JP2634685B2 - 半導体装置の電圧降下回路 - Google Patents

半導体装置の電圧降下回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】 この発明は半導体装置の電圧降下回路に関する。
【従来の技術】
従来の半導体装置の電圧降下回路としては、例えば、
第4図に示すようなものがある。この電圧降下回路は、
電源(電位Vcc)とグランドとの間に抵抗R11,nチャネル
型トランジスタNT11,NT12およびNT13を順に接続して、
抵抗R11とトランジスタNT11との接続点から各トランジ
スタNT11,NT12,NT13のしきい値Vthの和を基準電圧Vref
として取り出している。なお、各トランジスタNT11,NT
12,NT13のゲートは、各トランジスタの電源側の端子に
接続されている。一方、電源(電位Vcc)と負荷Zとの
間にpチャネル型トランジスタPT11を接続している。そ
して、上記基準電圧Vrefを差動増幅器OP11の反転(−)
入力とする一方、負荷Z側の端子T11に生じる降下電圧V
intを非反転(+)入力として、差動増幅器OP11によっ
て電位差(Vint−Vref)が略ゼロとなるようにpチャネ
ル型トランジスタPT11のコンダクタンスを制御してい
る。これにより、電源電圧Vccや負荷Zにはほとんど依
存せず、上記基準電圧Vrefすなわち各トランジシスタNT
11,NT12,NT13のしきい値Vthの和に略等しい大きさの降
下電圧Vintを発生している。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記各トランジスタNT11,NT12,NT13のしき
い値Vthは製造上のばらつきにより大きく変化する。こ
のため、上記電圧降下回路は降下電圧Vintが製造上のば
らつきにより大きく変化するという問題がある。 また、第3図に示すように、上記しきい値Vthは低温
になるにつれて大きくなり、したがって、降下電圧Vint
も低温になると大きくなる。このため、ゲート長1μm
以下の微細MOSトランジスタが負Z1となる場合に、微細M
OSトランジスタの信頼性に悪影響を及ぼすという問題が
ある。すなわち、微細MOSトランジスタは、ゲート長が
短いため電界が強くホットキャリア(信頼性を損なう)
原因となる)が発生し易い状態となっている。このホッ
トキャリアは、電界が強いほど、また、低温ほど発生し
易いものである。上記電圧降下回路は低温になるにつれ
て降下電圧Vintが大きくなるため、このホットキャリア
の発生を加速する結果となり、微細MOSトランジスタの
信頼性に悪影響を及ぼすのである。 そこで、この発明の目的は、降下電圧が製造ばらつき
による影響を受けにくく、しかも、負荷となる微細MOS
トランジスタの信頼性を損なうようなことがない半導体
装置の電圧降下回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の半導体装置の
電圧降下回路は、ウエル領域の表面に、上記ウエル領域
とそれぞれPN接合を形成する小面積の第1の領域および
大面積の第2の領域を設け、上記各PN接合に通電して上
記第1,第2の領域間に各PN接合の特性に基づく正の温度
係数を持つ電位差を生じさせるように、上記ウエル領域
と第1,第2の領域とを電源,グランド間に接続し、上記
第1の領域が接続された非反転側入力端子と上記第2の
領域が接続された反転側入力端子とを有し、これらの入
力端子間の電位差を差動増幅して降下電圧を発生させる
差動増幅器を備えたことを特徴としている。
【作用】
各PN接合に通電した場合、PN接合の電流−電圧特性か
ら、第1,第2の領域間に生じる電位差は、第1,第2の領
域間の面積比に比例し、また、正の温度係数を持つ。し
たがって、この電位差を基準として発生させた降下電圧
は、一定温度のもとでは第1,第2の領域の面積比すなわ
ちパターンによって定まり、従来に比して製造ばらつき
の影響を受けにくくなる。また、上記電位差は正の温度
係数を持つので、差動増幅器が上記第1の領域が接続さ
れた非反転側入力端子と上記第2の領域が接続された反
転側入力端子との間の電位差を差動増幅したとき、正の
温度係数を持つ降下電圧が得られる。したがって、ホッ
トキャリアの発生を加速することがなく、負荷となる微
細MOSトランジスタの信頼性を損なうことがない。 なお、上記第1,第2の領域間に生じる電位差は通常レ
ベルの通電電流ではせいぜい0.1V程度にすぎないが、差
動増幅することによって実用レベルの降下電圧が得られ
る。しかも、接続電位を基準とする降下電圧が得られ
る。
【実施例】
以下、この発明の半導体装置の電圧降下回路を図示の
実施例により詳細に説明する。 第1図に示すように、この電圧降下回路は、電源(電
位Vcc)とグランドとの間に直列に接続されたプルアッ
プ抵抗R3およびダイオードD1と、同じく電源(電位Vc
c)とグランドとの間に直列に接続されたプルアップ抵
抗R4およびダイオードD2を備えている。また、作動増幅
器OP1と、差動増幅器OP2と、電源(電位Vcc)と負荷Z
との間に接続されたpチャネル型トランジスタT1を備え
ている。上記プルアップ抵抗R3,R4は、ダイオードD1,ダ
イオードD2に略等しい電流が流れるように略等しい大き
さとなっている。ダイオードD1,D2は、それぞれn-型ウ
エル領域W1,W2の表面に第1のp型領域P1,第2のp型領
域P2を設けて構成されている。p型領域P1,p型領域P2
それぞれプルアップ抵抗R3,R4に接続されており、p型
領域P1よりもp型領域P2の方が面積大となっている。し
たがって、プルアップ抵抗R3とダイオードD3との接続点
T1の電位Vref1よりもプルアップ抵抗R4とダイオードD4
との接続点T2の電位Vref2の方がわずかに(0.1V程度)
低くなっている。なお、ウエル領域W1,W2はそれぞれグ
ランドに接続されており、いずれもp-型の基板SUB上に
形成されている。基板SUBもグランド電位となってい
る。上記プルアップ抵抗R3とダイオードD1との接続点T1
はそのまま差動増幅器OP1の非反転(+)側の入力端子
に接続される一方、プルアップ抵抗R44とダイオードD2
との接続点T2は入力抵抗R1を介して差動増幅器OP1の反
転(−)側の入力端子に接続されている。また、差動増
幅器OP1の出力端子T3は帰還抵抗R2を介して上記反転
(−)側の入力端子につながっている。これにより、差
動増幅器OP1は、入力抵抗R1,帰還抵抗R2の比で定められ
る利得でもって接続点T1,T2間の電位差(Vref1−Vre
f2)を増幅して、接地電位を基準とする基準電圧Vrefを
発生させる。なお、基準電圧Vrefの大きさは発生すべき
降下電圧Vintと同じ値に設定されている。差動増幅器OP
2は、pチャネル型トランジスタPT1のコンダクタンスを
制御して、負荷Z側の端子T4に上記基準電圧Vrefに略等
しい降下電圧Vintを発生させる。すなわち、基準電圧Vr
efを反転(−)入力として受ける一方、降下電圧Vintを
非反転(+)入力として受けて、電位差(Vint−Vref)
が略ゼロとなるように制御を行う。したがって、負荷Z
の変動にかかわらず、常に基準電圧Vrefに等しい降下電
圧Vintが得られる。 このように、この電圧降下回路は、ダイオードD1,D2
にそれぞれ通電して電位差(Vref1−Vref2)を発生させ
て、この電位差に比例する基準電圧Vrefを発生させ、さ
らにこの基準電圧Vrefと略等しい大きさの降下電圧Vint
を発生させている。ここで、上記電位差(Vref1−Vre
f2)は、ダイオードの電流−電圧特性からp型領域P1,p
型領域P2の面積比に比例し、また、第2図に示すように
正の温度係数を持っている。したがって、上記降下電圧
Vintは、一定温度のもとではp型領域P1,p型領域P2の面
積比すなわちパターンによって定まり、従来に比して製
造ばらつきの影響を受けにくくなる。また、上記電位差
(Vref1−Vref2)は正の温度係数を持つので、正の温度
係数を持つ降下電圧Vintを得ることができる。したがっ
て、負荷Zが微細MOSトランジスタからなる場合であっ
ても、ホットキャリアの発生を加速するようなことがな
く、その信頼性を損なうことがない。
【発明の効果】
以上よりも明らかなように、この発明の半導体装置の
電圧降下回路によれば、一定温度のもとでは第1,第2の
領域の面積比によって降下電圧を定めることができ、降
下電圧が製造ばらつきの影響を受けにくくすることがで
きる。しかも、正の温度係数を持つ降下電圧を得ること
ができ、負荷となる微細MOSトランジスタの信頼性を損
なうのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の半導体装置の電圧降下回
路の構成を示す図、第2図は上記電圧降下回路のダイオ
ードに通電して生じた電位差の温度依存性を示す図、第
3図は従来の半導体装置の電圧降下回路のしきい値の温
度依存性を示す図、第4図は従来の半導体装置の電圧降
下回路の構成を示す図である。 D1,D2……ダイオード、OP1,OP2……差動増幅器、P1,P2
……p型領域、 PT1……pチャネル型トランジスタ、R1……入力抵抗、R
2……帰還抵抗、 R3,R4……プルアップ抵抗、SUB……基板、T1,T2……接
続点、T3……出力端子、 T4……端子、W1,W2……ウエル領域、Z……負荷。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウエル領域の表面に、上記ウエル領域とそ
    れぞれPN接合を形成する小面積の第1の領域および大面
    積の第2の領域を設け、 上記各PN接合に通電して上記第1,第2の領域間に各PN接
    合の特性に基づく正の温度係数を持つ電位差を生じさせ
    るように、上記ウエル領域と第1,第2の領域とを電源,
    グランド間に接続し、 上記第1の領域が接続された非反転側入力端子と上記第
    2の領域が接続された反転側入力端子とを有し、これら
    の入力端子間の電位差を差動増幅して降下電圧を発生さ
    せる差動増幅器を備えたことを特徴とする半導体装置の
    電圧降下回路。
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