JPH01241157A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JPH01241157A
JPH01241157A JP6874288A JP6874288A JPH01241157A JP H01241157 A JPH01241157 A JP H01241157A JP 6874288 A JP6874288 A JP 6874288A JP 6874288 A JP6874288 A JP 6874288A JP H01241157 A JPH01241157 A JP H01241157A
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JP
Japan
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temperature
lsi
transistor
voltage
terminal
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JP6874288A
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Japanese (ja)
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Yasuhisa Sugao
菅生 靖久
Masayo Fujita
藤田 雅世
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect the operating temperature of an LSI in real time through a simple configuration without using a special sensor, by providing an active element for measuring a temperature, thereby mounting measurement terminals so as to take out a voltage drop in the prescribed current density of the active element to the outside. CONSTITUTION:A circuit part 2 which is formed on the substrate 1 of a semiconductor integrated circuit (LSI) is composed of a number of temperature measuring active elements 3 equipped with pn junctions such as transistors, diodes, and the like as well as passive elements such as resistors and the like as occasion demands. As to the temperature measuring active elements 3, measurement extend terminals 4 and 5 for the make of taking out a drop in voltage VBE which occurs in the case where as electric current in the pn junctions flows are formed on the substrate 1. Voltage corresponding to the drop in voltage VBE has a correlation to temperature characteristics on the basis of those of the temperature measuring active elements 3. Thus, the temperature signals of the LSI are detected by using effectively the temperature characteristics of the active elements 3 themselves that are contained in the LSI itself without using a specific temperature sensor.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目自勺〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 1実施例 第1実施例(第2図、第3図) 第2実施例(第4図) 第3実施例(第5図) 第4実施例(第6図、第7図、第8図、第9図) 第5実施例(第10図) 第6実施例(第11図) 第7実施例(第12図) 発明の効果 〔概要〕 本発明は、IC,LSI、超LSI等の〒導体集積回路
(以下、LSIという。)に係り、特にLSI内に形成
されたトランジスタ、ダイオード等の能動素子(以下、
トランジスタという。)を用いてLSIの温度検出が可
能に構成されたLSIに関し、 本発明は特別な温度検出器を用いることなく、LSI自
体に含まれている能動素子自体の温度特性を有効に利用
して当該LSIの温度信号を取出しうるLSIを提供す
ることを目的とし、半導体集積回路において、PN接合
を有する温度測定用の能動素子と、この能動素子の所定
電流密度における電圧降下を出力可能に外部に導出され
た測定用外部端子と、を備えて構成した。
[Detailed description of the invention] Overview Industrial field of application Conventional technology Problems to be solved by the invention Means for solving the problem Action 1 Example 1 Example (Figs. 2 and 3) Figure) Second embodiment (Figure 4) Third embodiment (Figure 5) Fourth embodiment (Figures 6, 7, 8, 9) Fifth embodiment (Figure 10) Sixth Embodiment (FIG. 11) Seventh Embodiment (FIG. 12) Effects of the Invention [Summary] The present invention relates to conductor integrated circuits (hereinafter referred to as LSI) such as ICs, LSIs, and very large scale integrated circuits (LSIs). In particular, active elements such as transistors and diodes (hereinafter referred to as
It's called a transistor. ), the present invention effectively utilizes the temperature characteristics of the active elements included in the LSI itself without using a special temperature detector. The purpose is to provide an LSI that can extract the temperature signal of the LSI, and in a semiconductor integrated circuit, an active element for temperature measurement having a PN junction and a voltage drop of this active element at a predetermined current density can be outputted to the outside. It was configured with an external measurement terminal.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、IC,LSI、超LSI等の半導体集積回路
(以下、LSIという。)に係り、特にLSI内に形成
されたトランジスタ、ダイオード等の能動素子(以下、
トランジスタという。)を用いてLSIの温度検出が可
能に構成されたLSIに関する。 。
The present invention relates to semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as LSIs) such as ICs, LSIs, and very large scale integrated circuits (LSIs), and particularly to active elements such as transistors and diodes (hereinafter referred to as "LSIs") formed in LSIs.
It's called a transistor. ) The present invention relates to an LSI that is configured to be able to detect the temperature of the LSI using the following. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年の半導体技術の進歩により、半導体集積回路はIC
からLSI、さらには超LSIへと発展してきた。この
発展に伴なって集積密度が増加し、また動作速度も高速
化している。
Due to recent advances in semiconductor technology, semiconductor integrated circuits have become ICs.
It has evolved from LSI to super LSI. With this development, the integration density has increased and the operating speed has also increased.

このLSIの高密度化、高速化に伴ない、LSI中の1
素子当りの消費電力が増加し、そしてチップ当りの発熱
量が増大化する傾向にある。
With the increase in density and speed of LSI, one
There is a tendency for power consumption per element to increase and heat generation per chip to increase.

半導体の動作は熱の影響を受は易いため、放熱フィンや
強制冷却ファン等を用いて熱対策を行っているのが現状
である。
Since the operation of semiconductors is easily affected by heat, heat countermeasures are currently being taken using heat dissipation fins, forced cooling fans, and the like.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上記放熱対策はLSIを用いた計算機シ
ステム等の設計段階で求めた特性に基づくものであり、
実際の温度の状態に対応するものではなかった。また、
同じ設計仕様のシステムであっても設置場所や稼動時間
の長短等によりLSIの温度状況は異なり、設計仕様の
ままで画一的に冷却しても必ずしもその状況に適合した
ものではなかった。LSIを良好な条件で動作させるた
めには現実の動作時の温度がどのようになっているかを
検出し、常に適正な温度に保つよう管理する必要がある
However, the heat dissipation measures mentioned above are based on the characteristics determined at the design stage of computer systems using LSI, etc.
It did not correspond to actual temperature conditions. Also,
Even in systems with the same design specifications, the temperature conditions of LSIs vary depending on the installation location, length of operation time, etc., and uniform cooling with the same design specifications does not necessarily suit the situation. In order to operate an LSI under good conditions, it is necessary to detect the actual temperature during operation and manage the temperature to always maintain it at an appropriate temperature.

そこで、LSIの温度を検出する手段として、熱電対や
サーミスタ等の温度センサをシステム内部に実装された
LSIに取付け、その検出信号を取出すことが考えられ
る。しかし、システム内の配線や部品配置は極めて複雑
であり、しかもその限られたスペース内にそのような温
度センナを配置することはシステムの横築上無理があり
、現実的な解決策とはなり得ない。
Therefore, as a means for detecting the temperature of the LSI, it is conceivable to attach a temperature sensor such as a thermocouple or thermistor to the LSI mounted inside the system and extract a detection signal from the temperature sensor. However, the wiring and component placement within the system are extremely complex, and it is impossible to place such a temperature sensor in such a limited space due to the horizontal construction of the system, so this is not a realistic solution. do not have.

また、たとえ配置出来なとしても、そこで得られるのは
LSIパッケージ表面の温度であり、LSIそのものの
温度を見ることは出来ない。
Furthermore, even if it can be arranged, what can be obtained is the temperature of the surface of the LSI package, and it is not possible to see the temperature of the LSI itself.

本発明は特別な温度検出器を用いることなく、LSI自
体に含まれている能動素子自体の温度特性を有効に利用
して当該LSIの温度信号を取出しうるLSIを提供す
ることを目的とする。
An object of the present invention is to provide an LSI that can extract a temperature signal of the LSI by effectively utilizing the temperature characteristics of active elements included in the LSI itself, without using a special temperature detector.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図に本発明の原理図を示す、LSIは半導体集積回
路基板1と、その基板上に形成された回路部2とから構
成される。回路部2はトランジスタ、ダイオード等のP
N接合を有する多数の能動素子および必要な場合に抵抗
等の受動素子を含んで構成されている。上記能動素子に
は本発明に係る温度測定用能動素子3が含まれている。
FIG. 1 shows a diagram of the principle of the present invention. An LSI includes a semiconductor integrated circuit board 1 and a circuit section 2 formed on the board. The circuit section 2 includes transistors, diodes, etc.
It is configured to include a large number of active elements having N junctions and passive elements such as resistors when necessary. The active elements include a temperature measuring active element 3 according to the present invention.

この温度測定用能動素子3はサーミスタ等のいわゆる温
度検出素子ではなく構造自体は通常LSIで使用される
素子と同じである。温度測定用能動素子3はPN接合を
有しており、そのPN接合にある電流を流したときに生
ずる電圧降下を外部に取出すための測定用外部端子4.
5が半導体集積回路基板1上に形成されている。PN接
合に電流を流す手段としては、LSI内に設けられてい
る定電流源を利用するか、あるいは測定用外部端子4,
5を用いて外付けの定電流源を用いるか、いずれでもよ
い。
This temperature measuring active element 3 is not a so-called temperature detecting element such as a thermistor, but has the same structure as an element normally used in LSI. The temperature measuring active element 3 has a PN junction, and an external measuring terminal 4 is used to extract the voltage drop that occurs when a certain current is passed through the PN junction.
5 is formed on the semiconductor integrated circuit substrate 1. As a means for passing current through the PN junction, a constant current source provided within the LSI may be used, or an external measurement terminal 4,
5 and an external constant current source.

〔作用〕[Effect]

温度測定用能動素子3のPN接合に電流を流すと、その
PN接合相互間で生じた電圧降下に対応する電圧が測定
用外部端子4.5間に現われる。
When a current is passed through the PN junction of the temperature measuring active element 3, a voltage corresponding to the voltage drop occurring between the PN junctions appears between the external measuring terminals 4.5.

この電圧は温度測定用能動素子3の特性に基づく温度特
性と相関関係を有する。したがって、上記測定用外部端
子4.5間の電圧を測定することにより当該温度測定用
能動素子3の温度を測定することができ、このことは当
該能動素子3を内蔵するLSIの動作時の温度を測定す
ることができることを意味する。
This voltage has a correlation with the temperature characteristics based on the characteristics of the active element 3 for temperature measurement. Therefore, by measuring the voltage between the external measuring terminals 4 and 5, the temperature of the temperature measuring active element 3 can be measured, which means that the temperature of the LSI incorporating the active element 3 during operation is This means that it can be measured.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

概]コ【明 第1図に示したように、LSIの半導体集積回路基板(
以下、基板という、)1上に形成された回路部2はバイ
ポーラトランジスタ、ダイオード等のPN接合を有する
多数の能動素子(以下、トランジスタで説明する。)お
よび必要な場合に抵抗等の受動素子を含んで構成されて
いる。上記トランジスタの中には本発明に係る温度測定
用のトランジスタ3が含まれている。このトランジスタ
3は特別な構造を有するものではなく、構造自体は他の
トランジスタと同様に同一プロセスで作られる。但し、
温度測定用として専用に設けるか、LSI内で使用しな
い空きトランジスタを用いるか、LSI内に設けられて
いる出力バッファ用のトランジスタを通常動作時以外の
空き時間帯で利用するか、は適宜選択する。
Overview] As shown in Figure 1, an LSI semiconductor integrated circuit board (
A circuit section 2 formed on a substrate 1 (hereinafter referred to as a substrate) includes a large number of active elements (hereinafter referred to as transistors) having PN junctions such as bipolar transistors and diodes, and passive elements such as resistors when necessary. It is composed of: The transistors mentioned above include a temperature measuring transistor 3 according to the present invention. This transistor 3 does not have a special structure, and the structure itself is made in the same process as other transistors. however,
Choose as appropriate whether to provide a dedicated transistor for temperature measurement, use a vacant transistor that is not used within the LSI, or use an output buffer transistor provided within the LSI during idle time periods other than during normal operation. .

トランジスタ3のベースには測定用外部端子(以下、端
子という、)4が接続され、エミッタには端子5が接続
されている。各端子4.5は基板1の空きスペース上に
配置され、トランジスタ3のベース・エミッタ間の順方
向電圧降下(以下、ベース電圧という、)を外部に導出
するためのものである。
An external terminal for measurement (hereinafter referred to as a terminal) 4 is connected to the base of the transistor 3, and a terminal 5 is connected to the emitter. Each terminal 4.5 is arranged on an empty space of the substrate 1, and is used to derive a forward voltage drop between the base and emitter of the transistor 3 (hereinafter referred to as base voltage) to the outside.

トランジスタ3にコレクタ電流を流す手段としては、L
SI内に存在するrN流源を用いるか、あるいは端子5
に外付けの定電流源を接続するかの2通りの方法がある
。これらについては、後述する各実施例で説明する。
As a means for flowing collector current to the transistor 3, L
Using an rN source present in the SI or using terminal 5
There are two ways to connect an external constant current source. These will be explained in each embodiment described later.

次に、動作の概要を説明する。トランジスタ3のPN接
合に電流を流すと、そのPN接合で生じたベース電圧■
BFが端子4.5間に現われる。このベース電圧■8E
を測定することにより後述する(1)式を用いてトラン
ジスタ3の温度を測定することができる。トランジスタ
3の温度は、結局において実質的にLSI全体の温度と
等価であるから、そのLSIの温度を知ることができ、
システム内に配置されたLSIの温度管理を行うことが
可能となる。この温度信号の用途としては種々前えられ
、詳細例は第7実施例において後述する。
Next, an overview of the operation will be explained. When a current flows through the PN junction of transistor 3, the base voltage generated at the PN junction ■
BF appears between terminals 4.5. This base voltage ■8E
By measuring , the temperature of the transistor 3 can be measured using equation (1), which will be described later. Since the temperature of the transistor 3 is essentially equivalent to the temperature of the entire LSI, the temperature of the LSI can be known.
It becomes possible to manage the temperature of LSIs placed within the system. There are various uses for this temperature signal, and detailed examples will be described later in the seventh embodiment.

1L寒並1 ゛本発明の第1実施例を第2図〜第4図を用いて説明す
る。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

いま、温度測定用のトランジスタ3として、第2図に示
すトランジスタTr1を考える。トランジスタ1゛r1
のコレクタはLSI内に配線されたGND線に接続され
、エミッタは端子5に接続され、ベースはベースバイア
ス抵抗RBを介してGND線に接続されるとともに端子
4に接続され、オープンエミッタの出力方式になってい
る。
Now, consider the transistor Tr1 shown in FIG. 2 as the temperature measuring transistor 3. transistor 1゛r1
The collector of is connected to the GND line wired inside the LSI, the emitter is connected to terminal 5, and the base is connected to the GND line via base bias resistor RB and also to terminal 4. Open emitter output method It has become.

−ffiに第3図に示ずようにトランジスタのベース電
圧■8Eは活性領域のコレクタ電流(又は電流密度)I
Cの小さい範囲において線型な温度特性を有し、所定の
温度係数Kを有する。
-ffi, as shown in Figure 3, the base voltage of the transistor ■8E is the collector current (or current density) of the active region I
It has linear temperature characteristics in a small range of C, and has a predetermined temperature coefficient K.

そこで、ある基準温度Tjo時のベース電圧”BE(T
  )を測定し、次に現在のベース電圧”BE(Tjl
)を測定することにより次式(1)を用いてこの例にお
いては、トランジスタTr1は固定値の抵抗Reで固定
バイアスされているので、コレクタ電流の電流密度はベ
ース電圧V BE (T jo )、V BE (T’
 ji )のいずれの測定時においても同じである。
Therefore, at a certain reference temperature Tjo, the base voltage “BE(T
), then measure the current base voltage “BE(Tjl
In this example, since the transistor Tr1 is fixed biased with a fixed value resistance Re, the current density of the collector current is determined by the base voltage V BE (T jo ), V BE (T'
The same is true for any measurement of ji).

剃λ里1] 第4図に第2実施例を示す、上述の第1実施例(第2図
)はLSI中に形成されたGND線と抵抗R8を利用し
て固定バイアスでコレクタ電流を流し、そのときの各ベ
ース電圧v8.(Tjo)、v8.(Tjl)を測定す
るものである。これに対し、この第2実施例はトランジ
スタ1゛r2をLSI中の他の回路とは電気的な接続関
係を有さずに独立して設けたものである。トランジスタ
1゛、2のコレクタは別に設けた端子6に、エミッタは
端子5および7に、ベースは端子4にそれぞれ接続され
ている。
The second embodiment is shown in FIG. 4. The first embodiment (FIG. 2) described above uses the GND line and resistor R8 formed in the LSI to flow the collector current with a fixed bias. , each base voltage v8. (Tjo), v8. (Tjl). On the other hand, in the second embodiment, the transistor 1r2 is provided independently with no electrical connection to other circuits in the LSI. The collectors of transistors 1' and 2 are connected to a separately provided terminal 6, the emitters to terminals 5 and 7, and the bases to terminal 4, respectively.

測定に際しては、端子6,7間に外付けの電流源8を接
続し、端子7から定電流を引ことにより、コレクタ電流
を流す。このコレクタ電流が流れている場合において端
子4と5間に生じるベース電圧を第1実施例と同様に基
準温度の場合の”BE(′r )と測定時の場合のvB
E(Tjl)についてO 測定し、(1)式により換算する。
During measurement, an external current source 8 is connected between the terminals 6 and 7, and a constant current is drawn from the terminal 7 to cause a collector current to flow. When this collector current is flowing, the base voltage generated between terminals 4 and 5 is defined as "BE('r)" at the reference temperature and "vB" at the time of measurement, as in the first embodiment.
O is measured for E(Tjl) and converted using equation (1).

このように、定電流源8を別途外付けとし、その接続用
端子を別に設けたことにより、端子5およびその配線抵
抗により生じる誤差を抑制することかできる。つまり、
第1実施例の場合はコレクタ電流の流路にベース電圧測
定のための端子5が存在するためベース電圧には端子5
の電圧降下分が含まれることになるが、第2実施例では
端子4゜5が電流路とは別に設けであるため、ベース・
エミッタ間のみの電圧降下を取出すことができる点で優
れている。但し、第1実施例はその分だけ構造が簡単で
あり、簡易な測定には有利である。
In this way, by separately attaching the constant current source 8 externally and providing a separate terminal for connecting it, it is possible to suppress errors caused by the terminal 5 and its wiring resistance. In other words,
In the case of the first embodiment, since the terminal 5 for measuring the base voltage is present in the flow path of the collector current, the terminal 5 is connected to the base voltage.
However, in the second embodiment, the terminal 4.5 is provided separately from the current path, so the base voltage drop is included.
It is excellent in that it can extract the voltage drop only between the emitters. However, the first embodiment has a simpler structure and is advantageous for simple measurements.

血l大里遍 第5図に第3実施例を示す、この第3実施例は外部端子
の導出を4と5のみとし、トランジスタ′r、3を抵抗
R8を用いて固定バイアスとし、エミッタに定電流源を
構成するトランジスタTr4および抵抗R81をLSI
内部において予め配線したものである。vcsはトラン
ジスタTr4のバイアス電圧である。
A third embodiment is shown in FIG. Transistor Tr4 and resistor R81 constituting the current source are integrated into LSI
It is pre-wired internally. vcs is the bias voltage of the transistor Tr4.

温度測定は端子4.5間に生じるベース電圧VBE (
’T”j(1) 、VBE (Tjt)をそれぞれ測定
し、(1)式により換算して行う。
Temperature measurement is based on the base voltage VBE (
'T''j(1) and VBE (Tjt) are each measured and converted using equation (1).

この第3実施例によれば、導出すべき端子は4と5の2
つでよく、また端子5においては電圧の損失がないので
高精度の測定が可能となる。
According to this third embodiment, the terminals to be derived are 2 of 4 and 5.
Moreover, since there is no voltage loss at the terminal 5, highly accurate measurement is possible.

剃土里韮」 以上に述べた第1〜第3の各実施例は、いずれも同一の
電流密度であることを前提とし、その同じ電流密度下で
の2点のベース電圧V8.(Tjo)、VB、(Tjl
)を測定し、(1)式を用いて温度に換算するものであ
った。
The first to third embodiments described above are based on the assumption that the current density is the same, and the base voltages V8. (Tjo), VB, (Tjl
) was measured and converted into temperature using equation (1).

ところが、この方式では、TJO又は]゛J1は規準温
度として、事前に固有のVBEを測定しておく必要があ
った。しかも、規準温度におけるvBEは、デバイス固
有の値であり、デバイス毎に用意する必要があった。
However, in this method, it was necessary to measure the specific VBE in advance while setting TJO or J1 as a reference temperature. Moreover, the vBE at the standard temperature is a value unique to each device, and must be prepared for each device.

しかしながら、トランジスタの温度係数には、第6図に
示すように、電流密度によって異なるという特性を有す
る。この特性は上記V8[のバラツキをキャンセルし、
デバイス個々にほぼ同じ特性となる。
However, as shown in FIG. 6, the temperature coefficient of a transistor has a characteristic that it varies depending on the current density. This characteristic cancels the variation in V8 [ mentioned above,
Each device has almost the same characteristics.

そこで、本実施例は、温度測定用のトランジスタ3(第
1図)として、2点のベース電圧を求めるためにそれぞ
れ電流密度を意図的に異ならしめた2つのトランジスタ
Tr5.”r6を用い、各トランジスタTr5.Tr6
のベース電圧の差を求め、その差電圧により温度に換算
するようにしたものである。
Therefore, in this embodiment, as the temperature measuring transistor 3 (FIG. 1), two transistors Tr5. "r6, each transistor Tr5.Tr6
The difference between the base voltages is calculated and the difference voltage is converted into temperature.

第7図に示すように、第1トランジスタ′rr5、第2
トランジスタTr6のベースは共通に接続され、バイア
ス抵抗Reにより固定バイアスされるとともに、端子1
6を介して定電流源9に接続されている。第1トランジ
スタTr5のエミッタには端子4を介して定電流源10
の接続され、第2トランジスタ”r6のエミッタには端
子5を介して定電流源11が接続されている。
As shown in FIG. 7, the first transistor 'rr5, the second
The bases of the transistors Tr6 are connected in common, are fixedly biased by a bias resistor Re, and are connected to the terminal 1.
6 to a constant current source 9 . A constant current source 10 is connected to the emitter of the first transistor Tr5 via a terminal 4.
A constant current source 11 is connected to the emitter of the second transistor "r6 via a terminal 5."

第1トランジスタTr5と第2トランジスタTr6の電
流密度は相互に異なるのであるが、そのなめの手段とし
ては2通りある。一つは、第1トランジスタ1゛r5と
第2トランジスタTr6の各エミッタの面積S  、3
6を相互に異ならせる(例えば、S5くS6)ことであ
り、他の一つは同一のエミッタ面積で定電流源10.1
1の各電流を異ならせることによりコレクタ電流I  
、I  を相互に異ならせる(例えば、I5>I6)方
法である。
Although the current densities of the first transistor Tr5 and the second transistor Tr6 are different from each other, there are two methods for adjusting the current density. One is the area S, 3 of each emitter of the first transistor 1r5 and the second transistor Tr6.
6 to be different from each other (for example, S5 x S6), and the other one is to make the constant current source 10.1 with the same emitter area.
By making each current of 1 different, the collector current I
, I are mutually different (for example, I5>I6).

いずれとするかは適宜選択すればよい。It may be selected as appropriate.

以上の回路において、第1トランジスター゛r5の電流
密度が第2トランジスター゛r6の電流密度よりも大き
いものとし、第1トランジスタTr5のベース電圧vB
E5と第2トランジスタTr6のベース電圧■BE6の
温度を変化させた場合の特性をみる。
In the above circuit, it is assumed that the current density of the first transistor Tr5 is larger than the current density of the second transistor Tr6, and the base voltage vB of the first transistor Tr5 is
Let us look at the characteristics when the temperature of E5 and the base voltage BE6 of the second transistor Tr6 is changed.

その特性を第8図に示す、第8図に示すように、各ベー
ス電圧■  およびvBE6は温度の上昇にBF2 CPなって差が開いてくる。これは、先に述べたように
、電流密度の違いによる温度係数にの変化によるもので
ある。
The characteristics are shown in FIG. 8.As shown in FIG. 8, the base voltages and vBE6 become different as the temperature rises to BF2CP. As mentioned above, this is due to the change in temperature coefficient due to the difference in current density.

したがって、第1トランジスター゛r5のベース電圧■
  と第2トランジスタTr6のベース電圧E5 ■8[6との差を測定することにより、LSIの正確な
温度を直接的に検出することができる。
Therefore, the base voltage of the first transistor r5 is
By measuring the difference between the base voltage of the second transistor Tr6 and the base voltage of the second transistor Tr6, the accurate temperature of the LSI can be directly detected.

庇1失鳳ヨ 第10図に第5実施例を示す。この実施例は、2つのト
ランジスタTr5.Tr6に代えて2つのダイオードD
、D2″を用いて構成したものである。
A fifth embodiment is shown in FIG. 10. This embodiment uses two transistors Tr5. Two diodes D instead of Tr6
, D2''.

ダイオードD  、D2はトランジスタのベースとコレ
クタを短絡して形成されたものであるが、ショットキー
バリアダイオードのように初めからダイオードとして形
成された素子を用いてもよい。
The diodes D1 and D2 are formed by short-circuiting the base and collector of transistors, but elements formed as diodes from the beginning, such as Schottky barrier diodes, may also be used.

tJlilとしては、各ダイオードD1.D2のカソー
ド(つまり、トランジスタのエミッタに相当)を端子4
.5に接続して形成する。
tJlil, each diode D1. Connect the cathode of D2 (corresponding to the emitter of the transistor) to terminal 4.
.. 5 and form it.

測定方法およびその原理は第4実施例と同様であり、端
子4.5にそれぞれ定電流源12.13を接続し、端子
4と5の各出力電圧V。1.■o2の差(Vol−■、
2)を求めることにより温度検出が可能である。その他
の詳細な説明は省略する。
The measurement method and principle are the same as in the fourth embodiment, with constant current sources 12 and 13 connected to terminals 4 and 5, respectively, and output voltages V at terminals 4 and 5. 1. ■ Difference in o2 (Vol-■,
Temperature detection is possible by determining 2). Other detailed explanations will be omitted.

剃立里1■ 第11図に第6実施例を示す、この実施例は、温度測定
用のトランジスタ3(第1図)として、1つのダイオー
ドD3を電流切換えにより2つの電流密度の状態を作り
出し、各電流密度時のベース電圧を測定するようにした
ものである。
A sixth embodiment is shown in Fig. 11. In this embodiment, two current density states are created by switching the current of one diode D3 as the temperature measuring transistor 3 (Fig. 1). , the base voltage at each current density is measured.

ダイオードD3は第5実施例の場合と同様に、LSI中
に形成されたトランジスタのベースとコレクタとを短絡
させて形成した素子(第11図)を用いるか、あるいは
ショットキーバリアダイオードのように初めからダイオ
ードとして形成した素子を用いるものとする。
As in the case of the fifth embodiment, the diode D3 may be an element formed by short-circuiting the base and collector of a transistor formed in the LSI (Fig. 11), or an element formed by short-circuiting the base and collector of a transistor formed in the LSI, or an element formed by short-circuiting the base and collector of a transistor formed in the LSI, or an element formed from the beginning like a Schottky barrier diode. Assume that an element formed as a diode is used.

′!f4造としては、ダイオードD3のアノード(っま
り、コレクタおよびベース)が接続されたLSI内のG
ND線を端子4に引出し、カソード(つまり、エミッタ
)を端子5に導出する。
′! In the f4 structure, G in the LSI is connected to the anode (collector, base) of diode D3.
The ND wire is led out to terminal 4, and the cathode (that is, the emitter) is led out to terminal 5.

測定に際しては、切替スイッチSWをそれぞれ別の定電
流源14.15に接続しておき、交互に切換えて2回測
定する。そして、各測定時のベース電圧v  、v  
の差(■14−”15)を求めて第9図により温度に換
算する。
In the measurement, the changeover switches SW are connected to different constant current sources 14 and 15, and the measurement is performed twice by switching the switches alternately. Then, the base voltages v and v at each measurement time are
The difference (■14-''15) is calculated and converted to temperature according to FIG.

本実施例によれば、ダイオードD3が1つで済み、また
端子4はもともとLSIに設けられるGND端子と兼用
することができるため、新たに設ける端子は5のみでよ
いことから、簡単な構成で本発明を実現できるという利
点を有する。
According to this embodiment, only one diode D3 is required, and since the terminal 4 can also be used as the GND terminal originally provided in the LSI, only the newly provided terminal 5 is required, resulting in a simple configuration. This has the advantage that the present invention can be implemented.

庇り犬崖1 以上の第1〜第6の各実施例は、温度測定用のトランジ
スタ3に関する実施例であるが、次にこの温度測定用の
トランジスタ3を実装したLSIの温度管理システムに
ついて説明する。
Eaves Dog Cliff 1 Each of the first to sixth embodiments described above is an example regarding the transistor 3 for temperature measurement.Next, a temperature management system of an LSI in which the transistor 3 for temperature measurement is mounted will be explained. do.

第12図にその第7実施例を示す。計算機システム17
の構成要素の1つに本発明に係る温度測定用トランジス
タ3を内蔵するLS118が用いられているとする。ト
ランジスタ3から出力されるベース電圧(すなわち、温
度検出信号)は温度制御装置1つに入力され、A/D変
換されたのち、所定の基準温度(最適動作温度)と比救
され、その偏差分に対応する制御信号が冷却ファン20
に与えられ、適正温度にフィードバック制御される。
FIG. 12 shows the seventh embodiment. Computer system 17
It is assumed that an LS 118 having a built-in temperature measuring transistor 3 according to the present invention is used as one of the constituent elements. The base voltage (i.e., temperature detection signal) output from the transistor 3 is input to one temperature control device, A/D converted, and compared with a predetermined reference temperature (optimum operating temperature), and its deviation is calculated. A control signal corresponding to the cooling fan 20
is given to the temperature, and the temperature is feedback-controlled to the appropriate temperature.

また、異常温度監視のための基準温度を設定し、異常温
度の場合にアラーム21を出力するよう構成することも
可能である。
It is also possible to set a reference temperature for abnormal temperature monitoring and to output an alarm 21 in case of abnormal temperature.

あるいは、LS118のトランジスタ3からの出力電圧
を統計的処理のためのデータとして供することも可能で
あり、そのデータをもとにシステムの冷却部の設計資料
とし、より好適なシステムの構築が可能となる。
Alternatively, it is also possible to provide the output voltage from transistor 3 of the LS118 as data for statistical processing, and based on that data, it is possible to construct a more suitable system by using it as design material for the cooling section of the system. Become.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明によれば、半導体集積回路内
に温度測定用の能動素子を設け、この能動素子の所定電
流密度における電圧降下を外部に導出するための測定用
端子を設けたことにより、格別な温度センサを用いるこ
となく簡単な構成で当該LSIの動作温度をリアルタイ
ムで検出することができ、その情報をもとにLSIの温
度管理が可能となる。
As described above, according to the present invention, an active element for temperature measurement is provided in a semiconductor integrated circuit, and a measurement terminal is provided for deriving the voltage drop of this active element at a predetermined current density to the outside. Therefore, the operating temperature of the LSI can be detected in real time with a simple configuration without using a special temperature sensor, and the temperature of the LSI can be managed based on the information.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理図、 第2図は本発明の第1実施例を示す回路図、第3図はベ
ース電圧の温度特性図、 第4図は本発明の第2実施例を示す回路図、第5図は本
発明の第3実施例を示す回路図、第6図は電流密度に対
するベース電圧の温度係数の特性図、 第7図は本発明の第4実施例を示す回路図、第8図は第
4実施例における各ベース電圧の温度特性図、 第9図は第4実施例における電位差の温度換算特性図、 第10図は第5実施例を示す回路図、 第11図は第6実施例を示ず回路図、 第12図は第7実施例を示す回路図である。 1・・・半導体集積回路基板、 2・・・回路部、 3・・・温度測定用能動素子、 4・・・測定用外部端子、 5・・・測定用外部端子。 、;、、、4ミ、−・ ゝ +0./ 第11 図 単12図
Fig. 1 is a diagram showing the principle of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment of the invention, Fig. 3 is a temperature characteristic diagram of base voltage, and Fig. 4 is a diagram showing a second embodiment of the invention. 5 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention, FIG. 6 is a characteristic diagram of the temperature coefficient of base voltage with respect to current density, and FIG. 7 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention. , Fig. 8 is a temperature characteristic diagram of each base voltage in the fourth embodiment, Fig. 9 is a temperature conversion characteristic diagram of potential difference in the fourth embodiment, Fig. 10 is a circuit diagram showing the fifth embodiment, Fig. 11 12 is a circuit diagram not showing the sixth embodiment, and FIG. 12 is a circuit diagram showing the seventh embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor integrated circuit board, 2... Circuit section, 3... Active element for temperature measurement, 4... External terminal for measurement, 5... External terminal for measurement. ,;,,,4mi,-・ ゝ +0. / Figure 11 Single 12 figures

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  半導体集積回路において、PN接合を有する温度測定
用の能動素子(3)と、この能動素子の所定電流密度に
おける電圧降下(V_B_E)の測定用に外部に導出さ
れた測定用外部端子(4、5)と、を備えたことを特徴
とする集積回路。
In a semiconductor integrated circuit, an active element (3) for temperature measurement having a PN junction and external measuring terminals (4, 5) led out to the outside for measuring the voltage drop (V_B_E) at a predetermined current density of this active element are used. ) and an integrated circuit.
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