JP2015084175A - 基準電圧発生装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】平坦な温度特性を有する基準電圧発生装置を提供する。【解決手段】電流源として機能するように接続され、定電流を流す第１導電型のディプレション型ＭＯＳトランジスタ１と、ダイオード接続された第１導電型エンハンスメント型ＭＯＳトランジスタ２の周辺を囲むように抵抗体３を備え、かつ、設定温度環境下で高精度にトリミング可能な電流源を有するダイオードを備え、ダイオードから出力される信号に従って、前記抵抗体で消費する電圧がほぼ一定になることから、一定の設定温度環境下で動作可能な基準電圧発生装置とすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路内において、基準電圧を発生する基準電圧発生装置に関する。
近年、電子機器の高精度化が進み、この電子機器を制御するＩＣの高精度化が求められている。例として、ＩＣの特にボルテージディテクタあるいはボルテージレギュレータに代表されるパワーマネジメントＩＣにおいては、ＩＣが搭載される携帯機器の小型化および汎用性に伴って、周囲温度環境の変化によりＩＣ内部において温度が変化しても、基準電圧発生装置が基準電圧を高精度に発生できること、すなわち、基準電圧の温度特性がより平坦になることが求められている。
従来の基準電圧発生装置で用いられる回路について図４を用いて説明する。図４は基準電圧発生装置の回路図である。電流源として機能するように接続されたディプレション型ＮＭＯＳトランジスタ（以下Ｄ型ＮＭＯＳトランジスタ）１は、ダイオード接続されたエンハンスメント型ＮＭＯＳトランジスタ（以下Ｅ型ＮＭＯＳトランジスタ）２に定電流を流し込む。この定電流により、Ｅ型ＮＭＯＳトランジスタ１３に、それぞれのトランジスタの閾値およびサイズに応じた基準電圧が発生する。
特公平４−６５５４６号公報
本発明は、上記要求を鑑みてなされ、より平坦な温度特性を有する基準電圧発生装置を提供することを課題としている。
本発明は、上記課題を解決するために、基準電圧発生装置を構成しているディプレション型ＮＭＯＳトランジスタとエンハンスメント型ＮＭＯＳトランジスタの周辺を抵抗体で囲み、かつ、温度検出可能なダイオードと定電流源からなる回路構成を有し、上記の定電流源は設定温度に対して高精度にトリミングされることで、一定の温度環境下での一定のダイオード出力信号が得られることを可能にし、その信号が前記抵抗体に印加される電圧を調整することで、基準電圧発生装置が一定の温度環境となるように動作し、平坦な温度特性を示す基準電圧発生装置とした。
本発明は、基準電圧発生装置を一定の温度環境下で動作するようにすることで、温度の変動により平坦化が困難であった基準電圧の平坦化を可能とする。
本発明の実施例を特徴づける模式的平面図と模式的回路図である。 本発明の実施例を特徴づける模式的特性図である。 従来技術を説明する基準電圧発生装置の模式的特性図である。 従来技術を説明する基準電圧発生装置の模式的特回路図である。
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の実施例を図１の（ａ）模式的平面図と（ｂ）模式的回路図を参照して説明する。
基準電圧発生装置は、ディプレション型ＮＭＯＳトランジスタ（以下Ｄ型ＮＭＯＳトランジスタ）１およびエンハンスメント型ＮＭＯＳトランジスタ（以下Ｅ型ＮＭＯＳトランジスタ）２を備えている。この部分に関しては従来の基準電圧発生装置と回路上は等価である。
本発明の実施例に係る基準電圧発生装置は、図１（ａ）に示すように、Ｄ型ＮＭＯＳトランジスタ１とＥ型ＮＭＯＳトランジスタ２の周辺を囲むように抵抗体３を備えている。抵抗体は例えば多結晶シリコン膜などで形成することが可能である。多結晶シリコン膜の大きさ、厚さ、拡散される不純物の濃度を選択することで、抵抗値を自由に設定することが可能である。
本発明の実施例に係る基準電圧発生装置として、さらに、図１（ｂ）に示すように、上述の抵抗体３と直列にＰＭＯＳトランジスタ４を備え、それに並列に別の抵抗体５と直列にＮＭＯＳトランジスタ６を備え、それに並列に高精度にトリミング可能な定電流源７と直列にダイオード８を備えている。設定温度に対して個々のＩＣの定電流源７をトリミングすることが可能となっており、トリミングヒューズに従属するビットは定電流の値を十分高精度に設定できる分解能を有している。設定温度は例えば４０℃などである。
本発明の基準電圧発生装置では、上述の設定温度に対して、定電流源７が高精度にトリミングされることで、設定温度環境下でダイオードに図１（ｂ）中のＡ点において一定の電圧を与えることが可能になる。その出力電圧よりも高い閾値電圧を有するＮＭＯＳトランジスタ６のゲート電圧としてその出力電圧を与えている。環境温度が設定温度よりも低い場合、ダイオードを流れる電流が減ることを補償するために、Ａ点の電圧は高くなりＮＭＯＳトランジスタ６がオンし導通状態となるので、抵抗体５に電流が流れる。電圧は主に抵抗体５にかかるので、図１（ｂ）中のＢ点はＶｓｓに近づく。そして、図１（ｂ）中のＢ点の電圧が低くなり、ＰＭＯＳトランジスタ４の閾値を下回ると、ＰＭＯＳトランジスタ４もオンし導通状態となるので、抵抗体３に電流が流れ発熱する。以上のことを、ＯＮ状態とするなら、環境温度が設定温度より高い場合は逆の動作によりＯＦＦ状態となり、抵抗体３には電流が流れない回路になっている。
周囲温度が設定温度よりも低い場合、上記の抵抗体３を発熱させる発熱回路により、基準電圧を発生するＤ型ＮＭＯＳトランジスタ１およびＥ型ＮＭＯＳトランジスタ２の周囲の温度を制御することで、一定時間が経過したあとは温度変化をほぼ一定の範囲に収めることが可能となり、図２に示すように、時間が経過してもほぼ一定の出力電圧が得られる基準電圧発生装置となる。
１ Ｄ型ＮＭＯＳトランジスタ
２ Ｅ型ＮＭＯＳトランジスタ
３、５ 抵抗体
４ ＰＭＯＳトランジスタ
６ ＮＭＯＳトランジスタ
７ 高精度トリミング可能な定電流源
８ ダイオード

Claims (3)

  1. 定電流を流す第１導電型ディプレション型ＭＯＳトランジスタと、
    前記第１導電型ディプレション型ＭＯＳトランジスタにダイオード接続された第１導電型エンハンスメント型ＭＯＳトランジスタと、
    前記第１導電型ディプレション型ＭＯＳトランジスタと前記第１導電型エンハンスメント型ＭＯＳトランジスタの周辺を囲む抵抗体と、
    定電流源および前記定電流源に直列に接続されたダイオードとを備え、
    前記ダイオードから出力される電圧に従って、前記抵抗体に流れる電流が制御されることを特徴とする基準電圧発生装置。
  2. 前記定電流源は設定温度に対し、トリミング可能であることを特徴とする請求項１に記載の基準電圧発生装置。
  3. 前記ダイオードから出力される電圧に従って、前記抵抗体の温度を一定にすることで、一定設定温度環境下で動作することを特徴とする請求項１に記載の基準電圧発生装置。
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