JP2009033059A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回路規模が小さく消費電力の小さな半導体装置を提供すること。
【解決手段】半導体装置は、温度変化に応じて内部抵抗が変化するセンサから出力された信号を所定の増幅率で増幅する増幅部と、センサの内部電流に応じて基準電流を生成するカレントミラー回路を有し、基準電流に応じた基準電圧を発生する基準電圧発生部と、増幅部からの出力電圧と基準電圧とを比較し、これら電圧の大小関係に応じて所定レベルの信号を出力する比較部と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】半導体装置は、温度変化に応じて内部抵抗が変化するセンサから出力された信号を所定の増幅率で増幅する増幅部と、センサの内部電流に応じて基準電流を生成するカレントミラー回路を有し、基準電流に応じた基準電圧を発生する基準電圧発生部と、増幅部からの出力電圧と基準電圧とを比較し、これら電圧の大小関係に応じて所定レベルの信号を出力する比較部と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、各種センサと共に使用される温度補償機能付きの半導体装置、並びに、当該半導体装置を有する携帯端末に関する。
各種センサと共に使用される信号処理用の集積回路(以下「IC」という。)は様々な電子機器で利用されている。例えば、磁気センサからの出力信号に応じてHレベル又はLレベルの信号を出力するICは、携帯電話の筐体の開閉を検知するために利用されている。
但し、センサからの出力信号は温度によって変化するため、センサからの出力信号を増幅及び演算して規定の感度で異なる信号を出力するICには、温度変化に影響を受けず常に規定の感度で信号を出力するための温度補償機能が設けられる(例えば、特許文献1参照)。
図15は、特許文献1に示された、センサ及び温度補償機能を有するセンサ信号処理回路を備えた半導体装置を示すブロック図である。図15に示すセンサ1は、その出力が絶対温度に対して1次関数的に変化するものである。これに対応して、基準電圧発生回路13は、絶対温度に対して1次関数的に変化する基準電圧Vhigh、Vlowを発生し、これを、シュミット・トリガ回路14がセンサ信号増幅回路12の出力信号の大きさと比較してオン・オフ出力するための基準電圧とした。センサ信号増幅回路12は、オフセット補償を行いながら、センサ1からの出力信号を温度依存性のない増幅率で増幅する。センサ信号処理回路2は、絶縁性基板に設けたシリコン薄膜を用いて形成した。従って、センサ1の出力について低温から高温の広い温度範囲に亘って高精度の温度補償ができ、もって高温下でも高精度かつ高信頼性の動作が実現できる。
携帯電話等の小型電子機器で用いられる部品は小型化が要求される。しかし、上記説明した半導体装置が備えるセンサ信号処理回路2は、バンドギャップリファレンス電圧生成回路8及び基準電圧発生回路13を有するため回路規模が大きい。その結果、半導体装置を構成するICチップの面積が増大し、部品の小型化を実現できない。
また、携帯電話等の携帯端末の電力源は電池であるため、半導体装置の消費電力は小さい方が好ましい。
本発明の目的は、回路規模が小さく消費電力の小さな半導体装置を提供することである。
本発明は、温度変化に応じて内部抵抗が変化するセンサから出力された信号を所定の増幅率で増幅する増幅部と、前記センサの内部電流に応じて基準電流を生成するカレントミラー回路を有し、前記基準電流に応じた基準電圧を発生する基準電圧発生部と、前記増幅部からの出力電圧と前記基準電圧とを比較し、これら電圧の大小関係に応じて所定レベルの信号を出力する比較部と、を備えた半導体装置を提供する。
上記半導体装置では、前記基準電圧発生部は、前記基準電流が流れる抵抗素子によって電源電圧から降圧された電圧を前記基準電圧として発生するとき、前記増幅部は、前記所定の増幅率を決定する2つの抵抗を含む差動増幅回路であり、前記2つの抵抗の各温度係数によって決定される前記所定の増幅率の温度係数が、前記抵抗素子の温度係数にマイナス1を乗算した値に等しい。
上記半導体装置は、当該半導体装置に電源電圧を供給する経路を開閉するスイッチ部を備え、前記スイッチ部は、定期的に所定の期間だけオンされる。
上記半導体装置では、前記増幅回路は、増幅信号を出力する非反転出力端子と、正負が反転した増幅信号を出力する反転出力端子と、を有し、前記非反転出力端子と前記比較部の入力端子との間には、前記基準電圧発生部が発生した前記基準電圧を前記非反転出力端子側に印加する基準電圧印加部が設けられている。
上記半導体装置では、前記基準電圧印加部は、前記基準電流によって充電される、出力電圧が前記基準電圧と同等のコンデンサであり、当該半導体装置は、前記コンデンサの充電時の経路と放電時の経路とを切り替える経路切替部を備え、前記充電時の経路と前記放電時の経路とが定期的に切り替えられる。
上記半導体装置は、前記センサを備える。
本発明は、上記半導体装置を備えた携帯端末を提供する。
本発明によれば、回路規模が小さく消費電力の小さな半導体装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の半導体装置を示すブロック図である。図1に示すように、第1の実施形態の半導体装置は、物理量を電気信号に変換して出力するセンサ1と、センサ1の出力信号を処理するための複数の構成要素から構成される信号処理回路とを備える。本実施形態の半導体装置は、望ましくは、センサ1と信号処理回路とがICチップ上に一体に組み込まれたモノリシックICにより実現される。
図1は、第1の実施形態の半導体装置を示すブロック図である。図1に示すように、第1の実施形態の半導体装置は、物理量を電気信号に変換して出力するセンサ1と、センサ1の出力信号を処理するための複数の構成要素から構成される信号処理回路とを備える。本実施形態の半導体装置は、望ましくは、センサ1と信号処理回路とがICチップ上に一体に組み込まれたモノリシックICにより実現される。
センサ1は、外部要因によって内部抵抗成分が変化する、磁気センサや温度センサ、湿度センサ、光センサ等である。本実施形態では、センサ1として、磁界に応じて異なる起電力を発生するホール素子(ホールセンサ)を例に説明する。センサ1には温度に依存しない一定の電源電圧Vccが印加され、外部の磁界が変化すると、出力端子3,4間に発生するホール起電力Vhが変化する。また、外部の磁界が変化すると、センサ1を流れる電流Isも変化する。
図1に示すように、センサ1の内部電流Isは、コレクタとベースがショートされ、エミッタが接地されたNPNバイポーラトランジスタ8のコレクタに供給される。センサ1の出力電流Isは、センサ1の抵抗値をRh、NPNバイポーラトランジスタ8のベース電圧(=コレクタ電圧)をVBとすると下式(1)で示される。
Is = (Vcc - VB)/Rh …(1)
NPNバイポーラトランジスタ8とNPNバイポーラトランジスタ9はカレントミラー回路を形成している。NPNバイポーラトランジスタ9のコレクタ電流は、NPNバイポーラトランジスタ8とNPNバイポーラトランジスタ9の素子数比率により決定される。NPNバイポーラトランジスタ8の素子数をn、NPNバイポーラトランジスタ9の素子数をmとすると、NPNバイポーラトランジスタ9のコレクタ電流Ismは下式(2)で示される。
Ism = (m/n)×Is …(2)
本実施形態では、NPNバイポーラトランジスタ9のコレクタに、抵抗値Rを有する抵抗7を介して電源電圧Vccが印加されている。このため、NPNバイポーラトランジスタ9のコレクタ電圧Vcは下式(3)で示される。
Vc = Vcc -(Ism×R) …(3)
センサ1の出力端子3は増幅回路5の反転入力端子(−側)に接続され、出力端子4は非反転入力端子(+側)に接続されている。このため、センサ1の出力端子3,4間に発生したホール起電力Vhは、増幅回路5に印加される。増幅回路5の出力電圧Voは、印加されたホール起電力Vhに応じて変化する。
本実施形態では、センサ1に磁界が印加されていない(Vh = 0)とき、増幅回路5の出力電圧VoがNPNバイポーラトランジスタ9のコレクタ電圧Vcになるように設定される。当該設定のためには、例えば、図2に示すコモンモードフィードバック回路が用いられる。なお、コモンモードフィードバック回路とは、2つの出力電圧の平均値が所定の値(コモン電圧)になるようにフィードバックをかける回路である。2つの出力電圧を検出するためには抵抗分圧器が用いられる。
図2は、コモンモードフィードバック回路を含む増幅回路の回路図である。図2に示すように、本実施形態の増幅回路5は、コモンモードフィードバック回路17及び2つの抵抗13を含む。増幅回路5の非反転入力端子14の入力電圧をVin+、反転入力端子15の入力電圧をVin−とし、コモンモードフィードバック回路17のコモンモード端子12に印加されるコモンモード電圧VCMをVcとすると、Vin+=Vin−時の増幅回路5の出力端子16からは、コモンモード電圧VCM(= Vc)と同電位の信号が出力される。すなわち、出力電圧Vo = VCM = Vcとなる。
なお、増幅回路5には、オフセットを打ち消すための回路が含まれていることが好ましい。
増幅回路5の増幅率をαとし、ホール起電力Vhが印加されているときの増幅回路5の出力電圧Voは下式(4)で示される。
Vo = (Vh × α) + Vc …(4)
比較器6は、基準電圧としてのNPNバイポーラトランジスタ9のコレクタ電圧Vcと増幅回路5の出力電圧Voを比較して、それらの大小関係に応じてHレベル又はLレベルの信号を出力する。比較器6は、例えば、Vo > VcのときHレベルの信号を出力し、Vo < VcのときLレベルの信号を出力する。比較器6は、急激な電源変動による雑音や、回路で発生する雑音、外乱雑音等により誤ったレベルの信号を出力する恐れがあるため、比較器6にヒステリシス機能を設けることにより誤出力を防止する構成が望ましい。
以下、本実施形態の半導体装置が有する温度補償機能について説明する。図3は、一般のダイオードのVBE温度特性を示す図である。NPNバイポーラトランジスタ8のコレクタ−ベース間はショートしているので、NPNバイポーラトランジスタ8のベース電圧VBの温度特性は、ダイオードのVBE温度特性と同じである。図3に示すように、ベース電圧VBの温度係数は約-1.8mV/℃である。NPNバイポーラトランジスタ8のベース電圧VBは、25℃のときのベース電圧をVBn、温度をTとすると、下式(5)で示される。
VB = VBn - 1.8mV/℃×(T - 25℃) …(5)
図4は、センサ1の温度特性の一例を示す図である。センサ1(ホール素子)の抵抗値Rhの温度特性は、ホール素子がP型シリコン基板上に形成されたN型領域に形成された場合には、例えば約6000ppm/℃である。センサ1の抵抗値Rhは、25℃のときの抵抗値をRhnとすると、下式(6)で示される。
Rh = Rhn×(1 + 6000ppm/℃×(T - 25℃)) …(6)
したがって、式(1)に示したセンサ1の内部電流Isは、下式(7)で示される。
Is = (Vcc - VB)/Rh
= (Vcc - VBn + 1.8m/℃×(T - 25℃))/(Rhn×(1 + 6000ppm/℃×(T - 25℃))) …(7)
= (Vcc - VBn + 1.8m/℃×(T - 25℃))/(Rhn×(1 + 6000ppm/℃×(T - 25℃))) …(7)
また、抵抗7の温度係数をβppm/℃、25℃のときの抵抗値をRnとすると、抵抗7の抵抗値Rhは、下式(8)で示される。
R = Rn×(1 + βppm/℃×(T - 25℃)) …(8)
したがって、式(3)に示したコレクタ電圧Vcは、式(2)、式(7)、式(8)から、下式(9)で示される。
Vc = Vcc - (Ism×R)
= Vcc - ((m/n)×(Vcc - VBn + 1.8m/℃×(T - 25℃))/(Rhn×(1 + 6000ppm/℃×(T - 25℃)))×Rn×(1 + βppm/℃×(T - 25℃)) …(9)
= Vcc - ((m/n)×(Vcc - VBn + 1.8m/℃×(T - 25℃))/(Rhn×(1 + 6000ppm/℃×(T - 25℃)))×Rn×(1 + βppm/℃×(T - 25℃)) …(9)
センサ1がホール素子の場合はある磁界が印加されることにより出力端子3、4間に生じるホール起電力Vhはセンサ1に流れる電流値Isに比例して、ホール係数をKh、N型層の厚さをd、磁界をBとすると、下式(10)で示される。
Vh= (Kh/d)×Is×B …(10)
式(10)において、Khはホール係数であり、nをキャリア濃度、qを電荷とするとKh=1/nqで示される。よって式(10)は下式(11)で示される。
Vh = (Is×B)×(1/nq)×1/d …(11)
一方、センサ1に流れる電流Isは、Rhをセンサ抵抗とすると、Is=(Vcc−VB)/Rh …(12)になる。Rhは導電率σと以下の関係にある。
Rh=(1/σ)×(L/(d×W)) …(13)
ここで、Lはセンサの長さ、Wはセンサの幅、導電率σはqとnと移動度μの積で示される(σ=qnμ)。
これにより、式(11)は式(12)と式(13)から、下式になる。
Vh=(Vcc−VB)×B×μ×W/L …(14)
Vhは増幅演算回路5によりα倍される。
よって、25℃時のVhをVhnとすると、Voは下式(15)で示される。
Vo=α×Vh=α×(Vcc−VB)×B×μ×W/L …(15)
ここで、基準電圧Vcは、Vc = Vcc-(Ism×R)であり、NPNバイポーラトランジスタ8とNPNバイポーラトランジスタ9の素子数比率を1とすると、Vc=Vcc−(Is×R)=Vcc−((Vcc - VB )/Rh)×Rになる。
Rhと移動度μはRh-1=μA(Aは、A=qndW/Lの定数で温度依存性なし)の関係にあるので、Vc=Vcc−((Vcc−VB)×μA)×R …(16)になる。
ここで、式(15)のVo、式(16)のVcにおいてVcc-VBとμの積の項があるが、Vcc-VBとμの温度依存性は互いにキャンセル可能である。
ここで、抵抗7の温度係数βが小さいものを用いることで、0が好ましい。抵抗7の温度係数βを0とすると、NPNバイポーラトランジスタ8とNPNバイポーラトランジスタ9の素子数比率を1とすると、増幅演算回路5の出力電圧Voの温度依存は同一特性になる。よって、センサ1にある磁界を印加して得られるホール起電力が温度に依存しても、比較器の出力は常に一定の磁界が印加されたときに、所望の信号(High・Low)を出力することが実現できる。
式(9)から、例えば抵抗7の温度係数βが1000ppm/℃であると、その基準電圧Vcと出力電圧Voの温度特性は抵抗7の温度係数1000ppm/℃になる。出力電圧Voは温度依存しない構成であると、その出力電圧Voと基準電圧Vcの温度特性差は1000ppm/℃の温度依存性を持つことになり、温度補償を完全には行うことができない。
図5は、増幅回路5の回路図である。図5に示すように、増幅回路5は、オペアンプ19と抵抗R1,R2とから形成された差動増幅回路である。増幅回路5には、オペアンプ19の出力から反転入力への負帰還ループが形成され、当該ループ中に抵抗R1が設けられている。また、オペアンプ19の反転入力端子は抵抗R2を介して接地されている。
オペアンプ19単体の増幅率が充分に大きい場合、入力端子18の入力電圧をVin、出力端子20の出力電圧をVout、接地端子電圧Vbとすると、これら電圧の関係は下式(17)で示される。
Vout = Vin + (R1/R2)Vin - (R1/R2)×Vb …(17)
上記式(17)より、増幅回路5の増幅率はR1/R2であるため、例えば、図6に示すように、抵抗R1の温度係数を-500ppm/℃、抵抗R2の温度係数を500ppm/℃とすると、増幅回路5の増幅率の温度係数は-1000ppm/℃になる。式(11)に示すように、増幅回路5の出力電圧Voは増幅率αに比例するため、増幅率αの温度係数が1000ppm/℃であれば、出力電圧Voの温度係数は-2000ppm/℃となる。一方、抵抗7の温度係数が1000ppm/℃のとき、式(9)より、基準電圧Vcの温度係数は-2000ppm/℃となる。
このように、比較器6の2つの入力電圧の温度係数が同じであるため、抵抗7の温度係数が0ではない場合であっても温度依存性のない半導体装置を実現できる。すなわち、抵抗7の温度係数に応じて、増幅回路5の抵抗R1,R2として適当な温度係数の抵抗を選択し、増幅回路5の増幅率の温度係数を調整する。なお、適当な温度係数の抵抗R1,R2とは、「抵抗R1の温度係数−抵抗R2の温度係数」が「抵抗7の温度係数β×-1」に等しい関係を満たす抵抗である。増幅回路5の増幅率の温度係数を調整することで、抵抗7の温度係数に応じた温度補償を行うことできる。
以上説明したように、広い温度範囲に亘って高精度の温度補償機能を有する本実施形態の半導体装置には、図15に示した半導体装置が備えるバンドギャップリファレンス回路が設けられていない。このため、回路規模を小さくでき、これに伴い低消費電力を実現できる。
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、センサ1としてホール素子を例に説明したが、第2の実施形態では、センサ1がcds光導電セルを用いたブリッジ回路の光センサである場合について説明する。cds光導電セルは、輝度に応じて抵抗値が変化する特長を有する(図8参照)。図7に示す光センサ30は、第2の実施形態のセンサ1の具体例である。光センサ30では、cds光導電セル24と抵抗29は直列接続され、cds光導電セル24と抵抗29は直列接続は2個あり、各々、cds光導電セル24と抵抗29側が端子27に接続され、一方は端子28に接続される。また、cds光導電セル24と抵抗29間を各々、端子25及び端子26とする。
第1の実施形態では、センサ1としてホール素子を例に説明したが、第2の実施形態では、センサ1がcds光導電セルを用いたブリッジ回路の光センサである場合について説明する。cds光導電セルは、輝度に応じて抵抗値が変化する特長を有する(図8参照)。図7に示す光センサ30は、第2の実施形態のセンサ1の具体例である。光センサ30では、cds光導電セル24と抵抗29は直列接続され、cds光導電セル24と抵抗29は直列接続は2個あり、各々、cds光導電セル24と抵抗29側が端子27に接続され、一方は端子28に接続される。また、cds光導電セル24と抵抗29間を各々、端子25及び端子26とする。
端子27からは電源電圧Vccが供給され、端子28はNPNバイポーラトランジスタ8のコレクタ及びベースに接続する。端子25及び26はセンサ端子3及び4に接続される。
以下、センサ1として図7に示した光センサ30を用いた場合の半導体装置について、図1を参照して説明する。図8に示すように、輝度L1のとき、cds光導電セル24の抵抗値がR1=4kΩであり、抵抗29が1kΩであり、Vcc=2.6V、VB=0.6Vとすると、式(1)により、光センサ30に流れる電流Isは(2.6 - 0.6)/2.5kΩ = 0.8mAになる。
NPNバイポーラトランジスタ8の素子数をn、NPNバイポーラトランジスタ9の素子数mを各々1とすると、式(2)により、NPNバイポーラトランジスタ9のコレクタ電流IsmはIsに等しい。したがって、NPNバイポーラトランジスタ9のコレクタ電圧(基準電圧)Vcは、抵抗7の抵抗値Rを1kΩとすると、式(3)より、Vc = 2.6 - (0.8mA×1kΩ) = 1.8Vになる。
この状態での端子3(端子25)及び端子4(端子26)間の電圧Vhは、3×(Vcc - VB)/5 = 1.2Vであり、増幅回路5の増幅率を1.5以上に設定しておくことで、基準電圧Vcよりも増幅回路5の出力電圧Voが大きくなり(Vo > Vc)、比較器6はHレベルの信号を出力する。
また、輝度L2のとき、cds光導電セル24の抵抗値がR2=3kΩであり、抵抗29が1kΩであり、Vcc=2.6V、VB=0.6Vとすると、式(1)により、光センサ30に流れる電流Isは(2.6 - 0.6)/2kΩ=1.0mAになり、基準電圧Vcは2.6 - (1.0mA×1kΩ) = 1.6Vになる。この状態での端子3(端子25)及び端子4(端子26)間の電圧Vhは、2×(Vcc - VB)/4 = 1.0Vであり、増幅回路5の増幅率を1.5に設定しておくことで、基準電圧Vcが増幅回路5の出力電圧Voよりも大きくなり(Vo < Vc)、比較器6はLレベルの信号を出力する。このように、比較器6の出力レベルは、輝度に応じて異なる。
以上説明したように、本実施形態の半導体装置は、センサ1としてcds光導電セルを用いたブリッジ回路の光センサを用いたときにも所望の動作を行い、第1の実施形態の半導体装置と同様な効果を奏する。
(第3の実施形態)
図9は、第3の実施形態の半導体装置を示すブロック図である。なお、図9において、図1と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。
図9は、第3の実施形態の半導体装置を示すブロック図である。なお、図9において、図1と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。
図9に示すように、第3の実施形態の半導体装置も、物理量を電気信号に変換して出力するセンサ1と、センサ1の出力信号を処理するための複数の構成要素から構成される信号処理回路とを備える。本実施形態の半導体装置は、望ましくは、センサ1と信号処理回路とがICチップ上に一体に組み込まれたモノリシックICにより実現される。
第1の実施形態と同様に、センサ1がホール素子の場合、センサ1に磁界が印加されると出力端子3,4間にホール起電力Vhが生じる。増幅回路5の増幅率αは、第1の実施形態と同様である。本実施形態の半導体装置が備える増幅回路30の出力は2つ(Vo+,Vo−)あり、各出力電圧とホール起電力Vhとの関係は下式(18)で示される。
Vo+ - Vo− = α×Vh …(18)
本実施形態の半導体装置には、スイッチφ1及びスイッチφ2の開閉動作を行うためのクロック生成回路33が設けられている。スイッチφ1及びスイッチφ2はMOSトランジスタで構成され、一般にはMOSトランジスタのゲート電圧を制御することによって開閉動作される。また、コンデンサ31が抵抗7と並列に設けられている。コンデンサ31は、抵抗7の入出力間に発生する差電圧Vcを検出するために用いられ、NPNバイポーラトランジスタ9のコレクタ電流Ismによって充電され、出力電圧は第1の実施形態で説明した基準電圧Vcと同等である。
図10は、クロック生成回路33により生成されるスイッチ開閉のタイミングを示す図である。図10に示すように、クロック生成回路33は、スイッチφ1の開閉と、スイッチφ2の開閉が逆となるよう制御する。図11(a)は、スイッチφ1が閉状態、スイッチφ2が開状態のときの等価回路を示す図である。図11(a)に示す状態では、コンデンサ31は、NPNバイポーラトランジスタ9のコレクタ電流Ismによって充電される。図11(b)は、スイッチφ1が開状態、スイッチφ2が閉状態のときの等価回路を示す図である。図11(b)に示す状態では、コンデンサ31は、第1の実施形態で説明した基準電圧と同等の抵抗7の差電圧Vcで放電する。
図11(b)に示す状態のとき、比較器6に入力される2つの信号の各電圧は、コンデンサ31のプラスに帯電した側が増幅回路30の非反転出力端子側に接続されているため、Vo+-VcとVo−である。なお、コンデンサ31は、増幅回路30の反転出力端子側に接続するよう設けられても良い。この場合、比較器6に入力される2つの信号の各電圧は、Vo−-VcとVo+である。
図11(b)に示す状態のとき、比較器6は、Vo+−VcとVo−を比較して、それらの大小関係に応じてHレベル又はLレベルの信号を出力する。比較器6は、例えば、Vo+−Vc > Vo−のときHレベルの信号を出力し、Vo+−Vc < Vo−のときLレベルの信号を出力する。
以下、本実施形態の半導体装置が有する温度補償機能について説明する。
図11(a)に示す、スイッチφ1が開状態、スイッチφ2が閉状態のときの抵抗7の差電圧Vcは、下式(19)で示される。
図11(a)に示す、スイッチφ1が開状態、スイッチφ2が閉状態のときの抵抗7の差電圧Vcは、下式(19)で示される。
Vc = R×Ism …(19)
式(5)から式(11)によると、抵抗7の温度係数βが0とし、NPNバイポーラトランジスタ8とNPNバイポーラトランジスタ9の素子数比率を1とすると、差電圧Vcの温度係数は3000ppm/℃になる。一方、増幅回路5の出力電圧差「Vo+−Vo−」の温度係数は3000ppm/℃である。このため、比較器6の入力電圧「Vo+- Vc」と「Vo−」は互いに温度依存しない。したがって、温度依存性のない半導体装置を実現できる。なお、抵抗7の温度係数βが0ではないときには、第1の実施形態で説明したように増幅回路30の増幅率の温度係数を調整することで、温度依存性のない半導体装置を実現することができる。
なお、上記説明した第1〜第3の実施形態の半導体装置に供給される電源電圧Vccは、所定の周期毎に短時間供給されても良い。この場合、図12に示すように、電源電圧Vccが供給される経路を開閉するスイッチφ3と、スイッチφ3のオンオフ動作を制御するスイッチング制御部51とが半導体装置に設けられる。スイッチング制御部51は、例えば、60m秒毎に10m秒間だけスイッチφ3をオンし(経路を閉じ)て、半導体装置に電源電圧Vccを供給する。なお、スイッチング制御部51は、半導体装置の外部に設けられても良い。このように、半導体装置を定期的に短時間だけ動作させることによって消費電力をさらに低くできる。
また、上記実施形態の半導体装置が備えるNPNバイポーラトランジスタ8及びNPNバイポーラトランジスタ9は、PNPバイポーラトランジスタであっても良い。この場合、PNPバイポーラトランジスタは、センサ1や抵抗7よりも電源電圧Vccが印加される電源端子側に設けられる。
また、NPNバイポーラトランジスタ8及びNPNバイポーラトランジスタ9は、NMOSトランジスタであっても良い。
さらに、NPNバイポーラトランジスタ8及びNPNバイポーラトランジスタ9は、PMOSトランジスタであっても良い。この場合も、PNPバイポーラトランジスタと同様に、PMOSトランジスタは、センサ1や抵抗7よりも電源端子側に設けられる。
(第4の実施形態)
上記説明した実施形態の半導体装置が備えるセンサ1が磁気センサである場合、当該半導体装置と磁石を用いて、磁石に対する半導体装置の移動、又は半導体装置に対する磁石の移動を検知することができる。当該半導体装置及び磁石は、例えば、折りたたみ型の携帯電話に設けられ、半導体装置は筐体の開閉を検知する。
上記説明した実施形態の半導体装置が備えるセンサ1が磁気センサである場合、当該半導体装置と磁石を用いて、磁石に対する半導体装置の移動、又は半導体装置に対する磁石の移動を検知することができる。当該半導体装置及び磁石は、例えば、折りたたみ型の携帯電話に設けられ、半導体装置は筐体の開閉を検知する。
図13は、折りたたみ型携帯電話が閉状態であるときの正面図(a)及び側面図(b)を示す。また、図14は、折りたたみ型携帯電話が開状態であるときの正面図(a)及び側面図(b)を示す。図13及び図14に示す携帯電話は、ヒンジ部38を中心として、ディスプレイ39及びサブディスプレイ35を有する第1の筐体34と、スイッチ部40を有する第2の筐体37とを備える。
当該携帯電話には、開閉方向にSNと着磁された磁石36を第1の筐体34に配置し、第2の筐体37の磁石36に対向する位置に半導体装置39を配置する。図13に示す閉状態では、半導体装置39は磁石36に近いため強磁界を受け、半導体装置39はHレベルの信号を出力する。一方、図14に示す開状態では、半導体装置39は磁石36から遠いため弱磁界を受け、半導体装置39はLレベルの信号を出力する。
このように、半導体装置39と磁石36の位置関係に応じて半導体装置39の出力レベルが変化するため、折りたたみ型携帯電話の開閉状態が検知され得る。
本発明に係る半導体装置は、回路規模が小さく消費電力の小さな、各種センサと共に使用される温度補償機能付きの半導体装置等として有用である。
1 センサ
3,4 出力端子
5,30 増幅回路
6 比較器
7 抵抗
8,9 NPNバイポーラトランジスタ
13 抵抗
17 コモンモードフィードバック回路
19 オペアンプ
R1,R2 抵抗
30 光センサ
31 コンデンサ
φ1,φ2 スイッチ
33 クロック生成回路
φ3 スイッチ
51 スイッチング制御部
3,4 出力端子
5,30 増幅回路
6 比較器
7 抵抗
8,9 NPNバイポーラトランジスタ
13 抵抗
17 コモンモードフィードバック回路
19 オペアンプ
R1,R2 抵抗
30 光センサ
31 コンデンサ
φ1,φ2 スイッチ
33 クロック生成回路
φ3 スイッチ
51 スイッチング制御部
Claims (7)
- 温度変化に応じて内部抵抗が変化するセンサから出力された信号を所定の増幅率で増幅する増幅部と、
前記センサの内部電流に応じて基準電流を生成するカレントミラー回路を有し、前記基準電流に応じた基準電圧を発生する基準電圧発生部と、
前記増幅部からの出力電圧と前記基準電圧とを比較し、これら電圧の大小関係に応じて所定レベルの信号を出力する比較部と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置であって、
前記基準電圧発生部は、前記基準電流が流れる抵抗素子によって電源電圧から降圧された電圧を前記基準電圧として発生するとき、
前記増幅部は、前記所定の増幅率を決定する2つの抵抗を含む差動増幅回路であり、
前記2つの抵抗の各温度係数によって決定される前記所定の増幅率の温度係数が、前記抵抗素子の温度係数にマイナス1を乗算した値に等しいことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置であって、
当該半導体装置に電源電圧を供給する経路を開閉するスイッチ部を備え、
前記スイッチ部は、定期的に所定の期間だけオンされることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置であって、
前記増幅回路は、増幅信号を出力する非反転出力端子と、正負が反転した増幅信号を出力する反転出力端子と、を有し、
前記非反転出力端子と前記比較部の入力端子との間には、前記基準電圧発生部が発生した前記基準電圧を前記非反転出力端子側に印加する基準電圧印加部が設けられたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置であって、
前記基準電圧印加部は、前記基準電流によって充電される、出力電圧が前記基準電圧と同等のコンデンサであり、
当該半導体装置は、前記コンデンサの充電時の経路と放電時の経路とを切り替える経路切替部を備え、
前記充電時の経路と前記放電時の経路とが定期的に切り替えられることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置であって、
前記センサを備えたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする携帯端末。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007198011A JP2009033059A (ja) | 2007-07-30 | 2007-07-30 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009033059A true JP2009033059A (ja) | 2009-02-12 |
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ID=40403208
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JP2007198011A Withdrawn JP2009033059A (ja) | 2007-07-30 | 2007-07-30 | 半導体装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2009033059A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITVA20100083A1 (it) * | 2010-11-11 | 2012-05-12 | St Microelectronics Srl | Trasduttore temperatura-corrente |
-
2007
- 2007-07-30 JP JP2007198011A patent/JP2009033059A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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ITVA20100083A1 (it) * | 2010-11-11 | 2012-05-12 | St Microelectronics Srl | Trasduttore temperatura-corrente |
US8556506B2 (en) | 2010-11-11 | 2013-10-15 | Stmicroelectronics S.R.L. | Temperature-current transducer |
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