部と、前記デバイスへ動作電流を供給する電源生成部と、前記デバイスの消費する電流を検出する電流検出部とを有し、前記デバイスの停止状態での電流を前記電流検出部によって検出し、該検出結果を比較部によって閾値と比較し、該比較結果を前記デバイス制御部に通知することを特徴とした。

この温度測定装置では、対象となるデバイスが低電流状態で、電源生成部から電源供給されている際に、消費されている電流値が電流検出部によって検出される。この電流値が比較部にて設定された閾値と比較され、その比較結果より設定温度より高いか否かが検出される。したがって、比較結果がデバイス制御部へ通知され、これにより、比較結果（ある一定温度）にてデバイスへの電源供給を調整する制御が可能となる。
また、デバイス制御部に通知する情報が、閾値との比較結果で済むため、電流値・温度値のテーブル変換を行う必要がなく、情報通知構成の簡略化が可能となる。

本発明に係る温度測定装置によれば、対象となるデバイスの電源にて消費されているリーク電流を測り、デバイスの停止状態での電流を検出し、温度を測定することができ、その検出結果をデバイス制御部に通知するので、温度測定用のセンサを別途、デバイス近辺に追加実装せずに済み、実装面積を小さく抑えることができる。

また、既に消費されているリーク電流を測定するので、従来のように抵抗値を読み取るために余分な電流を温度センサ等に流して消費する必要もなくなる。
さらに、複数のデバイスの温度を測定する場合であっても、リーク電流を測定する手段を共有できるので、回路規模を増大させることなく、同一回路を用いて温度測定を可能にする利点がある。

以下、本発明に係る温度測定装置の好適な実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る温度測定装置の第１実施形態の構成を表すブロック図、図２は半導体デバイスのリーク電流と温度との相関を表すグラフである。
本実施形態による温度測定装置１００は、温度測定の対象となるデバイス１と、このデバイス１に設けられデバイス１を制御するデバイス制御部５と、デバイス１へ動作電流を供給する電源生成部３と、デバイス１の消費する電流を検出する電流検出部１１とを有している。電源生成部３は、温度測定の対象となるデバイス１に対して動作電源を供給し、デバイス制御部５によって動作制御されている。

電流検出部１１は、デバイス１の停止状態での電流を検出し、その検出結果をデバイス制御部５へと通知する。対象となるデバイス１が通常動作中は、動作周波数、若しくはデバイス１内部の動作状況によって、消費電流が異なるため、電流より温度を検出することはできない。

一方、デバイス１が低電流状態では、電源生成部３から電源供給されている場合、電流検出部１１によって消費されている電流の電流値が測定可能となる。この電流値をデバイス制御部５に通知し、デバイス制御部５にて温度への変換を行い、温度値を検出する。
デバイス１が低電流状態にある場合、その消費電流が温度による上昇によって顕著となり、電流値から温度の変換が可能となるためである。

すなわち、デバイス１の内部抵抗は、電源供給による内部温度の上昇に伴ってその抵抗値が下がるが、このとき内部抵抗値が下がっても、デバイス１の印加電圧は一定に定められているので、消費電流はデバイス１の発熱による抵抗値の減少に反比例して増加する。 その消費電流が電流検出部１１によって測定されることとなる。

この温度測定装置１００では、半導体デバイスのプロセスの微細化に伴い、図２に示すように、リーク電流に対して温度が高くなる特性（温度−電流特性）を有している。すなわち、デバイス１は、リーク電流と温度とに、指数関数的な関係を有している。このため、問題となる温度領域に到達したときに、温度上昇に伴う電流値が大きな差で得られることとなる。つまり、電流が容易、かつ正確に検出できる。このことを利用し、デバイス１にて停止時に定常的にリークしている電流（低電流状態での電流）を検出することで、対象となるデバイス１の温度を測定する。

このようにして温度測定装置１００では、対象となるデバイス１の電源にて消費されているリーク電流を測り、デバイス１の停止状態での電流を検出することで温度を測定する。
そして、その検出結果をデバイス制御部５に通知することで、デバイス１への電源供給を調整する制御を可能としている。

したがって、この温度測定装置１００によれば、対象となるデバイス１の電源にて消費されているリーク電流を測り、デバイス１の停止状態での電流を検出し、温度を測定することができ、その検出結果をデバイス制御部５に通知するので、温度測定用のセンサを別途、デバイス近辺に追加実装せずに済み、実装面積を小さく抑えることができる。

また、既に消費されているリーク電流を測定するので、従来のように抵抗値を読み取るために余分な電流を温度センサ等に流して消費する必要もなくなる。
さらに、複数のデバイス１の温度を測定する場合であっても、リーク電流を測定する手段を共有できるので、回路規模を増大させることなく、同一回路を用いて温度測定を可能にする利点がある。

次に、本発明に係る温度測定装置の第２実施形態を説明する。
図３は本発明に係る温度測定装置の第２実施形態の構成を表すブロック図である。なお、以下の実施形態において、図１に示した部位と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。

この第２実施形態による温度測定装置２００は、デバイス１の停止状態での電流を電流検出部１１によって検出し、その検出結果を、温度値変換部１３によって相当する温度へと変換し、その変換結果をデバイス制御部５に通知する。

したがって、この温度測定装置２００によれば、対象となるデバイス１が低電流状態で、電源生成部３から電源供給されている際に、消費されている電流値が電流検出部１１によって検出される。この電流値が温度値変換部１３にて温度値に変換され（電流値・温度値のテーブル変換がなされ）、デバイス制御部５に通知される。
この場合、電流値と温度値との関係を予め変換テーブルに記憶させておくことが可能となる。したがって、直接温度情報がデバイス制御部５へ通知されるので、デバイス制御部５にて変換が要らない。これにより、ある一定温度にてデバイスへの電源供給を調整する制御が可能となる。

次に、本発明に係る温度測定装置の第３実施形態を説明する。
図４は本発明に係る温度測定装置の第３実施形態の構成を表すブロック図である。
この第３実施形態による温度測定装置３００は、デバイス１の停止状態での電流を電流検出部１１によって検出し、その検出結果を温度値変換部１３によって相当する温度へと変換し、その検出結果を、比較部１５によって閾値と比較し、その比較結果をデバイス制御部５に通知する。なお、検出結果と閾値との比較には比較関数により決定される比較テーブルが用いられる。この比較関数は、座標上で比較カーブを形成することとなるが、そのカーブがヒステリシス（増減変化時に別経路を通る環状曲線）を構成するものであることが好ましい。

これにより、対象となるデバイス１が低電流状態で、電源生成部３から電源供給されている場合、電流検出部１１によって消費している電流値を測定する。この電流値を比較部１５にて設定された閾値との比較結果より設定温度より高いか否かを検出し、デバイス制御部５に通知する。

したがって、この温度測定装置３００によれば、対象となるデバイス１が低電流状態で、電源生成部３から電源供給されている際に、消費されている電流値が電流検出部１１によって検出される。この電流値が比較部にて設定された閾値と比較され、その比較結果より設定温度より高いか否かが検出される。
この比較結果がデバイス制御部５へ通知されることで、この比較結果（ある一定温度）に基づいてデバイス１への電源供給を調整する制御が可能となる。また、デバイス制御部５に通知する情報が、閾値との比較結果で済むため、電流値・温度値のテーブル変換を行う必要がなく、情報通知構成の簡略化が可能となる。さらに、閾値と比較する場合、その後の制御によっては閾値を往復して制御に発振の生じる可能性があるが、この実施形態の温度測定装置３００によれば、ヒステリシスを構成する比較関数を用いるので、制御発振を抑制することができる。

発熱要因となるデバイスの温度をそのデバイス近辺に追加部品を実装することなく測定することができ、電源のリーク電流を測定することによって無駄な消費電流を流すことなく温度を測定できる。

本発明に係る温度測定装置の第１実施形態の構成を表すブロック図である。 半導体デバイスのリーク電流と温度との相関を表すグラフである。 本発明に係る温度測定装置の第２実施形態の構成を表すブロック図である。 本発明に係る温度測定装置の第３実施形態の構成を表すブロック図である。 従来の温度測定装置の構成を表すブロック図である。

符号の説明

１ 半導体装置（デバイス）
３ 電源生成部
５ デバイス制御部
１１ 電流検出部
１３ 温度値変換部
１５ 比較部
１００，２００，３００ 温度測定装置

Claims (3)

1. 温度測定の対象となるデバイスと、該デバイスに設けられ該デバイスを制御するデバイス制御部と、前記デバイスへ動作電流を供給する電源生成部と、前記デバイスの消費する電流を検出する電流検出部とを有し、
   前記デバイスの停止状態での電流を前記電流検出部によって検出し、
   該検出結果を前記デバイス制御部に通知することを特徴とした温度測定装置。
2. 温度測定の対象となるデバイスと、該デバイスに設けられ該デバイスを制御するデバイス制御部と、前記デバイスへ動作電流を供給する電源生成部と、前記デバイスの消費する電流を検出する電流検出部とを有し、
   前記デバイスの停止状態での電流を前記電流検出部によって検出し、
   該検出結果を温度値変換部によって相当する温度へと変換し、
   該変換結果を前記デバイス制御部に通知することを特徴とした温度測定装置。
3. 温度測定の対象となるデバイスと、該デバイスに設けられ該デバイスを制御するデバイス制御部と、前記デバイスへ動作電流を供給する電源生成部と、前記デバイスの消費する電流を検出する電流検出部とを有し、
   前記デバイスの停止状態での電流を前記電流検出部によって検出し、
   該検出結果を比較部によって閾値と比較し、
   該比較結果を前記デバイス制御部に通知することを特徴とした温度測定装置。

Images