JP2017215638A - 定電流回路及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【構成】ドレイン端に電源電位を受け、ゲート端及びバックゲートに接地電位が印加されており、ソース端に第1の出力端子が接続されているデプレッション型のnチャネルMOSの第1のトランジスタと、ドレイン端及びゲート端が第1のトランジスタのソース端に接続されており、自身のソース端に接地電位が印加されている第2のトランジスタと、を含む。
【選択図】図1
Description
VR>|Vds(MD1)|+|Vgs(MD1)|
Vds(MD1):MD1のドレイン・ソース間電圧
Vgs(MD1):MD1のゲート・ソース間電圧
又は、
VR>|Vds(MD1)|+|Vgs(MN1)|
Vgs(MN1):MN1のゲート・ソース間電圧
であり、且つ
VR>|Vgs(MP1)|+|Vds(MN2)|
Vgs(MP1):MP1のゲート・ソース間電圧
Vds(MN2):MN2のドレイン・ソース間電圧
なる条件を満たしていれば良い。
Vn=VB1+|Vgs(MD2)|
Vgs(MD2):MD2のゲート・ソース間電圧
となる。
I(MN1)=Kn・[Vgs(MN1)−Vtn]
Kd:MD1のトランスコンダクタンス係数
Kn:MN1のトランスコンダクタンス係数
Vtd:MD1の閾値電圧
Vtn:MN1の閾値電圧
図6に示す構成によればI(MD1)とI(MN1)とは等しくなる。つまり、I(MD1)及びI(MN1)同士が一致している場合においてトランスコンダクタンス係数Kd及びKn同士の大小関係が、
Kn>Kd
となるように構築されたトランジスタを、トランジスタMD1及びMN1の各々として採用するのである。
Kn=(1/2)・Coxn・μn・(Wn/Ln)
Coxd:MD1の単位面積あたりのゲート容量
Coxn:MN1の単位面積あたりのゲート容量
μd:MD1のキャリア移動度
μn:MN1のキャリア移動度
Wd:MD1のチャネル幅
Wn:MN1のチャネル幅
ここで、図6において、トランジスタMD1はデプレッション型のnチャネルMOS型のトランジスタであり、そのソース端には接地電位GNDが印加されている。これにより、トランジスタMD1のゲート端の電圧、つまりノードn1の電圧と、MD1のドレイン・ソース間電流との対応関係は、図7の実線にて示される電圧電流特性となる。また、図6に示すトランジスタMN1はエンハンスメント型のnチャネルMOS型のトランジスタであり、そのソース端には接地電位GNDが印加されている。これにより、トランジスタMN1のゲート端の電圧、つまりノードn1の電圧と、MN1のドレイン・ソース間電流との対応関係は、図7の破線にて示される電圧電流特性となる。
Vgs(MD1)=[I(MD1)/Kd]1/2+Vtd
となり、トランジスタMN1のゲート・ソース間電圧Vgs(MN1)は、
Vgs(MN1)=[I(MN1)/Kn]1/2+Vtn
にて表される。
I(MD1)=I(MN1)
となり、且つ、
Vgs(MD1)=Vgs(MN1)
となるので、
[I(MD1)/Kd]1/2+Vtd=[I(MN1)/Kn]1/2+Vtn
なる関係が導き出せる。
Kn>Kd
であることから、
Kn=N・Kd
(N>1)
とすると、トランジスタMD1のドレイン・ソース間電流I(MD1)は、
I(MD1)=Kd/(1−1/N1/2)2×(Vtn−Vtd)2
と表される。
Ids=Kd(−Vtd)2
と表される。
Vtn=0.6ボルト
Vtd=−0.6ボルト
N=2
なる特性を有するトランジスタMD1及びMN2を採用した場合には、図6に示すデプレッション型のトランジスタMD1のドレイン・ソース間電流は、従来回路に示されるデプレッション型のトランジスタで流せる電流の略46倍となる。
MD1、MN1 トランジスタ
Claims (10)
- 定電流を生成する定電流回路であって、
第1の出力端子と、
ドレイン端に電源電位を受け、ゲート端に接地電位が印加されており、ソース端に前記第1の出力端子が接続されているデプレッション型のnチャネルMOSの第1のトランジスタと、
ドレイン端及びソース端のうちの一端が前記第1のトランジスタの前記ソース端に接続されており、他端に接地電位が印加されている、ダイオード接続された第2のトランジスタと、を含むことを特徴とする定電流回路。 - 第2の出力端子と、
ソース端及びドレイン端のうちの一端に電源電位を受け、他端に前記第2の出力端子が接続されている、ダイオード接続された第3のトランジスタと、
ソース端及びドレイン端のうちの一端が前記第3のトランジスタの前記他端に接続されており、他端に接地電位が印加されており、且つゲート端が前記第2のトランジスタの前記ゲート端に接続されている第4のトランジスタと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の定電流回路。 - 電源電位が印加されている電源ラインと、
ドレイン端が前記電源ラインに接続されており、ゲート端に接地電位が印加されており、ソース端が前記第1のトランジスタの前記ドレイン端に接続されているデプレッション型のnチャネルMOSの第5のトランジスタと、を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の定電流回路。 - 電源電位が印加されている電源ラインと、
ドレイン端が前記電源ラインに接続されており、ゲート端が前記第1の出力端子に接続されており、ソース端が前記第1のトランジスタの前記ドレイン端に接続されているデプレッション型のnチャネルMOSの第6のトランジスタと、を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の定電流回路。 - 前記第1、第5及び第6のトランジスタのバックゲートには接地電位が印加されており、
前記第2及び第4のトランジスタはnチャネルMOS型のトランジスタであり、前記第3のトランジスタはpチャネルMOS型のトランジスタであることを特徴とする請求項3又は4に記載の定電流回路。 - 定電流を生成する定電流回路であって、
第1の出力端子と、
ソース端及びバックゲートに接地電位が印加されており、ドレイン端に前記第1の出力端子が接続されているデプレッション型のnチャネルMOSの第1のトランジスタと、
ソース端に電源電位を受け、ドレイン端及びゲート端が前記第1のトランジスタのドレイン端に接続されている第2のトランジスタと、
ソース端に電源電位を受け、ゲート端が前記第1のトランジスタのドレイン端に接続されている第3のトランジスタと、
ソース端に接地電位が印加されており、ドレイン端及びゲート端が前記第1のトランジスタの前記ゲート端と前記第3のトランジスタのドレイン端とに接続されている第4のトランジスタと、を含むことを特徴とする定電流回路。 - ソース端に電源電位を受け、ゲート端が前記第2のトランジスタの前記ゲート端に接続されている第5のトランジスタと、
第2の出力端子と、
ソース端に接地電位が印加されており、ゲート端及びドレイン端が前記第5のトランジスタのドレイン端と前記第2の出力端子とに接続されている第6のトランジスタと、を含むことを特徴とする請求項6に記載の定電流回路。 - 前記第4のトランジスタのトランスコンダクタンス係数が前記第1のトランジスタのトランスコンダクタンス係数よりも大きいことを特徴とする請求項7に記載の定電流回路。
- 定電流回路が形成されている半導体装置であって、
前記定電流回路は、
第1の出力端子と、
ドレイン端に電源電位を受け、ゲート端に接地電位が印加されており、ソース端に前記第1の出力端子が接続されているデプレッション型のnチャネルMOSの第1のトランジスタと、
ドレイン端及びソース端のうちの一端が前記第1のトランジスタの前記ソース端に接続されており、他端に接地電位が印加されている、ダイオード接続された第2のトランジスタと、を含むことを特徴とする半導体装置。 - 第2の出力端子と、
ソース端及びドレイン端のうちの一端に電源電位を受け、他端に前記第2の出力端子が接続されている、ダイオード接続された第3のトランジスタと、
ソース端及びドレイン端のうちの一端が前記第3のトランジスタの前記他端に接続されており、他端に接地電位が印加されており、且つゲート端が前記第2のトランジスタの前記ゲート端に接続されている第4のトランジスタと、を含む
ことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
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