JP3225791B2 - リーク電流補償回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温動作時にリーク電
流が問題となる集積回路（ＩＣ、ＬＳＩ）に対して、回
路を構成する素子に存在する寄生ダイオードの逆方向リ
ーク電流を補償するリーク電流補償回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１に、一般的なＣＭＯＳ製造工程によ
って製作したｎＭＯＳトランジスタおよびｐＭＯＳトラ
ンジスタを示す。この例は、ｎ型基板にｎＭＯＳトラン
ジスタおよびｐＭＯＳトランジスタを形成したものであ
り、ｎウェルおよびｎ型基板の電位はＶＤＤ（高電圧の
電源電位）に設定され、ｐウェルの電位はＶＳＳ（低電
圧（例えばアース）の電源電位）に設定されている。

【０００３】このようなｎＭＯＳトランジスタおよびｐ
ＭＯＳトランジスタは、そのゲート電圧により、ドレイ
ン・ソース間の電流が制御される。

【０００４】ここで、これらのＭＯＳトランジスタにお
いては、そのソースｓとバルク（ウェル）ｂとの間に寄
生ダイオードＤｓが存在し、ドレインｄとバルク（ウェ
ル）ｂとの間に寄生ダイオードＤｄが存在する。この寄
生ダイオードＤｓ、Ｄｄは、通常、零若しくは逆バイア
ス状態におかれるため、基本的には、ここに電流が流れ
ない。しかし、逆バイアス状態の寄生ダイオードＤｓ、
Ｄｄには、わずかながら逆方向リーク電流が流れる。

【０００５】図２に、ｎＭＯＳトランジスタＭ１を使用
した回路を示す。この回路では、ｎＭＯＳトランジスタ
Ｍ１のゲートｇに回路２０が接続され、ドレインｄに回
路３０が接続され、ソースｓにＶＳＳが接続されてい
る。

【０００６】この回路においては、ソース側の寄生ダイ
オードＤ１ｓは零バイアスの状態になるので、ここにリ
ーク電流は流れない。一方、ドレイン側の寄生ダイオー
ドＤ１ｄは逆バイアス状態となり、逆方向リーク電流Ｉ
Ｌが流れる。

【０００７】しかし、この逆方向リーク電流ＩＬは、通
常極めて小さいので、回路設計上はこれを無視して、 Ｉｉｎ＝Ｉｄｓ ・・・（１） として設計がなされる。すなわち、回路２０から供給さ
れる電流がＩｉｎが、ｎＭＯＳトランジスタＭ１のドレ
イン・ソース間に流れる電流がＩｄｓに等しいとして問
題ない。

【０００８】ところが、高温になると逆方向リーク電流
ＩＬは急激に増加する。このため、この逆方向リーク電
流ＩＬが無視できなくなり、 Ｉｉｎ＝Ｉｄｓ＋ＩＬ ・・・ （２） という状態となる。

【０００９】このような状態になると、増大した逆方向
リーク電流ＩＬ分を欠いた電流ＩｄｓをトランジスタＭ
１に流す回路は、もはや設計通りの動作をしなくなり、
電流Ｉｉｎの増加、若しくはＩｄｓの減少、若しくはこ
れらの双方が生じることになる。

【００１０】このリーク電流の対策として、図３に示す
回路が知られている。この回路では、寄生ダイオードＤ
１ｄのリーク電流とほぼ等しいリーク電流値を示す補償
ダイオードＤ１ＣをｎＭＯＳトランジスタＭ１のドレイ
ンともう一方の電源ＶＤＤの間に追加している。

【００１１】そして、この補償ダイオードＤ１Ｃの大き
さおよび電流に対する方向を寄生ダイオードＤ１ｄと同
一とすることで、両ダイオードＤ１Ｃ，Ｄ１ｄの温度特
性が等しくなる。従って、広い温度範囲において、寄生
ダイオードＤ１ｄの逆方向リーク電流ＩＬにほぼ等しい
補償電流ＩＣが補償ダイオードＤ１Ｃにおいて得られ、
これがｎＭＯＳトランジスタＭ１のドレインに供給され
る。その結果、Ｉｉｎ＝Ｉｄｓが成立して回路は正常に
動作することになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の回路を用
いれば、寄生ダイオードによる逆方向リーク電流の補償
が可能にはなるものの、具体的には以下の問題点があ
る。

【００１３】ｎＭＯＳトランジスタＭ１の寄生ダイオー
ドＤ１ｄの逆方向リーク電流補償の場合、従来技術では
図４に示すように、寄生ダイオードＤ１ｄは、ｐ−ｔｙ
ｐｅの領域（ｐ−ｗｅｌｌ（ウェル））の中に生成さ
れ、補償ダイオードＤ１Ｃは、ｎ−ｔｙｐｅの領域（ｎ
−ｗｅｌｌ）の中に作製されることになる。そのため、
実際は寄生ダイオードＤ１ｄと補償ダイオードＤ１Ｃの
リーク電流ＩＬと補償電流ＩＣを決定する各種のパラメ
ータ（不純物濃度，接合深さなど）に相違が生じ、単純
にｐｎ接合の面積・周囲長を等しくしても、両者は等し
くならない。

【００１４】従って、リーク電流ＩＬと補償電流ＩＣと
の整合を精度よく得るには、補償ダイオードＤ１Ｃの面
積、周囲長等を最適値に調節する必要があり、非常に手
間がかかる。

【００１５】また、リーク電流ＩＬと補償電流ＩＣと
は、製造工程の変動に対し非常に敏感な特性を示し、製
造毎に不整合をもたらしやすい。すなわち、製造毎に前
記した最適値は変わってしまう場合が多い。従って、前
記のリーク電流補償方法では、安定かつ精度よくリーク
電流補償を行うことができない。

【００１６】さらに、前記のリーク電流補償方法では、
寄生ダイオード毎に同程度の面積を占める補償ダイオー
ドがそれぞれ必要になる。従って、各リーク電流を補償
する補償ダイオードに比較的大きな占有面積を必要と
し、その結果、集積回路としての集積度が悪化する。

【００１７】本発明は、これらの課題を解決することを
目的としてなされたものであり、精度の良いリーク電流
の補償ができると共に、補償のための回路の専有面積が
小さくてよいリーク電流補償回路を提供することを目的
とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、集積回路を構成する素子に存在する寄生
ダイオードの逆方向リーク電流を補償ダイオードの補償
電流を用いて補償するリーク電流補償回路において、逆
方向リーク電流を補償電流として流す補償ダイオード
と、この補償ダイオードの補償電流を入力電流とし、出
力電流を前記寄生ダイオードが存在する素子に供給する
カレントミラー回路と、を有し、前記寄生ダイオードの
逆方向リーク電流を補償することを特徴とする。

【００１９】また、本発明の回路は、前記補償ダイオー
ドから得る補償電流の大きさを上記寄生ダイオードのリ
ーク電流の１／Ｎ（ＮはＮ＞１の数）に設定し、前記カ
レントミラー回路の入力電流対出力電流の大きさの比を
１対Ｎに設定することを特徴とする。

【００２０】さらに、本発明の回路は、寄生ダイオード
が存在する素子が複数であり、１つの補償ダイオードか
ら基準となる補償電流を得て、１つの入力と複数の出力
を有するカレントミラー回路の入力電流とし、前記カレ
ントミラー回路の複数の出力電流を各素子に供給して、
各素子に存在する寄生ダイオードのリーク電流を補償す
ることを特徴とする。

【００２１】

【作用及び効果】上記構成による本発明のリーク電流補
償回路によれば、補償ダイオードは素子に存在する寄生
ダイオードと同一方向の電流を流す。すなわち、補償ダ
イオードと寄生ダイオードが同一の電源に接続されてお
り、補償ダイオードがこの電源に（または電源から）向
けて流すリーク電流をカレントミラー回路を用いて、も
う一方の電源から（または電源に）流れるように変換し
ている。このため、補償ダイオードを寄生ダイオードと
同じ構造（形状，面積，周囲長，不純物濃度）、同じ製
造工程でつくり込むことが可能となり、補償ダイオード
で生じる電流を寄生ダイオードで生じるリーク電流と同
じ大きさにできる。従って、従来の方式よりも高精度な
リーク電流の補償が可能である。また、製造工程の変動
に対しても安定なリーク電流補償を実現できる。

【００２２】また、本発明によるリーク電流補償回路
は、寄生ダイオードの１／Ｎ倍（ＮはＮ＞１の数）の大
きさの補償ダイオードで発生する電流を入力電流対出力
電流が１対Ｎのカレントミラー回路の入力電流とし、そ
の出力電流をリーク電流の補償に用いる。この結果、補
償ダイオードの専有面積を約１／Ｎにすることができ、
Ｎ＞＞１の場合、従来の方式に比較して高集積化が可能
となる効果を有する。

【００２３】さらに、本発明によるリーク電流補償回路
は、複数の寄生ダイオードのリーク電流を１つの補償ダ
イオードと１入力多出力のカレントミラー回路で補償す
ることができるので、従来の方式に比較して集積度の向
上が実現できる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
き説明する。

【００２５】（第１実施例）図５は、第１実施例の回路
構成を示す図であり、この例では、ｎＭＯＳトランジス
タＭ１のドレイン端子ｄに存在する寄生ダイオードＤ１
ｄの逆方向リーク電流を補償する。

【００２６】ｎＭＯＳトランジスタＭ１のドレインｄに
は回路２０が接続され、ゲートｇには回路３０が接続さ
れている。また、ｐ−ｗｅｌｌおよびソースｓには電源
ＶＳＳが接続されている。

【００２７】この回路において、ドレインｄと電源ＶＳ
Ｓとの間およびソースｓと電源ＶＳＳとの間には、寄生
ダイオードＤ１ｄ及びＤ１ｓがそれぞれ存在する。奇生
ダイオードＤ１ｓは、その両側が電源ＶＳＳに接続され
ており、零バイアスであるため、ここに電流は流れな
い。一方、寄生ダイオードＤ１ｄは、ｎＭＯＳトランジ
スタのドレイン・ソース間電圧が印加される逆バイアス
状態である。このため、寄生ダイオードＤ１ｄの逆方向
リーク電流ＩＬがバルクｂへ向けて流れる。従って、回
路２０より流れる電流の一部が逆方向リーク電流ＩＬだ
けが削減されることになる。

【００２８】この逆方向リーク電流ＩＬを補償するため
に、補償ダイオードＤ１Ｃｄとカレントミラー回路１０
が設けられている。

【００２９】そして、この補償ダイオードＤ１Ｃｄは、
寄生ダイオードＤ１ｄと全く同じｐｎ接合の構造（同じ
形状，面積，周囲長，不純物濃度等）を有したダイオー
ドである。すなわち、この補償ダイオードＤ１Ｃｄは、
ｎＭＯＳトランジスタＭ１と全く同じ構造のｎＭＯＳト
ランジスタＭ１Ｃのドレインｄ、電源ＶＳＳ間に形成さ
れる寄生ダイオードであり、ｎＭＯＳトランジスタＭ１
Ｃのソースおよびｐ−ｗｅｌｌは電源ＶＳＳに接続さ
れ、またＭ１Ｃがオフ状態になるように、ゲートｇは電
源ＶＳＳに接続されている。そのため、全く同じ構造に
作られた補償ダイオードＤ１Ｃｄ及び寄生ダイオードＤ
１ｄにおいて、それぞれより生じるリーク電流ＩＬとＩ
Ｃとは等しいことになる。

【００３０】カレントミラー回路１０は、大きさの等し
い２つのｐＭＯＳトランジスタＭＭ０，ＭＭ１から構成
された基本的なカレントミラー回路であり、入力電流Ｉ
０と出力電流Ｉ１の大きさの比が１対１となっている。
すなわち、入力された電流と等しい大きさの電流が出力
される。

【００３１】さらに、補償ダイオードＤ１Ｃｄの逆方向
電流（補償電流）ＩＣは、カレントミラー回路１０の入
力電流ＩＯとなるように接続されている。一方、カレン
トミラー回路１０の出力端子は、ｎＭＯＳトランジスタ
Ｍ１のドレインに接続されている。そのため、入力電流
Ｉ０と等価の出力電流Ｉ１がｎＭＯＳトランジスタＭ１
のドレインへと流れる。ここで、カレントミラー回路１
０の出力電流をＩ１とすると、 Ｉ１＝Ｉ０＝ＩＣ＝ＩＬ ・・・ （３） となる。

【００３２】このように、寄生ダイオードＤ１ｄで発生
したドレインｄからバルクｂを経由し電源ＶＳＳへ流れ
る逆方向リーク電流ＩＬと同じ大きさの電流ＩＣが、ト
ランジスタＭ１Ｃより発生し、カレントミラー回路１０
を介してｎＭＯＳトランジスタＭ１のドレインに供給さ
れる。その結果、逆方向リーク電流ＩＬが補償され、回
路２０からの電流のすべてがｎＭＯＳトランジスタＭ１
のドレイン電流となる。このように、全く同じ構造の補
償ダイオードの逆方向電流を利用することで、高精度な
リーク電流の補償が可能となる。

【００３３】ところで、カレントミラー回路１０を構成
するｐＭＯＳトランジスタＭＭ０及びＭＭ１にも寄生ダ
イオードＤＭ０ｄ，ＤＭ０ｓ，ＤＭ１ｄ，ＤＭ１ｓが存
在する。しかし、カレントミラー回路１０が扱う電流レ
ベルはリーク電流ＩＬに対応する比較的小さな電流レベ
ルなので、最小ルールで設計できる。このため、これら
ダイオードは非常に小さなｐｎ接合のダイオードとな
り、これらダイオードにおいて生じる逆方向リーク電流
のレベルはＩＬ，ＩＣに比べ小さくできる。従って、カ
レントミラー回路１０の動作について、これら寄生ダイ
オードＤＭ０ｄ，ＤＭ０ｓ，ＤＭ１ｄ，ＤＭ１ｓの存在
の影響は無視できる。

【００３４】なお、上述の第１実施例では、補償ダイオ
ードＤ１Ｃｄは、ｎＭＯＳトランジスタＭ１と全く同じ
構造のｎＭＯＳトランジスタＭ１Ｃの寄生ダイオードを
利用したが、補償ダイオードＤ１Ｃの作製法はこれに限
定されるわけではない。例えば、ｎＭＯＳトランジスタ
Ｍ１と同じｐ−ｗｅｌｌ内に、寄生ダイオードＤ１ｄと
同程度の大きさのｎ−ｔｙｐｅの領域を作製してできる
ダイオードを利用してもよい。

【００３５】また、カレントミラー回路１０は、図５の
回路方式に限定するものではない。即ち、図６に示すよ
うに、入力電流Ｉ０と出力電流Ｉ１の大きさが等しく、
補償ダイオードＤ１Ｃｄから電源ＶＳＳへ流れる逆方向
リーク電流と等しい補償電流を電源ＶＤＤから寄生ダイ
オードＤ１ｄに供給できれば、どのような回路方式でも
採用することができる。

【００３６】（第２実施例）図７に本発明の第２実施例
に係るリーク電流補償回路を示す。この例では、ｎＭＯ
ＳトランジスタＭ１のソース端子に存在する寄生ダイオ
ードＤ１ｓの逆方向リーク電流を補償する。

【００３７】ｎＭＯＳトランジスタＭ１は、そのドレイ
ンが回路２０に接続され、ゲートが回路３０に接続さ
れ、ソースが回路４０に接続されており、ｐ−ｗｅｌｌ
が電源ＶＳＳに接続されている。また、ドレインと電源
ＶＳＳの間と、ソースと電源ＶＳＳの間には、各々寄生
ダイオードＤ１ｄ，Ｄ１ｓが存在し、ここにおいて逆方
向リーク電流ＩＬｄ，ＩＬｓが生じる。

【００３８】ここで、本実施例では、一方のソース側寄
生ダイオードＤ１ｓの逆方向リーク電流ＩＬの補償のた
めの構成のみを示しており、これについて説明する。

【００３９】寄生ダイオードＤ１ｓにおける逆方向リー
ク電流ＩＬを補償するために、補償ダイオードＤ１Ｃ及
びカレントミラー回路１０が設けられている。

【００４０】補償ダイオードＤ１Ｃは、寄生ダイオード
Ｄ１ｓと全く同じｐｎ接合の構造（同じ形状，面積，周
囲長，不純物濃度等）を有したダイオードである。従っ
て、寄生ダイオードＤ１ｓの逆方向リーク電流と補償ダ
イオードＤ１Ｃの逆方向電流は、ほぼ同じ大きさになる
（ＩＬｓ＝ＩＣ）。

【００４１】カレントミラー回路１０は、大きさの等し
い２つのｐＭＯＳトランジスタＭＭ０及びＭＭ１から構
成された基本的なカレントミラー回路でありため、入力
電流Ｉ０と出力電流Ｉ１の大きさの比が１対１となる。
すなわち、入力及び出力電流の大きさは等しい（Ｉ０＝
Ｉ１）。

【００４２】電源ＶＳＳと接続された補償ダイオードＤ
１Ｃｓは、カレントミラー回路の一方のトランジスタＭ
Ｍ０と接続されている。そのため、補償ダイオードＤ１
Ｃｓの逆方向電流ＩＣが、カレントミラー回路１０の入
力電流Ｉ０となる。従って、カレントミラー回路１０の
出力電流Ｉ１は、 Ｉ１＝Ｉ０＝ＩＣ＝ＩＬｓ ・・・ （４） となる。

【００４３】以上の動作により、寄生ダイオードＤ１ｓ
で発生したソースから電源ＶＳＳへ流れる逆方向リーク
電流ＩＬと同じ大きさの電流が補償ダイオードＤ１Ｃよ
り発生し、カレントミラー回路１０を介して、ｎＭＯＳ
トランジスタＭ１のソースに供給される。逆方向リーク
電流ＩＬが補償ダイオードの逆方向電流ＩＣにより補償
されるため、ｎＭＯＳトランジスタＭ１のドレインから
の電流はそのままソース電流となる。このように、全く
同じ構造の補償ダイオードの逆方向電流を利用すること
で、高精度なリーク電流の補償が可能となる。なお、ド
レイン側寄生ダイオードの逆方向リーク電流ＩＬｄにつ
いても同様の構成を用いて補償することができる。

【００４４】（第３実施例）図８に本発明の第３実施例
に係るリーク電流補償回路を示す。この例では、ｎ形基
板にｐ−ｗｅｌｌをつくり込んでｎＭＯＳトランジスタ
Ｍ１を作製しており、ｐ−ｗｅｌｌとｎ形の基板間に存
在する寄生ダイオードＤ１ｗにおいて生じる逆方向リー
ク電流を補償する。

【００４５】ｎＭＯＳトランジスタＭ１は、ドレインが
回路２０に接続され、ゲートが回路３０に接続され、ｐ
−ｗｅｌｌおよびソースが回路４０に接続されており、
さらにｎ−ｔｙｐｅの基板が電源ＶＤＤに接続されてい
る。この場合、ｐ−ｗｅｌｌとｎ−ｔｙｐｅ基板間及び
ｐ−ｗｅｌｌとドレイン間に、寄生ダイオードＤ１Ｗと
Ｄ１ｄが存在する。このうち、寄生ダイオードＤ１ｄで
の逆方向リーク電流は、上記第１あるいは第２実施例と
同様に補償することができる。そのため、本実施例で
は、寄生ダイオードＤ１Ｗによる逆方向リーク電流ＩＬ
の補償について説明する。

【００４６】回路４０に流れ込む電流は、ｎＭＯＳトラ
ンジスタＭ１のドレイン電流であり、回路２０からの電
流が、回路４０へと流れ込む。しかし、寄生ダイオード
Ｄ１Ｗによる電源ＶＤＤからの逆方向リーク電流ＩＬ
が、バルクｂを経由して回路４０へと流れ込む。その結
果、回路４０へは、回路２０からの電流に加えて、逆方
向リーク電流ＩＬが流れ込むことになる。

【００４７】本実施例では、この逆方向リーク電流ＩＬ
を補償するために、補償ダイオードＤ１Ｃとカレントミ
ラー回路１０を有している。

【００４８】補償ダイオードＤ１Ｃは、寄生ダイオード
Ｄ１ｄと全く同じｐｎ接合の構造（同じ形状，面積，周
囲長，不純物濃度等）を有したダイオードである。この
補償ダイオードＤ１Ｃは、ｎＭＯＳトランジスタＭ１の
ｐ−ｗｅｌｌの作製と同時にもう１つ全く同じｐ−ｗｅ
ｌｌをつくり込むことで実現できる。

【００４９】カレントミラー回路１０は、大きさの等し
い２つのｎＭＯＳトランジスタＭＭ０とＭＭ１から構成
された基本的なカレントミラー回路である。従って、入
力電流Ｉ０と出力電流Ｉ１の比は、１対１となる（Ｉ０
＝Ｉ１）。

【００５０】ｎＭＯＳトランジスタＭ１の補償ダイオー
ドの逆方向電流がカレントミラー回路１０の入力電流と
なるように接続されている。そして、カレントミラー回
路１０の出力端子は、ｐ−ｗｅｌｌ（バルク）に接続さ
れている。そのため、ｎＭＯＳトランジスタＭ１の寄生
ダイオードＤ１と全く同じ構造に作られている補償ダイ
オードＤ１Ｃより、逆方向リーク電流ＩＬと同じ大きさ
の逆方向電流ＩＣが発生すると、この電流ＩＣが入力対
出力が１対１のカレントミラー回路１０の入力電流Ｉ０
となる。従って、カレントミラー回路１０の出力電流を
Ｉ１とすれば、これら電流間の関係は、 ＩＣ＝ＩＯ＝Ｉ１＝ＩＬ ・・・（５） となる。

【００５１】そのため、寄生ダイオードＤ１ｗによる電
源ＶＤＤからｐ−ｗｅｌｌへ流れ込む逆方向リーク電流
ＩＬと同じ大きさの電流ＩＣが、補償ダイオードＤ１Ｃ
において発生し、カレントミラー回路１０を介して、ｎ
ＭＯＳトランジスタＭ１のｐ−ｗｅｌｌから引き抜かれ
る。その結果、回路４０に流れ込む電流は、ｎＭＯＳト
ランジスタＭ１のドレイン電流、すなわち回路２０から
の電流となり、Ｄ１Ｗからの過剰な逆方向リーク電流の
影響を受けない。このように、全く同じ構造の補償ダイ
オードの逆方向電流を利用することで、高精度なリーク
電流の補償が可能となる。

【００５２】（第４実施例）図９に本発明の第４実施例
に係るリーク電流補償回路を示す。この例では、ｎ−ｔ
ｙｐｅの領域内に、ｐ−ｔｙｐｅの領域をつくり込み作
製した抵抗Ｒに存在する寄生ダイオードＤの逆方向リー
ク電流を補償する。

【００５３】抵抗Ｒの端子ａは回路５０に接続され、も
う一方の端子ｂは回路６０に接続されている。寄生ダイ
オードによるリーク電流を考えなければ、回路５０から
の電流Ｉ５０がそのまま回路６０に流れ込む電流Ｉ６０
になるため、Ｉ５０＝Ｉ６０である。

【００５４】ここで、通常ｎ−ｔｙｐｅの領域は最も高
い電位の電源ＶＤＤに接続し、ｐ−ｔｙｐｅとｎ−ｔｙ
ｐｅとはｐｎ接合で分離するため、ここに寄生ダイオー
ドＤが存在する。そこで、この寄生ダイオードＤに逆方
向リーク電流ＩＬが流れることになる。

【００５５】本実施例では、この寄生ダイオードＤによ
る逆方向リーク電流ＩＬを補償するために、補償ダイオ
ードＤＣとカレントミラー回路１０が設けられ、補償ダ
イオードの逆方向電流がカレントミラー回路１０の入力
電流となるように接続されている。そして、カレントミ
ラー回路１０の出力端子は、抵抗Ｒの端子ｂに接続され
ている。

【００５６】補償ダイオードＤＣは、寄生ダイオードＤ
と全く同じｐｎ接合の構造（同じ形状，面積，周囲長，
不純物濃度等）を有したダイオードである。従って、寄
生ダイオードＤの逆方向リーク電流と補償ダイオードＤ
Ｃの逆方向電流は、ほぼ同じ大きさになる（ＩＬ＝Ｉ
Ｃ）。

【００５７】カレントミラー回路１０は、大きさの等し
い２つのｐＭＯＳトランジスタＭＭ０及びＭＭ１から構
成された基本的なカレントミラー回路であり、入力電流
Ｉ０と出力電流Ｉ１の大きさの比が１対１、すなわち等
しくなっている。

【００５８】寄生ダイオードＤにおいて、逆方向リーク
電流ＩＬが生じると、それと同時に、寄生ダイオードＤ
と全く同じ構造に作られている補償ダイオードＤＣにお
いても、同じ大きさ逆方向電流ＩＣが発生する。この逆
方向電流ＩＣがカレントミラー回路１０の入力電流Ｉ０
となり、出力電流Ｉ１も同一になる。従って、 Ｉ１＝Ｉ０＝ＩＣ＝ＩＬ ・・・ （６） となる。

【００５９】以上の動作により、寄生ダイオードＤによ
り電源ＶＤＤから流れ込んでくる逆方向リーク電流ＩＬ
と同じ大きさの電流ＩＣが、補償ダイオードＤＣより発
生し、カレントミラー回路１０を介して、抵抗Ｒの端子
ｂより引き抜かれる。その結果、回路５０からの電流Ｉ
５０は、そのまま回路６０へ流れ込む電流Ｉ６０とな
り、リーク電流ＩＬの影響を受けにくくなる。このよう
に、全く同じ構造の補償ダイオードの逆方向電流を利用
することで、高精度なリーク電流の補償が可能となる。

【００６０】（第５実施例）図１０に、本発明の第５実
施例に係るリーク電流補償回路を示す。図１０では、ｎ
ＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン端子に存在する寄生
ダイオードＤ１の逆方向リーク電流を補償する。

【００６１】ｎＭＯＳトランジスタＭ１において、その
ドレインは回路２０に接続され、ゲートは回路３０に接
続され、バルクおよびソースは同一の電源ＶＳＳに接続
されている。この構成において、ドレインと電源ＶＳＳ
間に寄生ダイオードＤ１が存在する。そして、この寄生
ダイオードＤ１において生じる逆方向リーク電流ＩＬに
より、回路２０からの電流が削減される。

【００６２】本実施例では、この逆方向リーク電流ＩＬ
を補償するために、補償ダイオードＤ１Ｃとカレントミ
ラー回路１０を設けている。

【００６３】補償ダイオードＤ１Ｃは、寄生ダイオード
Ｄ１の逆方向リーク電流ＩＬすなわち逆方向電流の１／
Ｎ（Ｎは２以上の整数）の大きさの逆方向電流ＩＣを有
すろダイオードである。従って、寄生ダイオードＤ１Ｃ
及び補償ダイオードＤ１において各々生ずる逆方向リー
ク電流ＩＬ，ＩＣの関係は、（１／Ｎ）・ＩＬ＝ＩＣと
なる。

【００６４】カレントミラー回路１０は、２つのｐＭＯ
ＳトランジスタＭＭ０及びＭＭ１から構成された基本的
なカレントミラー回路であり、入力電流Ｉ０と出力電流
Ｉ１の大きさの比が１対Ｎであり、 Ｉ１＝Ｎ・Ｉ０ ・・・ （７） となる。さらに、カレントミラー回路１０は、補償ダイ
オードＤ１Ｃの逆方向電流が入力電流となるように接続
されており、そして、出力端子においては、ｎＭＯＳト
ランジスタＭ１のドレインに接続されている。

【００６５】このため、寄生ダイオードＤ１において逆
方向リーク電流ＩＬが発生すると、これと同時に補償ダ
イオードＤ１Ｃにおいて、逆方向リーク電流ＩＬの１／
Ｎの逆方向電流ＩＣが発生し、この逆方向リーク電流Ｉ
Ｃが、カレントミラー回路１０の入力電流Ｉ０となる。
これにより、カレントミラー回路１０の出力端子から
は、入力電流に対しＮ倍の出力電流Ｉ１が出力され、こ
れがトランジスタＭ１のドレインへ供給される。

【００６６】従って、トランジスタＭ１へ供給される出
力電流Ｉ１は、 Ｉ１＝Ｎ・Ｉ０＝Ｎ・ＩＣ＝Ｎ・（ＩＬ／Ｎ）＝ＩＬ・・・ （８） となる。

【００６７】以上の動作により、カレントミラー回路１
０より、寄生ダイオードＤ１で発生したドレインから電
源ＶＳＳへ流れるリーク電流ＩＬと同じ大きさの電流が
ｎＭＯＳトランジスタＭ１のドレインに供給される。そ
の結果、回路２０からの電流はそのままｎＭＯＳトラン
ジスタＭ１のドレイン電流となり、リーク電流ＩＬの影
響を受けにくくなる。

【００６８】また、ダイオードより発生する逆方向リー
ク電流の大きさは、ダイオードのサイズに比例するた
め、Ｎ＞＞１となるように設定することで、寄生ダイオ
ードよりも小さな補償ダイオードを用いることができ
る。その結果、従来方式に比較して集積度の向上が可能
になる。なお、Ｎを２以上の整数とすると、設計、製作
が容易になり、特に好ましい。

【００６９】（第６実施例）図１１に、本発明の第６実
施例に係るリーク電流補償回路を示す。本実施例では、
複数のｎＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２，…，Ｍｎのド
レイン端子に、各々寄生ダイオードＤ１，Ｄ２，…，Ｄ
ｎが存在する。そして、これら寄生ダイオードにおける
逆方向リーク電流を１つの補償ダイオードと、１つの１
入力多出力カレントミラー回路を用いて補償する。

【００７０】ｎＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２，・・
・，Ｍｎにおいて、各々のドレインは回路２１，２２，
・・・，２ｎに接続され、ゲートは回路３１，３２，・
・・，３ｎに接続され、ソースは回路４１，４２，・・
・，４ｎに接続されているおり、さらにｐ−ｗｅｌｌは
電源ＶＳＳに接続されている。各ｎＭＯＳトランジスタ
Ｍ１，Ｍ２，・・・，Ｍｎのドレインと電源ＶＳＳ間に
は、寄生ダイオードＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎが存在
し、各々において逆方向リーク電流ＩＬ１，ＩＬ２，・
・・，ＩＬｎが発生する。そのため、回路２１，２２，
・・・，２ｎよりｎＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２，・
・・，Ｍｎに流れる電流が削減される。

【００７１】これらのリーク電流ＩＬ１，ＩＬ２，・・
・，ＩＬｎを補償するために、一つの補償ダイオードＤ
１Ｃと、１入力多出力のカレントミラー回路１０が設け
られている。そして、両者は、補償ダイオードＤ１Ｃの
逆方向リーク電流ＩＣがカレントミラー回路１０入力電
流Ｉ０となるように接続されている。

【００７２】補償ダイオードＤ１Ｃは、各々の寄生ダイ
オードＤｎと全く同じｐｎ接合の構造（同じ形状，面
積，周囲長，不純物濃度等）を有するダイオードとす
る。したがって、各々の寄生ダイオードＤｎのリーク電
流ＩＬｎと補償ダイオードＤ１Ｃの逆方向電流ＩＣは、
ほぼ同じ大きさになる（ＩＬ１，ＩＬ２，・・・，ＩＬ
ｎ＝ＩＣ）。

【００７３】カレントミラー回路１０は、補償ダイオー
ドと接続されたｐＭＯＳトランジスタＭＭ０と大きさの
等しいｐＭＯＳトランジスタを複数（ＭＭ１，ＭＭ２，
・・・，ＭＭｎ）より構成されている。従って、入力電
流Ｉ０と等しい出力電流が複数（Ｉ１，Ｉ２，・・・，
Ｉｎ）流れる。

【００７４】これらカレントミラー回路の出力端子は、
ｎＭＯＳトランジスタのドレインと各々接続されてい
る。各々のｎＭＯＳトランスタの寄生ダイオードＤ１，
Ｄ２，・・・，Ｄｎにおいて、逆方向リーク電流ＩＬ
１，ＩＬ２，・・・，ＩＬｎが発生すると、同じ構造を
有する補償ダイオードＤ１Ｃにおいても逆方向電流ＩＣ
が発生する。この逆方向リーク電流ＩＣが、カレントミ
ラー回路の入力電流Ｉ０となり、それに伴い、カレント
ミラー回路１０の複数の出力端子より、複数のｎＭＯＳ
トランジスタ（Ｍ１，Ｍ２，・・・，Ｍｎ）のドレイン
に向けて出力電流（Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎ）が流れ
る。

【００７５】ここで、寄生ダイオードＤ１，Ｄ２，・・
・，Ｄｎにおいて、発生する逆方向リーク電流ＩＬ１，
ＩＬ２，・・・，ＩＬｎの大きさがすべて等しいとする
と、 ＩＬ１＝ＩＬ２＝・・・＝ＩＬｎ ・・・（９） であり、カレントミラー回路１０の出力電流は、Ｉ１，
Ｉ２，・・・，Ｉｎもすべて等しいため、 ＩＬ１＝ＩＬ２＝・・・＝ＩＬｎ＝Ｉ０＝ＩＣ＝ＩＬ ・・・ （１０） となる。

【００７６】以上の動作により、カレントミラー回路１
０より、寄生ダイオードＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎで発
生したドレインから電源ＶＳＳへ流れるリーク電流ＩＬ
と同じ大きさの電流が複数のｎＭＯＳの各々のドレイン
に供給される。その結果、回路２１，２２，・・・，２
ｎからの各々の電流はそのままｎＭＯＳトランジスタＭ
１，Ｍ２，・・・，Ｍｎのドレイン電流となり、リーク
電流の影響を受けにくくなる。このように、複数の出力
を有するカレントミラー回路を利用することにより、一
つの補償ダイオードが、複数の寄生ダイオードの逆方向
リーク電流を補償することが可能となり、従って、集積
度を向上することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ｎ型基板に作製したｎＭＯＳトランジスタと
ｐＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードを示す図であ
る。

【図２】 寄生ダイオードによって生じるリーク電流を
示す図である。

【図３】 従来のリーク電流補償の構成を示す図であ
る。

【図４】 従来のリーク電流補償の構成を示す図であ
る。

【図５】 第１実施例のリーク電流補償回路の構成を示
す図である。

【図６】 回路１０の動作を示す図である。

【図７】 第２実施例のリーク電流補償回路の構成を示
す図である。

【図８】 第３実施例のリーク電流補償回路の構成を示
す図である。

【図９】 第４実施例のリーク電流補償回路の構成を示
す図である。

【図１０】 第５実施例のリーク電流補償回路の構成を
示す図である。

【図１１】 第６実施例のリーク電流補償回路の構成を
示す図である。

【符号の説明】

１０ カレントミラー回路、２０，３０，４０ 回路、
Ｍ１，Ｍ１Ｃ ｎＭＯＳトランジスタ、Ｄ１ｄ，Ｄ１ｓ
寄生ダイオード。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集積回路を構成する素子に存在する寄生
   ダイオードの逆方向リーク電流を補償ダイオードの補償
   電流を用いて補償するリーク電流補償回路において、 逆方向リーク電流を補償電流として流す補償ダイオード
   と、 この補償ダイオードの補償電流を入力電流とし、出力電
   流を前記寄生ダイオードが存在する素子に供給するカレ
   ントミラー回路と、 を有し、 前記寄生ダイオードの逆方向リーク電流を補償すること
   を特徴とするリーク電流補償回路。
2. 【請求項２】 前記請求項１記載の回路において、 前記補償ダイオードから得る補償電流の大きさを上記寄
   生ダイオードのリーク電流の１／Ｎ（ＮはＮ＞１の数）
   に設定し、前記カレントミラー回路の入力電流対出力電
   流の大きさの比を１対Ｎに設定することを特徴とするリ
   ーク電流補償回路。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の回路におい
   て、 寄生ダイオードが存在する素子が複数であり、１つの補
   償ダイオードから基準となる補償電流を得て、１つの入
   力と複数の出力を有するカレントミラー回路の入力電流
   とし、前記カレントミラー回路の複数の出力電流を各素
   子に供給して、各素子に存在する寄生ダイオードのリー
   ク電流を補償することを特徴とするリーク電流補償回
   路。