JP2010259066A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2010259066A
JP2010259066A JP2010080169A JP2010080169A JP2010259066A JP 2010259066 A JP2010259066 A JP 2010259066A JP 2010080169 A JP2010080169 A JP 2010080169A JP 2010080169 A JP2010080169 A JP 2010080169A JP 2010259066 A JP2010259066 A JP 2010259066A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
voltage
circuit
protection circuit
data carrier
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.)
Granted
Application number
JP2010080169A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5479185B2 (ja
JP2010259066A5 (ja
Inventor
Masafumi Fujita
雅史 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2010080169A priority Critical patent/JP5479185B2/ja
Publication of JP2010259066A publication Critical patent/JP2010259066A/ja
Publication of JP2010259066A5 publication Critical patent/JP2010259066A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5479185B2 publication Critical patent/JP5479185B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0723Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0701Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0701Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management
    • G06K19/0715Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management the arrangement including means to regulate power transfer to the integrated circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

【課題】リーダ/ライタと非接触データキャリアとの通信距離が大幅に変動しても、安定した動作を行う半導体装置を提供する。
【解決手段】非接触データキャリアに保護回路を設け、リーダ/ライタとの通信距離に応じて、保護回路の動作および非動作を切り替える。保護回路の動作および非動作が切り替わるポイント(動作点)を、保護回路の入力電圧の初期状態が低く、入力電圧が徐々に上昇する場合と、保護回路の入力電圧の初期状態が高く、入力電圧が徐々に下降する場合とで異ならせる。
【選択図】図4

Description

技術分野は、無線通信によりデータの送受信が可能な半導体装置に関する。
RFID(Radio Frequency IDentification)技術を用いた無線通信システムにおいて、リーダ/ライタから搬送波を送信して電磁誘導により非接触データキャリアに電力を供給し、搬送波の変調によりリーダ/ライタと非接触データキャリア間で通信が行われる。
リーダ/ライタより供給される電力は、リーダ/ライタのアンテナと、非接触データキャリアのアンテナとの距離により変化する。例えば、非接触データキャリアをリーダ/ライタに接触させた場合には、非接触データキャリアの内部素子に過大な電力が供給される。したがって、非接触データキャリアがリーダ/ライタからの信号を正確に復調できず、誤作動するという不具合が発生する。また、非接触データキャリアの内部素子が劣化もしくは破壊するおそれがある。
このような問題に対し、非接触データキャリアに過大な電力が供給された際にその内部素子を保護するための保護回路を、非接触データキャリアに設けることが知られている。
特許文献1では、リーダ/ライタと非接触データキャリアとの通信距離が大幅に変動しても、電力を安定的に供給できる電力電送システムおよびICカードが提案されている。
特開平10−145987号公報
しかしながら、非接触データキャリアに設けた保護回路の動作は、非接触データキャリアからリーダ/ライタへ送信する信号に影響を与えるため、非接触データキャリアとリーダ/ライタとの間の交信の妨げとなるという課題がある。
このような事情に鑑みて、リーダ/ライタと非接触データキャリアとの通信距離が大幅に変動しても、安定した通信を確保できる半導体装置を提供することを課題とする。
リーダ/ライタと非接触データキャリア間との通信距離に応じて、非接触データキャリアに設けた保護回路の動作および非動作を切り替えることを特徴とする。
すなわち、保護回路の動作および非動作が切り替わるポイント(動作点)を、保護回路の入力電圧が低い初期状態から徐々に上昇する場合と、保護回路の入力電圧が高い初期状態から徐々に下降する場合と、で異ならせることを特徴とする。
非接触データキャリアに設けた保護回路の動作および非動作を切り替えることにより、リーダ/ライタと非接触データキャリアとの通信距離が大幅に変動しても、安定した通信を確保することができる。その際、保護回路の入力電圧が徐々に上昇するかあるいは徐々に下降するかという保護回路の入力電圧の変化の方向によって、保護回路の動作点を変化させるため、安定した保護回路の動作が得られる。
また、リーダ/ライタと非接触データキャリアとの通信距離が極端に短い場合でも、非接触データキャリアが受ける過大な電力から、非接触データキャリアの内部素子を保護することができる。したがって、非接触データキャリアの電力に対する耐性の向上を図ることができる。その結果、非接触データキャリアの信頼性向上を図ることができる。
非接触データキャリアに設けた保護回路は、非接触データキャリアの内部回路による瞬間的な電力消費や、変調回路の動作に起因する微少な電圧変動から影響を受けにくいため、保護回路の動作および非動作の無意味な切り替わりを防止できる。そのため、リーダ/ライタと非接触データキャリアとの間において、安定した交信が可能となる。
非接触データキャリア全体のブロック図 (A)振幅変調波とパルス信号との関係を示したグラフおよび(B)直流電圧Vdcと電源電圧Vddとの関係を示したグラフ 非接触データキャリアがクロック生成回路を備える場合におけるブロック図 整流回路105および保護回路107の回路構成の一例を示す図 整流回路105の回路構成の他の一例を示す図 (A)直流電圧Vdcとトランジスタ408のゲート電位との関係を模式的に示した図および(B)直流電圧Vdcとスイッチ114におけるトランジスタ411のゲート電位との関係を模式的に示した図
(実施の形態)
(非接触データキャリア全体の構成について)
図1は、非接触データキャリア全体のブロック図の一例である。非接触データキャリア100は、論理回路101,アンテナ回路102,復調回路103,変調回路104,整流回路105,定電圧回路106および保護回路107を備えて構成される。
論理回路101は、例えば、受信したデータに基づいて応答信号を生成するなどの、機能的処理を行う。
アンテナ回路102は、リーダ/ライタ(図示せず)に対し、信号の送受信を行う。
ここで、アンテナ回路102は、アンテナ111および共振容量112を備えて構成される。アンテナ111は、その形状や巻き数によって、リーダ/ライタからの搬送波の受信能力が異なる。また、共振容量112は、アンテナ111、復調回路103、変調回路104、整流回路105および保護回路107との組み合わせによって、アンテナ回路102の共振周波数を、リーダ/ライタからの搬送波に最適化するために備えられる。
ただし、共振容量112を備えず、アンテナ111、復調回路103、変調回路104、整流回路105および保護回路107との組み合わせのみによって、アンテナ回路102の共振周波数を、リーダ/ライタからの搬送波に最適化することもできる。
復調回路103は、アンテナ回路102において受信された振幅変調波を復調することによってパルス信号を取り出し、これを論理回路101へ入力する。
図2(A)は、振幅変調波201とパルス信号202との関係を示したグラフである。図2(A)に示すように、振幅変調波201は、搬送波の振幅に変調を加えることによって、信号を重畳している。復調回路103は、搬送波の振幅に加えられた変調から、パルス信号202を取り出す。
変調回路104は、論理回路101から出力される応答信号に従って、リーダ/ライタから出力される搬送波を変調し、リーダ/ライタに応答信号を返信する。
整流回路105は、アンテナ回路102において受信された搬送波または振幅変調波を整流し、直流電圧Vdcを生成する。
定電圧回路106は、直流電圧Vdcから一定の電圧を生成し、生成した電圧を電源電圧Vddとして、論理回路101、復調回路103および変調回路104へ供給する。
図2(B)は、直流電圧Vdc211と電源電圧Vdd212との関係を示したグラフである。図2(B)に示すように、入力電力の小さい領域213においては、直流電圧Vdc211が低く、定電圧回路106は、直流電圧Vdc211と電源電圧Vdd212とが、ほぼ等しくなるように電圧を供給する。一方、入力電力がある一定の電力に達した領域214においては、アンテナ回路102において受信される搬送波または振幅変調波の上昇に伴い、直流電圧Vdc211が上昇するが、定電圧回路106は、一定の電源電圧212を供給する。
保護回路107は、内部回路への過電圧の印加を防止するため、電圧検出回路113およびスイッチ114を備えて構成される。電圧検出回路113は、整流回路105において生成された直流電圧Vdcが所望の電圧より高い場合、スイッチ114を導通状態にする信号を出力する。また、直流電圧Vdcが所望の電圧より低い場合、スイッチ114を非導通状態にする信号を出力する。
ところで、図1に示す非接触データキャリア100は、リーダ/ライタからの搬送波を、そのまま論理回路101の動作に必要なクロック信号CLKとして用いる場合に採用される。
一方、リーダ/ライタからの搬送波の周波数が、論理回路101の動作周波数より遅い場合や、数百MHzを超える場合などは、搬送波をそのままクロック信号CLKとして用いることができない。この場合、非接触データキャリア100として、図3に示すようにクロック生成回路301を備える構成を採用する。
クロック生成回路301が、一定の周波数のクロック信号CLKを安定して論理回路101に供給するには、クロック生成回路301に供給される電源電圧Vdd_CLKが安定していることが必要となる。電源電圧Vdd_CLKは、他の回路に供給される電源電圧Vddとは別に、定電圧回路106において生成される。
クロック生成回路301に供給される電源電圧は、他の回路に供給される電源電圧Vddと同一のものでも構わない。しかし、その場合は、他の回路が消費する電流によって、クロック生成回路301に供給される電圧が変動するおそれがある。
続いて、図4に基づいて、保護回路107の構成および動作について説明する。
図4は、図1における整流回路105および保護回路107の回路構成の一例を示す図である。
なお、図4に示す回路において、Nチャネル型トランジスタおよびPチャネル型トランジスタの双方が用いられている。以下、各トランジスタの導通状態または非導通状態を論ずる際には、しきい値電圧を上回るまたは下回る、と記載する。特に断りのない限り、しきい値電圧を上回る、とは、ゲート−ソース間の電圧の絶対値が、しきい値電圧の絶対値を上回ることを意味する。一方、しきい値電圧を下回る、とは、ゲート−ソース間の電圧の絶対値が、しきい値電圧の絶対値を下回ることを意味する。
整流回路105は、ダイオード接続されたトランジスタ401および容量402を備えて構成される。図4において、トランジスタ401および容量402は、半波整流回路を構成している。
ただし、整流回路105は、図4に示す構成に限られない。図5は、整流回路105の回路構成の他の一例を示す図である。図5において、整流回路105は、ダイオード接続されたトランジスタ501,502および容量503,504を備えており、半波整流回路を2段直列に接続した構成となっている。
このように整流回路105の回路構成は、半波整流回路をN段(Nは1以上の整数)直列に接続した構成を適用することができる。段数を増やすことによって、より高い直流電圧Vdcを生成可能となり、通信距離の向上が図れるが、電流供給能力は低下してしまう。そのため、整流回路105より後段の回路の消費電流に応じて最適な回路構成を使い分ける必要がある。
図4において、電圧検出回路113は、抵抗403,404およびトランジスタ405−407,408,409を備えて構成される。領域410内のトランジスタ405−407は、ダイオード接続されている。
領域410内のトランジスタ数Mは、1以上の整数であれば、任意の数にすることができる。領域410内のトランジスタ数Mを調節することによって、保護回路107の動作する電圧(動作点)を調整できる。保護回路107の動作する電圧を、非接触データキャリア100を構成する素子の耐圧にあわせて調節することによって、素子の劣化や破壊を防ぐことが可能となる。
スイッチ114は、トランジスタ411を備えて構成される。
アンテナ回路102の一端は、トランジスタ411のドレインまたはソースの一方と電気的に接続されている。また、アンテナ回路102の他端は、トランジスタ411のドレインまたはソースの他方と電気的に接続されている。
以下、保護回路107の動作について説明する。
アンテナ回路102が、リーダ/ライタから送信される搬送波を受信すると、電磁誘導により交流電圧が誘起される。そして、整流回路105は、誘起された交流電圧から直流電圧Vdcを生成する。容量402は平滑容量であり、生成された直流電圧Vdcの保持ならびにリップルおよびノイズの平滑化を行う。
抵抗412は、プルダウン抵抗である。抵抗412は、アンテナ回路102が搬送波を受信しない場合、すなわち整流回路105で直流電圧Vdcの生成が行われない場合に、直流電圧Vdcの値を電源電圧Vss(=GND)の値と等しくするために設けられる。なお、基準電位GNDは、0Vに限らず、回路の基準となる電位であればよい。
生成された直流電圧Vdcは、電圧検出回路113にて監視される。監視とは、抵抗403と、領域410内のトランジスタおよびトランジスタ409の合成抵抗との間で分圧された電位を取り出すことをいう。そして、電圧検出回路113からの出力は、スイッチ114におけるトランジスタ411のゲートに入力される。
ここで、初期状態として直流電圧Vdcが低く、その後直流電圧Vdcが徐々に上昇する場合の保護回路107の動作を説明する。初期状態では直流電圧Vdcが低いため、領域410内のトランジスタ各々において、ゲート−ソース間電圧がしきい値電圧を下回り、これらのトランジスタは非導通状態となる。また、トランジスタ408におけるゲート電位はVdcとほぼ等しくなるため、トランジスタ408も非導通状態となる。
このとき、電圧検出回路113からの出力は、ほぼ電源電圧Vssと等しくなる。そのため、トランジスタ409のゲート電位は電源電圧Vssとほぼ等しくなり、トランジスタ409も非導通状態となる。
その後、直流電圧Vdcが徐々に上昇すると、領域410内のトランジスタ各々においてゲート−ソース間電圧がしきい値電圧を上回り、これらのトランジスタは導通状態となる。
このとき、電圧検出回路113からの出力は、トランジスタ408におけるソース−ドレイン間のインピーダンス変化に従って、トランジスタ408と、抵抗404との間で分圧された電位となる。
電圧検出回路113からの出力電位が上昇すると、トランジスタ411のゲート電位も上昇する。そして、トランジスタ411のゲート−ソース間電圧がしきい値電圧を上回ると、トランジスタ411は導通状態となる。トランジスタ411が導通状態になると、トランジスタ411に電流が流れ、整流回路105におけるトランジスタ401に印加される電圧が低下する。
電圧検出回路113からの出力電位がさらに上昇し、トランジスタ409におけるゲート−ソース間電圧がしきい値電圧を上回ると、トランジスタ409は導通状態となる。トランジスタ409が導通状態となると、領域410内のトランジスタおよびトランジスタ409の合成抵抗は低下する。そのため、トランジスタ408におけるゲート電位が下降し、トランジスタ408と、抵抗404で分圧された電位が上昇する。
以上のように動作する場合の電圧の変化を、図6を用いて説明する。
図6(A)は、電圧検出回路113における直流電圧Vdc601ならびにトランジスタ408のゲート電位602との関係を模式的に示した図である。なお、初期状態として直流電圧Vdcが低く、その後直流電圧Vdcが徐々に上昇する場合におけるゲート電位602について、実線で表している。この図において、縦軸は電圧、横軸は入力電力の値を示す。また、電位差603は、トランジスタ408のゲート−ソース間電圧に相当する。
図6(A)において、入力電力が小さい領域604では、領域410内のトランジスタは非導通状態である。そのため、トランジスタ408のゲート電位602はほぼ直流電圧Vdc601の値に等しく、トランジスタ408は非導通状態である。
入力電力が大きくなり、領域605,606に入ると、領域410内のトランジスタは導通状態となる。そのため、電位差603が生じ始め、トランジスタ408は導通状態となる。
さらに入力電力が大きい領域607に入ると、さらに直流電圧Vdcが上昇し、トランジスタ409は導通状態となる。そのため、トランジスタ408のゲート電位602は、急激に変化する(動作点608)。
その後、直流電圧Vdcが上昇するほど、電位差603は大きくなる。
図6(B)は、電圧検出回路113における直流電圧Vdc601ならびにスイッチ114におけるトランジスタ411のゲート電位610との関係を模式的に示した図である。なお、初期状態として直流電圧Vdcが低く、その後直流電圧Vdcが徐々に上昇する場合におけるゲート電位610について、実線で表している。この図において、縦軸は電圧、横軸は入力電力の値を示す。
図6(B)において、入力電力が小さい領域604では、トランジスタ408は非導通状態である。そのため、トランジスタ408のドレイン電位はほぼ電源電圧Vssに等しく、トランジスタ411は非導通状態である。
入力電力が大きくなり、領域605,606に入ると、トランジスタ408は導通状態となる。トランジスタ408のドレイン電位の上昇に伴い、トランジスタ411のゲート電位610も上昇し始める。
トランジスタ411のゲート−ソース間電圧がしきい値電圧を上回り、トランジスタ411が導通状態となると、トランジスタ411のソース−ドレイン間のインピーダンスが変化する。領域605,606では、トランジスタ411は飽和領域で動作するため、ゲート−ソース間電圧の変化に従ってインピーダンスは大きく変化する。
さらに入力電力が大きい領域607に入ると、トランジスタ411のゲート−ソース間電圧が拡大し、トランジスタ411は線形領域で動作する。領域607では、トランジスタ411は完全に導通状態となり、保護回路107が完全に機能した状態となる。
以上の動作により、直流電圧Vdcが過剰に上昇した場合において、保護回路107が動作し、整流回路105に印加される電圧が制御される。
続いて、初期状態として直流電圧Vdcが高く、その後直流電圧Vdcが徐々に下降する場合の保護回路107の動作を説明する。初期状態では直流電圧Vdcが高いため、領域410内のトランジスタ各々において、ゲート−ソース間電圧がしきい値電圧を上回り、これらのトランジスタは導通状態となる。また、トランジスタ409におけるゲート−ソース間電圧もしきい値電圧を上回るため、トランジスタ409も導通状態となる。
トランジスタ409が導通状態となると、トランジスタ409が非導通状態、かつ、領域410内のトランジスタが導通状態であるときと比べて、領域410内のトランジスタおよびトランジスタ409の合成抵抗は低くなる。したがって、トランジスタ409が導通状態であるときは、トランジスタ409が非導通状態であるときと比べて、領域410内のトランジスタおよびトランジスタ409の合成抵抗と、抵抗403との間で分圧された電位は低くなる。
トランジスタ408においても、ゲート−ソース間電圧がしきい値電圧を上回り、トランジスタ408は導通状態となる。同じ値の直流電圧Vdcが印加された場合、トランジスタ409が導通状態であるときは、トランジスタ409が非導通状態であるときと比べて、トランジスタ408におけるゲート−ソース間電圧は、高くなる。
したがって、電圧検出回路113からの出力は、トランジスタ408におけるソース−ドレイン間のインピーダンス変化に従って、トランジスタ408と、抵抗404との間で分圧された電位となる。同じ値の直流電圧Vdcが印加された場合、この電位は、トランジスタ409が導通状態であるときは、トランジスタ409が非導通状態であるときと比べて、高くなる。
電圧検出回路113からの出力電位は、スイッチ114におけるトランジスタ411のしきい値電圧よりも高くなり、トランジスタ411は導通状態となる。トランジスタ411が導通状態となると、トランジスタ411に電流が流れ、整流回路105におけるトランジスタ401に印加される電圧が低下する。
以上のように動作する場合の電圧の変化を、図6を用いて説明する。
図6(A)において、初期状態として直流電圧Vdcが高く、その後直流電圧Vdcが徐々に下降する場合におけるゲート電位602について、一点鎖線で表している。入力電力が大きい領域607では、領域410内のトランジスタは導通状態である。さらに、トランジスタ408,409も導通状態である。
入力電力が次第に小さくなり、領域606に入っても、トランジスタ409は導通状態を保つ。そのため、電位差603は、トランジスタ408のしきい値電圧を上回る状態が続き、トランジスタ408もまた導通状態を保つ。
さらに入力電力が小さくなり、領域605に入ると、トランジスタ409は非導通状態となる。そのため、電位差603は、動作点609において急激に小さくなる。
さらに入力電力が小さくなり、領域604に入ると、電位差603はなくなり、トランジスタ408は非導通状態となる。
図6(B)において、初期状態として直流電圧Vdcが高く、その後直流電圧Vdcが徐々に下降する場合におけるゲート電位610について、一点鎖線で表している。入力電力が大きい領域607では、トランジスタ408のドレイン電位が、トランジスタ409のしきい値電圧を上回っている。そのため、トランジスタ408,409は、ともに導通状態となっている。トランジスタ408のドレイン電位は直流電圧Vdcに近づき、トランジスタ411は導通状態である。
入力電力が次第に小さくなり、領域606に入っても、トランジスタ408のドレイン電位が、トランジスタ409のしきい値電圧を上回っているため、トランジスタ409は導通状態にある。領域606においても、トランジスタ408のドレイン電位はほぼ直流電圧Vdcに等しく、トランジスタ411は導通状態である。
さらに入力電力が小さくなり、領域605に入ると、トランジスタ408のドレイン電位がトランジスタ409のしきい値電圧を下回り、トランジスタ409は非導通状態となる。トランジスタ408のゲート−ソース間電圧も急激に小さくなり、トランジスタ408のドレイン電位も低下する。
さらに入力電力が小さくなり、領域604に入ると、電位差603はなくなり、トランジスタ408は非導通状態となる。トランジスタ408のドレイン電位は、ほぼ電源電圧Vssと等しくなり、トランジスタ411は非導通状態となる。
以上の動作により、直流電圧Vdcが所定の値以下となる場合において、保護回路107が動作せず、整流回路105に印加される電圧が制御されない。
上述のとおり、直流電圧Vdcの変化の方向によって、保護回路107の動作点は変化する。初期状態の直流電圧Vdcが低く、その後徐々に上昇する場合は、初期状態の直流電圧Vdcが高く、その後徐々に下降する場合に比べて、保護回路107の動作点が高い。
保護回路107が動作する電圧および停止する電圧に差を設けることで、保護回路107の出力電圧の立ち上がりおよび立ち下がりの特性に差を持たせている。したがって、保護回路107の動作および停止が変化する電圧近傍での電圧変動による、保護回路107の動作および非動作の無意味な切り替わりを抑制し、安定した動作が可能となる。
これにより、非接触データキャリアの内部回路による瞬間的な電流消費や、変調回路の動作に起因する、直流電圧Vdcの微少な電位の上昇および下降によって、トランジスタ411が過敏にオン、オフを繰り返すことがなくなる。そのため、保護回路107の動作は安定したものとなる。
保護回路107の安定した動作によって、リーダ/ライタへの送信信号に対する影響を最小限に抑えることが可能となり、無線通信の安定性向上に大きく寄与する。
なお、上述の回路構成について、トランジスタの極性や電源電圧の大小関係等によって適宜変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。
100 非接触データキャリア
101 論理回路
102 アンテナ回路
103 復調回路
104 変調回路
105 整流回路
106 定電圧回路
107 保護回路
111 アンテナ
112 共振容量
113 電圧検出回路
114 スイッチ
201 振幅変調波
202 パルス信号
211 直流電圧Vdc
212 電源電圧Vdd
301 クロック生成回路
401 トランジスタ
402 容量
403 抵抗
404 抵抗
405 トランジスタ
406 トランジスタ
407 トランジスタ
408 トランジスタ
409 トランジスタ
410 領域
411 トランジスタ
412 抵抗
501 トランジスタ
502 トランジスタ
503 容量
504 容量

Claims (6)

  1. アンテナの一端と、第1のトランジスタのドレインおよびゲートが電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソースと、第1の抵抗の一端および第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方が電気的に接続され、
    前記第1の抵抗の他端と、第3のトランジスタのドレインおよびゲート、前記第2のトランジスタのゲートならびに第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方が電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方と、第2の抵抗の一端、前記第4のトランジスタのゲートおよび第5のトランジスタのゲートが電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの一方と、前記第1のトランジスタのドレインおよびゲートが電気的に接続され、
    アンテナの他端、前記第3のトランジスタのソース、前記第2の抵抗の他端、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方および前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方は接地されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項1において、
    N個(Nは2以上の整数)の前記第3のトランジスタが直列に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項2において、
    前記N個の第3のトランジスタのいずれか一のドレインおよびゲートと、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方が電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか1項において、
    前記第1のトランジスタのソースと、第1の容量の一端が電気的に接続され、
    前記第1の容量の他端は接地されていることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか1項において、
    前記第1のトランジスタのソースと、第3の抵抗の一端が電気的に接続され、
    前記第3の抵抗の他端は接地されていることを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項1乃至請求項5に記載の半導体装置を搭載した非接触データキャリア。
JP2010080169A 2009-03-31 2010-03-31 半導体装置および非接触データキャリア Expired - Fee Related JP5479185B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010080169A JP5479185B2 (ja) 2009-03-31 2010-03-31 半導体装置および非接触データキャリア

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009086264 2009-03-31
JP2009086264 2009-03-31
JP2010080169A JP5479185B2 (ja) 2009-03-31 2010-03-31 半導体装置および非接触データキャリア

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2010259066A true JP2010259066A (ja) 2010-11-11
JP2010259066A5 JP2010259066A5 (ja) 2013-04-18
JP5479185B2 JP5479185B2 (ja) 2014-04-23

Family

ID=42782874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010080169A Expired - Fee Related JP5479185B2 (ja) 2009-03-31 2010-03-31 半導体装置および非接触データキャリア

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8328105B2 (ja)
JP (1) JP5479185B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8792260B2 (en) 2010-09-27 2014-07-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Rectifier circuit and semiconductor device using the same
US20120153739A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-21 Cooper Emily B Range adaptation mechanism for wireless power transfer
TWI618081B (zh) 2013-05-30 2018-03-11 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置的驅動方法
US9424890B2 (en) 2014-12-01 2016-08-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and driving method thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG54559A1 (en) 1996-09-13 1998-11-16 Hitachi Ltd Power transmission system ic card and information communication system using ic card
JP3392016B2 (ja) 1996-09-13 2003-03-31 株式会社日立製作所 電力伝送システム並びに電力伝送および情報通信システム
US6607136B1 (en) * 1998-09-16 2003-08-19 Beepcard Inc. Physical presence digital authentication system
JP3065077B2 (ja) 1999-05-19 2000-07-12 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法
FR2811164B1 (fr) * 2000-06-30 2003-08-29 St Microelectronics Sa Circuit integre avec dispositif de protection
DE602007013986D1 (de) * 2006-10-18 2011-06-01 Semiconductor Energy Lab ID-Funktransponder
JP2008257506A (ja) * 2007-04-05 2008-10-23 Renesas Technology Corp 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20100243744A1 (en) 2010-09-30
JP5479185B2 (ja) 2014-04-23
US8328105B2 (en) 2012-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8635472B2 (en) Semiconductor integrated circuit device and IC card using the same
JP4314258B2 (ja) 整流回路およびこれを用いた無線通信装置
US7876150B2 (en) ASK demodulator, communication module, communication device, and ASK demodulation method
JP4574683B2 (ja) 信号抽出回路
US9716443B2 (en) Voltage converter
KR19980032297A (ko) 무선 주파수 태그
JP2007288718A (ja) 情報処理端末,icカード,携帯型通信装置,無線通信方法,およびプログラム
US20020108066A1 (en) Information processing apparatus and card-type information processing device
JP3871667B2 (ja) 非接触icカード
JP4759053B2 (ja) 非接触型電子装置及びそれに搭載される半導体集積回路装置
CN102543993A (zh) 用于无线通信的半导体装置
US20110011934A1 (en) Contactless ic card and wireless system
US20070139198A1 (en) RFID tag capable of limiting over-voltage and method for controlling over-voltage thereof
JP6248779B2 (ja) 電源切り替え回路、半導体集積回路、無線装置、無線システム及び電源切り替え方法
US9634655B2 (en) Drive device having first and second switching devices with different gate widths
KR100700849B1 (ko) 반도체 집적회로, 반도체 집적회로를 구비하는 무접촉정보매체, 및 반도체 집적회로를 구동하는 방법
JP5479185B2 (ja) 半導体装置および非接触データキャリア
JP6507378B2 (ja) 整流回路および、これを備えた非接触給電装置
KR100874983B1 (ko) 태그 칩 및 이의 구동방법
JP2010157096A (ja) 通信インタフェース回路および通信装置
US9130528B2 (en) Electronic circuit arrangement for receiving low frequency electromagnetic waves with an adjustable attenuator element
CN111368568B (zh) 一种新型非接触式高速解调电路
JP2010259206A (ja) 倍電圧整流回路およびそれを用いた非接触式icカード
WO2013140505A1 (ja) 半導体集積回路装置
JP5786194B2 (ja) 非接触電子装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130304

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130304

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140128

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5479185

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees