JPH0223645A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JPH0223645A JPH0223645A JP17467188A JP17467188A JPH0223645A JP H0223645 A JPH0223645 A JP H0223645A JP 17467188 A JP17467188 A JP 17467188A JP 17467188 A JP17467188 A JP 17467188A JP H0223645 A JPH0223645 A JP H0223645A
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- Japan
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- semiconductor integrated
- integrated circuit
- temperature
- mos transistor
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- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 7
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[目次]
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
[概要]
温度センサを備えた半導体集積回路に関し、検出誤差の
比較的小さい温度センサを半導体集積回路に備えること
により充分な誤動作防止対策を施せるようにしたり動作
温度範囲を広げて高温環境下での使用を可能にしたりす
ることを目的とし、 MOS )ランジスタを備えた半導体集積回路において
、MOSトランジスタのゲート及びソース・ドレイン間
に所定電圧を印加した状態での該MO8)ランジスタの
ドレイン電流により該半導体集積回路のチップ温度を検
知する温度センサを設けて構成する。
比較的小さい温度センサを半導体集積回路に備えること
により充分な誤動作防止対策を施せるようにしたり動作
温度範囲を広げて高温環境下での使用を可能にしたりす
ることを目的とし、 MOS )ランジスタを備えた半導体集積回路において
、MOSトランジスタのゲート及びソース・ドレイン間
に所定電圧を印加した状態での該MO8)ランジスタの
ドレイン電流により該半導体集積回路のチップ温度を検
知する温度センサを設けて構成する。
[産業上の利用分野]
本発明は温度センサを備えた半導体集積回路に関する。
[従来の技術−]
近年の半導体集積回路化の波により、あらゆる環境下で
半導体集積回路が用いられるようになった。ところが、
半導体特性であるキャリア密度、移動度は温度に大きく
依存するので、半導体集積回路の動作温度は限定されて
おり、その範囲は通常−20〜75℃である。このため
、特に高温環境下で使用される半導体集積回路、例えば
車載用半導体集積回路では、半導体集積回路の温度が動
作温度を越えないように工夫されている。
半導体集積回路が用いられるようになった。ところが、
半導体特性であるキャリア密度、移動度は温度に大きく
依存するので、半導体集積回路の動作温度は限定されて
おり、その範囲は通常−20〜75℃である。このため
、特に高温環境下で使用される半導体集積回路、例えば
車載用半導体集積回路では、半導体集積回路の温度が動
作温度を越えないように工夫されている。
[発明が解決しようとする課題]
しかし、予想しなかった事態が発生して動作温度の上限
値を越えた場合には、誤動作の原因となる。
値を越えた場合には、誤動作の原因となる。
また、通常の状態で動作温度の上限値を越える高温環境
下では、半導体集積回路の使用を断念せざるを得なかっ
た。
下では、半導体集積回路の使用を断念せざるを得なかっ
た。
半導体集積回路のチップ温度を検知する方法としては、
この半導体集積回路に設けられたPN接合の順方向電流
Iを検知する方法が考えられる。この電流Iは I =、ls・exp(qV/mkT)
・・(1)と表され、順方向電流■の大きさにより
絶対温度Tを知ることができる。
この半導体集積回路に設けられたPN接合の順方向電流
Iを検知する方法が考えられる。この電流Iは I =、ls・exp(qV/mkT)
・・(1)と表され、順方向電流■の大きさにより
絶対温度Tを知ることができる。
ここに、
q:電子の電荷量
■・アノード・カソード間の印加電圧
m:l〜2の値
k・ボルツマン定数
しかし、印加できる電圧■は通常0.1〜0.2■と小
さく、電源電圧の変動によりこの電圧Vが変化する割合
が大きいので、温度検出誤差が大きく、温度センサとし
て用いたとしても充分な誤動作防止対策を施すことがで
きない。
さく、電源電圧の変動によりこの電圧Vが変化する割合
が大きいので、温度検出誤差が大きく、温度センサとし
て用いたとしても充分な誤動作防止対策を施すことがで
きない。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、検出誤差の比較的
小さい温度センサを備えることにより充分な誤動作防止
対策を施せるようにしたり動作層度範囲を広げて高温環
境下での使用を可能にしたりする半導体集積回路を提供
することにある。
小さい温度センサを備えることにより充分な誤動作防止
対策を施せるようにしたり動作層度範囲を広げて高温環
境下での使用を可能にしたりする半導体集積回路を提供
することにある。
[課題を解決するための手段]
この目的を達成するために、本発明では、MOSトラン
ジスタを備えた半導体集積回路において、MOSトラン
ジスタのゲート及びソース・トレイン間に所定電圧を印
加した状態での該MOSトランジスタのドレイン電流■
。により該半導体集積回路のチップ温度を検知する温度
センサを設けている。
ジスタを備えた半導体集積回路において、MOSトラン
ジスタのゲート及びソース・トレイン間に所定電圧を印
加した状態での該MOSトランジスタのドレイン電流■
。により該半導体集積回路のチップ温度を検知する温度
センサを設けている。
[作用]
MOS )ランジスタのしきい値電圧■、は温度の関数
であり、次式で表される。
であり、次式で表される。
■、−2φ、−2ε8□・N sub”φr/c ox
・・・(2)ここに、 φr−(kT/q)In(N sub/n+)
・ ・ ・ (3)ε8□・Si半導体基板の比
誘電率 N5ub:Si半導体基板の不純物濃度Co、:(ゲー
ト酸化膜の誘電率)/(ゲート酸化膜の膜厚) nl:真性半導体のキャリア濃度 このしきい値電圧■、は、MOS トランジスタに印加
される電圧によらず、温度変化により第2図に示す如く
変化する。したがって、しきい値電圧V、(T)の変化
によるドレイン電流Inの変化を検知することにより、
半導体集積回路のチップ温度Tを比較的正確に検知する
ことができる。
・・・(2)ここに、 φr−(kT/q)In(N sub/n+)
・ ・ ・ (3)ε8□・Si半導体基板の比
誘電率 N5ub:Si半導体基板の不純物濃度Co、:(ゲー
ト酸化膜の誘電率)/(ゲート酸化膜の膜厚) nl:真性半導体のキャリア濃度 このしきい値電圧■、は、MOS トランジスタに印加
される電圧によらず、温度変化により第2図に示す如く
変化する。したがって、しきい値電圧V、(T)の変化
によるドレイン電流Inの変化を検知することにより、
半導体集積回路のチップ温度Tを比較的正確に検知する
ことができる。
チップ温度TがT。からT1に変化した場合のドレイン
電流Inの差へInは、飽和領域において次式の如くな
る(第3図参照)。
電流Inの差へInは、飽和領域において次式の如くな
る(第3図参照)。
AID−β/2 (V C−V 、(T O))’β/
2 (v c−v t(’r +))” ・ ・(
4)ここに、 β ・電流増幅率 V6.ゲート電圧 したがって、AIDは、ゲート電圧■。を大きくして飽
和領域を用いることにより、ソース・ドレイン間に印加
される電圧変動の影響を無視することができ、比較的正
確なチップ温度Tの検出が可能となる。
2 (v c−v t(’r +))” ・ ・(
4)ここに、 β ・電流増幅率 V6.ゲート電圧 したがって、AIDは、ゲート電圧■。を大きくして飽
和領域を用いることにより、ソース・ドレイン間に印加
される電圧変動の影響を無視することができ、比較的正
確なチップ温度Tの検出が可能となる。
ΔIDは、抵抗Rの端子間電圧の変化ΔV=R・ΔIn
として検知される。
として検知される。
具体例として、
β= 1.OX 1O−3A /V ” V G=
5VV t(300)−1,OV V −(
600)= 3.OV 。
5VV t(300)−1,OV V −(
600)= 3.OV 。
R= 100Ωとすると、
ΔI o= 12X 1O−3A 、 ΔV =
1.2Vとなる。
1.2Vとなる。
[実施例]
図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。
第1図は内部に温度センサを備えた半導体集積回路IO
の要部構成を示す。
の要部構成を示す。
図中、12は温度検知素子としてのn−MOS )ラン
ジスタであり、そのドレインDは電源端子■DDに接続
され、ソースSは抵抗Rを介してGND端子に接続され
、ゲートGは一定の電圧v6を供給する配線に接続され
ている。例えば、VDD及び■6は千5■である。
ジスタであり、そのドレインDは電源端子■DDに接続
され、ソースSは抵抗Rを介してGND端子に接続され
、ゲートGは一定の電圧v6を供給する配線に接続され
ている。例えば、VDD及び■6は千5■である。
14.16及び18は比較器であり、それぞれ抵抗Rの
端子間電圧■。と、チップ温度T1、T2、T s(T
+< T t< T s)に対応する基準電圧V、、
Vt、V 3 (V 1 < V 2 < V 3 )
とを比較し、基準電圧より大になればそれぞれ端子cp
、、crt、CP、の電位をハイレベルにする。
端子間電圧■。と、チップ温度T1、T2、T s(T
+< T t< T s)に対応する基準電圧V、、
Vt、V 3 (V 1 < V 2 < V 3 )
とを比較し、基準電圧より大になればそれぞれ端子cp
、、crt、CP、の電位をハイレベルにする。
次に、上記の如く構成された半導体集積回路10の動作
を説明する。
を説明する。
半導体集積回路10のチップ温度が上昇すると、MOS
)ランジスタ12のしきい値電圧■、も上昇し、MO
Sトランジスタ12のドレイン電流■。が増加して、抵
抗Rの端子間電圧が上昇する。半導体集積回路10のチ
ップ温度TがT<Tlであれば端子CPいCP、、CP
3のいずれの電位もロウレベルであり、TI<T<T、
では端子CP +のみがハイレベルになり、T 2<
T < T 3では端子CPI及びCP2がハイレベル
になり、T3<Tではすべての端子CPいCP2、CP
3がハイレベルになる。
)ランジスタ12のしきい値電圧■、も上昇し、MO
Sトランジスタ12のドレイン電流■。が増加して、抵
抗Rの端子間電圧が上昇する。半導体集積回路10のチ
ップ温度TがT<Tlであれば端子CPいCP、、CP
3のいずれの電位もロウレベルであり、TI<T<T、
では端子CP +のみがハイレベルになり、T 2<
T < T 3では端子CPI及びCP2がハイレベル
になり、T3<Tではすべての端子CPいCP2、CP
3がハイレベルになる。
例えば、半導体集積回路10を自動車のエンジン制御に
用い、T3を動作温度の上限値70℃とし、T、−65
℃とし、T、=60℃とし、端子CPいCP2、CP3
に、その信号に応じて異なる音を出力する警報器を接続
しておく。通常ではT > ’I’ !にならないもの
とする。そこで、’I” > T Iを示す警報が鳴っ
たときにはその運転状態との関係でこれを記憶しておき
、T>T、を示す警報音が鳴ったときには予想しない異
常事態が発生したと判断して自動車を点検し、T >
T sを示す警報音が鳴ったときには自動車の運転を停
止するようにすれば、安全性が向上する。
用い、T3を動作温度の上限値70℃とし、T、−65
℃とし、T、=60℃とし、端子CPいCP2、CP3
に、その信号に応じて異なる音を出力する警報器を接続
しておく。通常ではT > ’I’ !にならないもの
とする。そこで、’I” > T Iを示す警報が鳴っ
たときにはその運転状態との関係でこれを記憶しておき
、T>T、を示す警報音が鳴ったときには予想しない異
常事態が発生したと判断して自動車を点検し、T >
T sを示す警報音が鳴ったときには自動車の運転を停
止するようにすれば、安全性が向上する。
また、例えば、端子CPいCP t、CP3に、切換ス
イッチを介して、機能が同一で動作温度が例えば−20
〜70℃、70〜160℃、160〜250℃と異なる
、すなわちしきい値電圧が異なる複数の半導体集積回路
を接続し、チップ温度に応じて最も適当な半導体集積回
路を該切換スイッチにより選択し、これを動作状態にし
て用いれば、全体として動作温度範囲が一20〜250
℃と広くなり、信頼性が向上すると共に、高温環境下で
の用途が拡大する。これらの半導体集積回路は同一チッ
プ内に形成してもよい。
イッチを介して、機能が同一で動作温度が例えば−20
〜70℃、70〜160℃、160〜250℃と異なる
、すなわちしきい値電圧が異なる複数の半導体集積回路
を接続し、チップ温度に応じて最も適当な半導体集積回
路を該切換スイッチにより選択し、これを動作状態にし
て用いれば、全体として動作温度範囲が一20〜250
℃と広くなり、信頼性が向上すると共に、高温環境下で
の用途が拡大する。これらの半導体集積回路は同一チッ
プ内に形成してもよい。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明に係る半導体集積回路によ
れば、MOSトランジスタのゲート及びソース・ドレイ
ン間に所定電圧を印加し、このMOSトランジスタに流
れるドレイン電流により半導体集積回路のチップ温度を
検知する温度センサを設けているので、ソース・ドレイ
ン間に印加される電圧変動の影響を小さくすることがで
き、比較的正確なデツプ温度の検出が可能となり、充分
な誤動作防止対策を施すことが可能となるという優れた
効果を奏し、特に高温環境下での信頼性向上及び用途の
拡大に寄与するところが大きい。
れば、MOSトランジスタのゲート及びソース・ドレイ
ン間に所定電圧を印加し、このMOSトランジスタに流
れるドレイン電流により半導体集積回路のチップ温度を
検知する温度センサを設けているので、ソース・ドレイ
ン間に印加される電圧変動の影響を小さくすることがで
き、比較的正確なデツプ温度の検出が可能となり、充分
な誤動作防止対策を施すことが可能となるという優れた
効果を奏し、特に高温環境下での信頼性向上及び用途の
拡大に寄与するところが大きい。
第1図は本発明の一実施例に係る、温度センサを内部に
備えた半導体集積回路の要部構成を示す回路図、 第 図はし きい値電圧■、の温度特性を示す線 図、 第3図はMOS )ランジスタの ■ ■6特性を示す 線図である。 図中、 0は半導体集積回路 2は温度検出素子としてのn−MOS)ランジスタ8は
比較器
備えた半導体集積回路の要部構成を示す回路図、 第 図はし きい値電圧■、の温度特性を示す線 図、 第3図はMOS )ランジスタの ■ ■6特性を示す 線図である。 図中、 0は半導体集積回路 2は温度検出素子としてのn−MOS)ランジスタ8は
比較器
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 MOSトランジスタを備えた半導体集積回路(10)に
おいて、 MOSトランジスタ(12)のゲート及びソース・ドレ
イン間に所定電圧を印加した状態での該MOSトランジ
スタ(12)のドレイン電流により該半導体集積回路(
10)のチップ温度を検知する温度センサを設けたこと
を特徴とする半導体集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17467188A JPH0223645A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17467188A JPH0223645A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0223645A true JPH0223645A (ja) | 1990-01-25 |
Family
ID=15982660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17467188A Pending JPH0223645A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0223645A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6786639B2 (en) | 2002-08-30 | 2004-09-07 | International Business Machines Corporation | Device for sensing temperature of an electronic chip |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS599556B2 (ja) * | 1972-02-04 | 1984-03-03 | インペリヤル ケミカル インダストリ−ズ リミテツド | シクロペンタン誘導体の製法 |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP17467188A patent/JPH0223645A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS599556B2 (ja) * | 1972-02-04 | 1984-03-03 | インペリヤル ケミカル インダストリ−ズ リミテツド | シクロペンタン誘導体の製法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6786639B2 (en) | 2002-08-30 | 2004-09-07 | International Business Machines Corporation | Device for sensing temperature of an electronic chip |
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