JPH02311723A - 半導体温度検出回路 - Google Patents
半導体温度検出回路Info
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- JPH02311723A JPH02311723A JP1183538A JP18353889A JPH02311723A JP H02311723 A JPH02311723 A JP H02311723A JP 1183538 A JP1183538 A JP 1183538A JP 18353889 A JP18353889 A JP 18353889A JP H02311723 A JPH02311723 A JP H02311723A
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- G—PHYSICS
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- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
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- G05F3/02—Regulating voltage or current
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- G05F3/242—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
- G05F3/245—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a voltage or current as a predetermined function of the temperature
-
- G—PHYSICS
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- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
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- H01C7/042—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient mainly consisting of inorganic non-metallic substances
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- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0207—Geometrical layout of the components, e.g. computer aided design; custom LSI, semi-custom LSI, standard cell technique
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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】
本発明は、半導体温度検出回路に係るもので、特に、Ｍ
ＯＳ超高集積半導体装置に設置するのに非常によく適合
し、消費電力が極めて少ない半導体温度検出回路に係る
ものである。
ＯＳ超高集積半導体装置に設置するのに非常によく適合
し、消費電力が極めて少ない半導体温度検出回路に係る
ものである。
半導体素子は、一般的に温度に対して非常に敏感で、そ
の特性が温度の影響を受けやすい性質をもっている。そ
の中でＭＯＳトランジスタは、チャンネル内のキャリア
の有効移動度がマイナスの温度特性を持つので、バイポ
ーラ型のトランジスタのような熱暴走を起こすことはな
いし、温度変化に対して比較的に強い素子であると言う
ことができる。
の特性が温度の影響を受けやすい性質をもっている。そ
の中でＭＯＳトランジスタは、チャンネル内のキャリア
の有効移動度がマイナスの温度特性を持つので、バイポ
ーラ型のトランジスタのような熱暴走を起こすことはな
いし、温度変化に対して比較的に強い素子であると言う
ことができる。
事実、普通の使用法においては、Ｃ−ＭＯＳの各種特性
の温度依存性に対してバイポーラ素子の場合はど、神経
を使わないで回路設計をすることができる。しかし、比
較的に消費電力が大きいレベルで使う場合には、温度の
上昇による相互のコンダクタンスの低下、それに伴う最
大動作周波数の低下又は閾電圧の変化等をシステム設計
の段階で十分に考慮１７ておく必要がある。
の温度依存性に対してバイポーラ素子の場合はど、神経
を使わないで回路設計をすることができる。しかし、比
較的に消費電力が大きいレベルで使う場合には、温度の
上昇による相互のコンダクタンスの低下、それに伴う最
大動作周波数の低下又は閾電圧の変化等をシステム設計
の段階で十分に考慮１７ておく必要がある。
特に、複雑性が太き（増加する超高集積半導体装置の設
計をする場合には、その設計時に温度に対する相当な考
慮をしなければならないので、集積回路の設計者が得る
ことができる選択の自由度が色々に制約を受けていた。
計をする場合には、その設計時に温度に対する相当な考
慮をしなければならないので、集積回路の設計者が得る
ことができる選択の自由度が色々に制約を受けていた。
今までは、ＭＯＳ型超高集積半導体装匿において、これ
らの特性を温度により補償させる方式をほとんど使わず
、一部の半導体素子に右いて、それらの固有特性にのみ
適用可能な温度補償方式等があったが、これらは特殊な
回路又は素子等の一部分にその応用幅が制限されていた
。
らの特性を温度により補償させる方式をほとんど使わず
、一部の半導体素子に右いて、それらの固有特性にのみ
適用可能な温度補償方式等があったが、これらは特殊な
回路又は素子等の一部分にその応用幅が制限されていた
。
しかし、半導体装置の高集積化、微細化及び高性能化等
の上昇効果により、消費電力が増大するので、温度によ
る動作特性の変化を補償しようとする装置の出現が要求
されている。
の上昇効果により、消費電力が増大するので、温度によ
る動作特性の変化を補償しようとする装置の出現が要求
されている。
従って、本発明の目的は、上記のような従来の技術の問
題点を解決し、要求に対応するために、半導体装置に設
置するのに好適な半導体温度検出回路を提供することに
ある。
題点を解決し、要求に対応するために、半導体装置に設
置するのに好適な半導体温度検出回路を提供することに
ある。
本発明の他の目的は、多結晶シリコンを利用して温度を
検出し得る装置を提供することにある。
検出し得る装置を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、消費電力が極めて少ない半導
体温度検出回路を提供することにある。
体温度検出回路を提供することにある。
本発明のその他の目的は、周辺温度の変化をディジタル
的に検出し得る半導体温度検出回路を提供することにあ
る。
的に検出し得る半導体温度検出回路を提供することにあ
る。
上記目的を達成するために、本発明は、第１電源供給線
と第２電源供給線との間に、相互に直列に連結された電
流供給手段と、多結晶シリコン抵抗手段を具備し、周辺
温度の変化に対応して、変わる上記多結晶シリコン抵抗
手段の両端電圧を温度検出信号として出力するようにし
たことを特徴とする。
と第２電源供給線との間に、相互に直列に連結された電
流供給手段と、多結晶シリコン抵抗手段を具備し、周辺
温度の変化に対応して、変わる上記多結晶シリコン抵抗
手段の両端電圧を温度検出信号として出力するようにし
たことを特徴とする。
ドーピングされていない、または非常に微弱に不純物が
ドーピングされた多結晶シリコンは、その抵抗値が非常
に大きいばかりでなく、温度の変化によりその抵抗値が
指数的に非常に大きく変わる。
ドーピングされた多結晶シリコンは、その抵抗値が非常
に大きいばかりでなく、温度の変化によりその抵抗値が
指数的に非常に大きく変わる。
たとえば、２７３°にないし３４３°に間で抵抗値が普
通数百ないし数千倍まで変化する。特に、アンチモン、
燐、砒素又は硼素のような不純物（ｄｏｐａｎｔ）のイ
オンが注入された多結晶シリコンの面抵抗は、結晶粒子
の境界でキャリアのトラップのためにその抵抗値が非常
に高くなる。たとえば、３０ＫｅＶで５０００人の多結
晶シリコンにアンチモンイオンを注入する場合、イオン
注入量１０１４Ｃ１１−２以下ではその面抵抗が数メガ
オームないし数十ギガオームの値を持つ。
通数百ないし数千倍まで変化する。特に、アンチモン、
燐、砒素又は硼素のような不純物（ｄｏｐａｎｔ）のイ
オンが注入された多結晶シリコンの面抵抗は、結晶粒子
の境界でキャリアのトラップのためにその抵抗値が非常
に高くなる。たとえば、３０ＫｅＶで５０００人の多結
晶シリコンにアンチモンイオンを注入する場合、イオン
注入量１０１４Ｃ１１−２以下ではその面抵抗が数メガ
オームないし数十ギガオームの値を持つ。
また、ＭＯＳトランジスタの閾値以下（Ｓｕｂｔｈｒｅ
−ｓｈｏｌｄ）の領域でドレイン電流はゲート電圧が閾
電圧より小さくなる時に指数的に減少する。
−ｓｈｏｌｄ）の領域でドレイン電流はゲート電圧が閾
電圧より小さくなる時に指数的に減少する。
従って、このようなＭＯＳトランジスタの閾値以下の電
流及び多結晶シリコンの抵抗温度の特性を利用して、半
導体の温度を検出し得るようにすることにより、超高集
積半導体袋間に設けることが非常によく適合する。
流及び多結晶シリコンの抵抗温度の特性を利用して、半
導体の温度を検出し得るようにすることにより、超高集
積半導体袋間に設けることが非常によく適合する。
また、ポリシリコンの温度による抵抗値の変化に比べ、
閾値以下の電流の変化は掻めて微細化するので、非常に
安定した温度変化を検出可能である。
閾値以下の電流の変化は掻めて微細化するので、非常に
安定した温度変化を検出可能である。
また、閾値以下の電流値が極めて小さい値であるので、
消費電力が非常に少ない。
消費電力が非常に少ない。
本発明に右いては、電流供給手段として利用されるＭＯ
Ｓトランジスタの閾値以下の領域でのドレイン電流を設
定するために電流設定手段を付加する。この電流設定手
段は、上記第１電源供給線と結合される第１電流電極、
上記第２電源供給線と結合される制御電極及び第１ノー
ドと結合される第２電流電極を持つ第１伝導型の第１Ｍ
ＯＳトランジスタ： 上記第１７−ドに一緒に結合される第１電流電極及び制
御電極と上記２電源供給線と結合される第２電流電極を
持っており、閾値以下の領域で動作させるように上記第
１ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさに対して十分
に大きな幾何学的な大きさを持つように形成される第２
伝導型の第２Ｍ０３Ｉ−ランジスタ； 上記第２ＭＯＳトランジスタの制御電極と結合される制
御電極、上記２電源供給線と結合される第１電流電極及
び第２ノードと結合される第２電流電極を持っており、
上記第２ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさに対し
て十分に小さな幾何学的な大きさに形成される第２伝導
型の第３ＭＯＳトランジスタ； 上記第１電源供給線と結合される第１電流電極。
Ｓトランジスタの閾値以下の領域でのドレイン電流を設
定するために電流設定手段を付加する。この電流設定手
段は、上記第１電源供給線と結合される第１電流電極、
上記第２電源供給線と結合される制御電極及び第１ノー
ドと結合される第２電流電極を持つ第１伝導型の第１Ｍ
ＯＳトランジスタ： 上記第１７−ドに一緒に結合される第１電流電極及び制
御電極と上記２電源供給線と結合される第２電流電極を
持っており、閾値以下の領域で動作させるように上記第
１ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさに対して十分
に大きな幾何学的な大きさを持つように形成される第２
伝導型の第２Ｍ０３Ｉ−ランジスタ； 上記第２ＭＯＳトランジスタの制御電極と結合される制
御電極、上記２電源供給線と結合される第１電流電極及
び第２ノードと結合される第２電流電極を持っており、
上記第２ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさに対し
て十分に小さな幾何学的な大きさに形成される第２伝導
型の第３ＭＯＳトランジスタ； 上記第１電源供給線と結合される第１電流電極。
上記第２ノードに一緒に結合される制御電極及び第２電
流電極をもっており、閾値以下の領域で動作されるよう
に上記第３ＭＯＳトランジスタの幾何字的な大きさに対
して十分に大きな幾何学的な大きさに形成され、上記そ
の制御電極が上記電流供給手段のＭＯＳトランジスタの
制御電極と共通に結合される第１伝導型の第４ＭＯＳト
ランジスタで構成されたことを特徴とする。
流電極をもっており、閾値以下の領域で動作されるよう
に上記第３ＭＯＳトランジスタの幾何字的な大きさに対
して十分に大きな幾何学的な大きさに形成され、上記そ
の制御電極が上記電流供給手段のＭＯＳトランジスタの
制御電極と共通に結合される第１伝導型の第４ＭＯＳト
ランジスタで構成されたことを特徴とする。
このような構成は、電流供給手段のＭＯＳトランジスタ
のドレイン電流が第１ＭＯＳトランジスタのドレイン電
流値と上記ＭＯＳＩ−ランジスタ等の幾何学的な大きさ
の比によってのみ設定されるようにする。従って、電流
供給手段の供給電流が工程及び温度変化に無関係な値を
持つようにする。
のドレイン電流が第１ＭＯＳトランジスタのドレイン電
流値と上記ＭＯＳＩ−ランジスタ等の幾何学的な大きさ
の比によってのみ設定されるようにする。従って、電流
供給手段の供給電流が工程及び温度変化に無関係な値を
持つようにする。
また、本発明においては、任意の周辺温度に対応して、
相互に異なる電気的な出力信号を得るために、第１電源
供給線と第２電源供給線との間に相互に直列に連結され
た電流供給手段と、多結晶シリコン抵抗手段を各々持つ
ものを複数個具備する。
相互に異なる電気的な出力信号を得るために、第１電源
供給線と第２電源供給線との間に相互に直列に連結され
た電流供給手段と、多結晶シリコン抵抗手段を各々持つ
ものを複数個具備する。
上記各々の電流供給手段は、ＭＯＳトランジスタで構成
し、これらのＭＯＳトランジスタ等は相互に異なる幾何
学的な大きさを持つようにして、相互に異なる供給電流
値を持つことにより、同一の抵抗値を持つ多結晶シリコ
ン抵抗手段によって任意の周辺温度に対応して相互に異
なる電気的な出力信号を得ることができる。
し、これらのＭＯＳトランジスタ等は相互に異なる幾何
学的な大きさを持つようにして、相互に異なる供給電流
値を持つことにより、同一の抵抗値を持つ多結晶シリコ
ン抵抗手段によって任意の周辺温度に対応して相互に異
なる電気的な出力信号を得ることができる。
他の方法としては、供給電流が同一の場合に、各々の多
結晶シリコン抵抗手段の抵抗値を相互に異なるようにす
ることにより、任意の周辺温度に対応して相互にことな
る電気的な信号を得ることができる。
結晶シリコン抵抗手段の抵抗値を相互に異なるようにす
ることにより、任意の周辺温度に対応して相互にことな
る電気的な信号を得ることができる。
本発明においては、半導体の温度を検出するために多結
晶シリコンを利用したが、これに制限されることはない
。多結晶シリコンと類似な抵抗温度の特性を持っており
、半導体工程で製造可能な減温な抵抗手段を利用し得る
ことは勿論である。
晶シリコンを利用したが、これに制限されることはない
。多結晶シリコンと類似な抵抗温度の特性を持っており
、半導体工程で製造可能な減温な抵抗手段を利用し得る
ことは勿論である。
以下、添付図面を参照して、本発明をより詳しく説明す
ると、次のようである。
ると、次のようである。
第１°図は本発明の構成図である。
第１電源供給線１１と第２電源供給線１２との間に電源
供給手段１０と多結晶シリコン抵抗手段２０を相互に直
列に連結して構成する。
供給手段１０と多結晶シリコン抵抗手段２０を相互に直
列に連結して構成する。
上記多結晶シリコン抵抗手段２０の周辺温度の変化に対
応する両端電圧を温度検出信号として出力する ドーピングされていない、または非常に微弱にドーピン
グされた多結晶シリコンは、その抵抗値が非常に高い。
応する両端電圧を温度検出信号として出力する ドーピングされていない、または非常に微弱にドーピン
グされた多結晶シリコンは、その抵抗値が非常に高い。
特に、不純物、たとえば、アンチモン、燐、砒素又は硼
素等のイオンが注入された多結晶シリコンは、結晶粒子
の境界においてのキャリアのトラップのために抵抗値が
非常に高くなる。
素等のイオンが注入された多結晶シリコンは、結晶粒子
の境界においてのキャリアのトラップのために抵抗値が
非常に高くなる。
第２図には、３０ＫｅＶで５００ＯＡの多結晶シリコン
にアンチモン又は燐等の不純物イオンを注入する場合、
不純物のイオン注入量によって面抵抗の変化を図示する
グラフ線図である。
にアンチモン又は燐等の不純物イオンを注入する場合、
不純物のイオン注入量によって面抵抗の変化を図示する
グラフ線図である。
グラフにおいて、アンチモン（ｓｂ）イオンを注入する
場合、イオン注入量１０”ＣＩ−”以下では多結晶シリ
コンの面抵抗が数メガオームないし数十ギガオームであ
ることが分かる。このような多結晶シリコンは周辺温度
が、たとえば２７３°Ｋから３４３°Ｋまで変化する時
、その抵抗値は数百ないし数千倍まで指数的に減少する
。
場合、イオン注入量１０”ＣＩ−”以下では多結晶シリ
コンの面抵抗が数メガオームないし数十ギガオームであ
ることが分かる。このような多結晶シリコンは周辺温度
が、たとえば２７３°Ｋから３４３°Ｋまで変化する時
、その抵抗値は数百ないし数千倍まで指数的に減少する
。
上記電流供給手段は、多結晶シリコンの抵抗値に対応し
て、所望の出力信号を得るために、所定の電流を供給す
るように構成する。上記電流値はＭＯＳトランジスタの
閾値以下の領域においての電流値であって、第３図に示
したように数十〜数百ｎＡ程度に設定する。
て、所望の出力信号を得るために、所定の電流を供給す
るように構成する。上記電流値はＭＯＳトランジスタの
閾値以下の領域においての電流値であって、第３図に示
したように数十〜数百ｎＡ程度に設定する。
第４図には、本発明の一つの実施例が図示されている。
この実施例においては、電流供給手段１０として閾値以
下の領域で動作されるＰ−チャンネルＭＯＳトランジス
タＭ５を構成する。
下の領域で動作されるＰ−チャンネルＭＯＳトランジス
タＭ５を構成する。
上記Ｐ−チャンネルＭＯＳトランジスタＭ５のソースは
、第１電流供給線ＩＩに連結し、ドレインは第３７−ド
Ｎ３に連結し、ゲートは電流設定手段３０に連結する。
、第１電流供給線ＩＩに連結し、ドレインは第３７−ド
Ｎ３に連結し、ゲートは電流設定手段３０に連結する。
多結晶シリコン抵抗手段２０の一端は上記第３ノードＮ
３に連結し、その他端は電源供給！１２に連結する。
３に連結し、その他端は電源供給！１２に連結する。
上記電流設定手段３０は、４個のＭＯＳトランジスタで
構成する。
構成する。
第１Ｐ−チャンネルＭＯＳトランジスタＭ１は、ソース
を第１電流供給線１１に連結し、そのゲートは第２電源
供給線１２に連結し、そのドレインは第１ノードＮ１に
連結し、そのドレイン電流ＩＤＩを上記第１ノードＮ１
に供給する。
を第１電流供給線１１に連結し、そのゲートは第２電源
供給線１２に連結し、そのドレインは第１ノードＮ１に
連結し、そのドレイン電流ＩＤＩを上記第１ノードＮ１
に供給する。
第２Ｎ−チャンネルＭＯＳトランジスタＭ２は。
ドレイン及びゲートを上記第１ノードＮｌに一緒に連結
し、そのソースは第２電源供給線１２に連結する。ここ
で、第２ＭＯＳトランジスタＭ２が閾値以下の領域で動
作するようにし、第１及び第２ＭＯＳトランジスタの幾
何学的な大きさの比は、Ｗｌ（Ｗ２（Ｌ１＝Ｌ２）とな
るように形成する。
し、そのソースは第２電源供給線１２に連結する。ここ
で、第２ＭＯＳトランジスタＭ２が閾値以下の領域で動
作するようにし、第１及び第２ＭＯＳトランジスタの幾
何学的な大きさの比は、Ｗｌ（Ｗ２（Ｌ１＝Ｌ２）とな
るように形成する。
第３Ｎ−チャンネルＭＯＳトランジスタＭ３は、上記第
２ＭＯＳトランジスタＭ２と同一なゲートバイアス電圧
を持つようにそのゲートを上記第１ノードＮ１に連結し
、ソースは第２電源供給線１２に連結し、ドレインは第
２ノードＮ２に連結する。
２ＭＯＳトランジスタＭ２と同一なゲートバイアス電圧
を持つようにそのゲートを上記第１ノードＮ１に連結し
、ソースは第２電源供給線１２に連結し、ドレインは第
２ノードＮ２に連結する。
従って、第３ＭＯＳトランジスタＭ３はそのチャンネル
幅に相関なく閾値以下の領域で動作する。
幅に相関なく閾値以下の領域で動作する。
第３ＭＯＳトランジスタＭ３のドレイン電流ＩＤ３は、
次のようである。
次のようである。
第４Ｐ−チャンネルＭＯＳトランジスタＭ４は、上記第
２ノードＮ２にゲート及びドレインを一緒に連結し、ソ
ースを第１電源供給線１１に連結する。
２ノードＮ２にゲート及びドレインを一緒に連結し、ソ
ースを第１電源供給線１１に連結する。
ここで、第４ＭＯＳトランジスタＭ４が閾値以下の領域
で動作するように、第３及び第４ＭＯＳトランジスタＭ
３．Ｍ４の幾何学的な大きさの比は、Ｗ３（Ｗ４（Ｌ３
＝ Ｌ４）となるように形成する。
で動作するように、第３及び第４ＭＯＳトランジスタＭ
３．Ｍ４の幾何学的な大きさの比は、Ｗ３（Ｗ４（Ｌ３
＝ Ｌ４）となるように形成する。
上記第４ＭＯＳトランジスタＭ４のゲートには、上述し
た電流供給手段を構成する第５Ｐ−チャンネルＭＯＳト
ランジスタＭ５のゲートが連結する。
た電流供給手段を構成する第５Ｐ−チャンネルＭＯＳト
ランジスタＭ５のゲートが連結する。
従って、第５Ｐ−チャンネルＭＯＳトランジスタＭ５は
、第４ＭＯＳトランジスタＭ４の幾何学的な大きさの比
は、Ｗ４ ＞ Ｗ５（Ｌ４ ＝ Ｌ５）となるように形
成する。従って、第５ＭＯＳトランジスタのドレイン電
流ｒＤ５は、次の式で設定される。
、第４ＭＯＳトランジスタＭ４の幾何学的な大きさの比
は、Ｗ４ ＞ Ｗ５（Ｌ４ ＝ Ｌ５）となるように形
成する。従って、第５ＭＯＳトランジスタのドレイン電
流ｒＤ５は、次の式で設定される。
！０１：第１ＭＯＳトランジスタのドレイン電流Ｗ２〜
Ｗ、：各ＭＯＳトランジスタのチャンネル幅 従って、第５ＭＯＳトランジスタのドレイン電流は、第
１ＭＯＳトランジスタのドレイン電流及び第２ないし第
５ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさの比によって
非常に微弱な電流を設定し得る。
Ｗ、：各ＭＯＳトランジスタのチャンネル幅 従って、第５ＭＯＳトランジスタのドレイン電流は、第
１ＭＯＳトランジスタのドレイン電流及び第２ないし第
５ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさの比によって
非常に微弱な電流を設定し得る。
本実施例の出力電圧（Ｖｏ）は、
Ｖｏ ＝ＩＤ５ ＸＲＴ（’Ｋ）
（ＲＴ（Ｋ）：多結晶シリコンの温度に対する抵抗値）
で表す。
で表す。
第５図は本発明の望ましい実施例の回路図である。
第５図に右いては、第１電源供給線１１及び第２電源供
給線１２との間に電流供給手段及びシリコン抵抗手段を
直列に連結したものを対に具備するものである。
給線１２との間に電流供給手段及びシリコン抵抗手段を
直列に連結したものを対に具備するものである。
すなわち、第１電流供給手段１０である第５ＭＯＳトラ
ンジスタＭ５と第１多結晶シリコン抵抗手段２０を第１
電源供給線１１及び第２電源供給線１２との間に相互に
直列に連結した第２電流供給手段４０である第６ＭＯＳ
トランジスタＭ６と第２多結晶シリコン抵抗手段３０を
並列に結合し、上記第５及び第６ＭＯＳトランジスタＭ
５．Ｍ６のゲートは、上記第４図で説明したような電流
設定手段３０の第４ＭＯＳトランジスタＭ４のゲートに
共通連結したものである。
ンジスタＭ５と第１多結晶シリコン抵抗手段２０を第１
電源供給線１１及び第２電源供給線１２との間に相互に
直列に連結した第２電流供給手段４０である第６ＭＯＳ
トランジスタＭ６と第２多結晶シリコン抵抗手段３０を
並列に結合し、上記第５及び第６ＭＯＳトランジスタＭ
５．Ｍ６のゲートは、上記第４図で説明したような電流
設定手段３０の第４ＭＯＳトランジスタＭ４のゲートに
共通連結したものである。
また、第５ＭＯＳトランジスタＭ５及び第１多結晶シリ
コン抵抗手段２０の接続点である第３７−ドＮ３．第６
ＭＯＳトランジスタＭ６及び第２多結晶シリコン抵抗手
段５０の接続点である第４ノードＮ４は、各々ディジタ
ル変換手段６０．７０を通じて出力端子ＴＩ、Ｔ２ に
連結する。ここで、ディジタル変換手段６０．７０は、
たとえばインバータ［Ｎ１゜ＩＮ２特にＣＭＯＳ型のイ
ンバータで構成する。
コン抵抗手段２０の接続点である第３７−ドＮ３．第６
ＭＯＳトランジスタＭ６及び第２多結晶シリコン抵抗手
段５０の接続点である第４ノードＮ４は、各々ディジタ
ル変換手段６０．７０を通じて出力端子ＴＩ、Ｔ２ に
連結する。ここで、ディジタル変換手段６０．７０は、
たとえばインバータ［Ｎ１゜ＩＮ２特にＣＭＯＳ型のイ
ンバータで構成する。
上記第５及び第６ＭＯＳトランジスタＭ５．Ｍ６のドレ
イン電流ＩＤ５．ＩＤ６は、 ＋０５＝ＩＤ１”−”− Ｗ２ Ｗ４ ＋０６＝ＩＯ１″−”− Ｗ２ Ｗ４ （ただし、Ｗ３ ＜ Ｗ２． Ｗ５ ＜ Ｗ４． Ｗ６
＜ Ｗ４゜Ｗ５ ＜ Ｗ６） 従って、第１及び第２多結晶シリコン抵抗手段２０、５
０の抵抗値を同一に構成すると、第３及び第４ ／−）
’（７）／ −１／電圧Ｖ Ｎ、、 Ｖ Ｎ４ ハ、Ｖ
Ｎ３（Ｔ） ＝ＩＤ５ ｘＲＴｌ（Ｔ）ＶＮ４（Ｔ）
＝ＩＤ６ ＸＲＴ２（Ｔ）（ＲＴＩ ： Ｔ（”Ｋ）に
おいての第１多結晶シリコンの抵抗値） （ＲＴ２ ： Ｔ（”Ｋ）においての第２多結晶シリコ
ンの抵抗値） となり、 もＬ［一温度（Ｔ（”Ｋ）） １．：右イテｌｔ、ＩＤ
５＜ＩＤ６であるので、ＶＮ３（Ｔ） ＜ＶＮ４（Ｔ）
となる。たとえば、２９３ ’Ｋ （２０℃）で、第１
インバータ手段（Ｉ Ｎｌ）のトリップ電圧にノード電
圧（ＶＮ３） が到達されるように設定しく第６図の
第１点線波形）、３２３”Ｋ（５０ｔ） テ、第２イン
バータ手段（ＩＮ２） のトリップ電圧にノード電圧
（ＶＮ４）が到達されるように設定すると（第６図の第
２点線波形）、その出力端子Ｔｌ、 Ｔ２の出力状態は
次の第１表のように変わる。
イン電流ＩＤ５．ＩＤ６は、 ＋０５＝ＩＤ１”−”− Ｗ２ Ｗ４ ＋０６＝ＩＯ１″−”− Ｗ２ Ｗ４ （ただし、Ｗ３ ＜ Ｗ２． Ｗ５ ＜ Ｗ４． Ｗ６
＜ Ｗ４゜Ｗ５ ＜ Ｗ６） 従って、第１及び第２多結晶シリコン抵抗手段２０、５
０の抵抗値を同一に構成すると、第３及び第４ ／−）
’（７）／ −１／電圧Ｖ Ｎ、、 Ｖ Ｎ４ ハ、Ｖ
Ｎ３（Ｔ） ＝ＩＤ５ ｘＲＴｌ（Ｔ）ＶＮ４（Ｔ）
＝ＩＤ６ ＸＲＴ２（Ｔ）（ＲＴＩ ： Ｔ（”Ｋ）に
おいての第１多結晶シリコンの抵抗値） （ＲＴ２ ： Ｔ（”Ｋ）においての第２多結晶シリコ
ンの抵抗値） となり、 もＬ［一温度（Ｔ（”Ｋ）） １．：右イテｌｔ、ＩＤ
５＜ＩＤ６であるので、ＶＮ３（Ｔ） ＜ＶＮ４（Ｔ）
となる。たとえば、２９３ ’Ｋ （２０℃）で、第１
インバータ手段（Ｉ Ｎｌ）のトリップ電圧にノード電
圧（ＶＮ３） が到達されるように設定しく第６図の
第１点線波形）、３２３”Ｋ（５０ｔ） テ、第２イン
バータ手段（ＩＮ２） のトリップ電圧にノード電圧
（ＶＮ４）が到達されるように設定すると（第６図の第
２点線波形）、その出力端子Ｔｌ、 Ｔ２の出力状態は
次の第１表のように変わる。
従って、周辺温度の変化をディジタル的に検出し得る。
このような周辺温度変化をディジタル的に検出するため
に検出温度を設定する他の方法としては、各電流供給手
段のＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさを同一にし
、各多結晶シリコン抵抗手段の抵抗値を相互に異なるよ
うに設定することにより可能である。多結晶シリコン抵
抗手段の抵抗値は、多結晶シリコン抵抗手段の幾何学的
な大きさを相互に異なるようにするとか、不純物のイオ
ン注入量を相互に異なるようにすることにより可能であ
る。
に検出温度を設定する他の方法としては、各電流供給手
段のＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさを同一にし
、各多結晶シリコン抵抗手段の抵抗値を相互に異なるよ
うに設定することにより可能である。多結晶シリコン抵
抗手段の抵抗値は、多結晶シリコン抵抗手段の幾何学的
な大きさを相互に異なるようにするとか、不純物のイオ
ン注入量を相互に異なるようにすることにより可能であ
る。
以上のように、本発明にふいては、多結晶シリコンを利
用して温度を検出できるようにすることにより、超高集
積半導体装置に設けるのに非常によく適合し、ＭＯＳト
ランジスタの閾値以下の電流をＭＯ５トランジスタの幾
何学的な大きさの比によって設定し得るようにすること
により、低消費電力でありながらも、工程及び温度変化
に無関係に設計し得るものである。
用して温度を検出できるようにすることにより、超高集
積半導体装置に設けるのに非常によく適合し、ＭＯＳト
ランジスタの閾値以下の電流をＭＯ５トランジスタの幾
何学的な大きさの比によって設定し得るようにすること
により、低消費電力でありながらも、工程及び温度変化
に無関係に設計し得るものである。
また、周辺温度の変化をディジタル的に検出し得るので
、その検出された信号を変換又は操作なしに直接制御信
号として利用し得る利点がある。
、その検出された信号を変換又は操作なしに直接制御信
号として利用し得る利点がある。
上記各種の利点によって、超高集積半導体装置の設計時
に、温度のトラブルに対して回路設計の自由度を向上さ
せるのに活用し得る。
に、温度のトラブルに対して回路設計の自由度を向上さ
せるのに活用し得る。
第１図は本発明の構成図、第２図は多結晶シリコンの不
純物イオン注入量による面抵抗の変化グラフ線図、第３
１！ｌはＭＯＳトランジスタの閾値以下の特徴グラフ線
図、第４１！ｌは本発明による１実施例の回路図、第５
図は本発明による望ましい実施例の回路図、第６図は第
５図の温度−出力特性を図示したグラフ線図である。 １０．４０：電流供給手段 １１、１２：源供給手段 ２０．５０：多結晶シリコン抵抗手段 ３０：電流設定手段 ６０．７０：ディジタル変換手段 Ｍｌ−Ｍ６ ： ＭＯＳ ）ランジメタＮ１−Ｎ４：ノ
ード ＩＮＩ、ＩＮ２：インバータ手段 ＴＩ、Ｔ２＋出力端子 特許出願人 三星電子 株式會社 代 理 人 小 堀 益第１図 第２図 イオン注入量（ｃｍ’ ］ 第３図 ■−ＶｒｆＶｌ
純物イオン注入量による面抵抗の変化グラフ線図、第３
１！ｌはＭＯＳトランジスタの閾値以下の特徴グラフ線
図、第４１！ｌは本発明による１実施例の回路図、第５
図は本発明による望ましい実施例の回路図、第６図は第
５図の温度−出力特性を図示したグラフ線図である。 １０．４０：電流供給手段 １１、１２：源供給手段 ２０．５０：多結晶シリコン抵抗手段 ３０：電流設定手段 ６０．７０：ディジタル変換手段 Ｍｌ−Ｍ６ ： ＭＯＳ ）ランジメタＮ１−Ｎ４：ノ
ード ＩＮＩ、ＩＮ２：インバータ手段 ＴＩ、Ｔ２＋出力端子 特許出願人 三星電子 株式會社 代 理 人 小 堀 益第１図 第２図 イオン注入量（ｃｍ’ ］ 第３図 ■−ＶｒｆＶｌ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１電源供給線及び第２電源供給線との間に相互に
直列に連結された電流供給手段と多結晶シリコン抵抗手
段を具備し、周辺温度の変化に対応して変わる上記多結
晶シリコン抵抗手段の両端電圧を温度検出信号として出
力するようにしたことを特徴とする半導体温度検出回路
。 ２、上記多結晶シリコン抵抗手段に、不純物が微弱にド
ーピングされていることを特徴とする請求項１記載の半
導体温度検出回路。 ３、上記多結晶シリコン抵抗手段に不純物をドーピング
することはイオン注入法によることを特徴とする請求項
２記載の半導体温度検出回路。 ４、上記不純物は、アンチモン、燐、砒素又は硼素であ
ることを特徴とする請求項３記載の半導体温度検出回路
。 ５、上記多結晶シリコン抵抗手段は、不純物がドーピン
グされていないことを特徴とする請求項１記載の半導体
温度検出回路。 ６、上記電流供給手段は、閾値以下の領域で動作するＭ
ＯＳトランジスタで構成することを特徴とする請求項１
ないし５の何れか１つの項に記載の半導体温度検出回路
。 ７、上記ＭＯＳトランジスタのドレイン電流を設定する
ための電流設定手段を付加的に設けることを特徴とする
請求項６記載の半導体温度検出回路。 ８、上記電流手段は、第１電源供給線と結合される第１
電流電極、上記第２電源供給線と結合される制御電極及
び第１ノードと結合される第２電流電極を持つ第１伝導
型の第１ＭＯＳトランジスタ； 上記第１ノードに一緒に結合される第１電流電極及び制
御電極と上記第２電源供給線と結合される第２電流電極
を持っており、閾値以下の領域で動作されるように、上
記ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさに対して十分
に大きな幾何学的な大きさを持つように形成される第２
伝導型の第２ＭＯＳトランジスタ； 上記第２ＭＯＳトランジスタの制御電極と結合される制
御電極、上記第２電源供給線と結合される第１電流電極
及び第２ノードと結合される第２電流電極を持っており
、上記第２ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさに対
して十分に小さい幾何学的な大きさで形成される第２伝
導型の第３ＭＯＳトランジスタ； 上記第１電源供給線と結合される第１電流電極、上記第
２ノードに一緒に結合される制御電極及び第２電流電極
を持っており、閾値以下の領域で動作されるように、上
記第３ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさに対して
十分に大きな幾何学的な大きさに形成され、上記その制
御電極が上記電流供給手段のＭＯＳトランジスタの制御
電極と共通に結合される第１伝導型の第４ＭＯＳトラン
ジスタ； とから構成されることを特徴とする請求項７記載の半導
体温度検出回路。 ９、上記電流供給手段のＭＯＳトランジスタは、上記第
４ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさより十分に小
さな幾何学的な大きさを持つように形成されることを特
徴とする請求項８記載の半導体温度検出回路。 １０、第１電源供給線と第２電源供給線との間に相互に
直列に連結された電流供給手段と、多結晶シリコン抵抗
手段を各々持つ複数の温度感知手段を具備し、上記各々
の温度感知手段は、各々の多結晶シリコン抵抗手段の任
意の周辺温度に対応して相互に異なる電気的な出力信号
を発生するようにしたことを特徴とする半導体温度検出
回路。 １１、上記温度感知手段等の電気的な出力信号をディジ
タル信号に変換するディジタル変換信号を付加したこと
を特徴とする請求項１０記載の半導体温度検出回路。 １２、上記ディジタル変換手段等は、各々上記電流供給
手段と多結晶シリコン抵抗手段の共通接続点にその入力
端が結合されるインバータ手段で構成され、各インバー
タ手段の出力端の論理“０”及び“１”状態の組合せに
て温度を検出することを特徴とする請求項１１記載の半
導体温度検出回路。 １３、上記温度感知手段等の各多結晶シリコン手段に、
不純物が微弱にドーピングされていることを特徴とする
請求項１２記載の半導体温度検出回路。 １４、上記多結晶シリコンのドーピングは、イオン注入
法によることを特徴とする請求項１３記載の半導体温度
検出回路。 １５、上記不純物は、アンチモン、燐、砒素又は硼素で
あることを特徴とする請求項１４記載の半導体温度検出
回路。 １６、上記多結晶シリコン抵抗手段は、不純物がドーピ
ングされていないことを特徴とする請求項１０記載の半
導体温度検出回路。 １７、上記各電流供給手段は、閾値以下の領域で動作す
るＭＯＳトランジスタで構成することを特徴とする請求
項１１ないし１６項の何れか１つに記載の半導体温度検
出回路。 １８、上記各ＭＯＳトランジスタ等はそれぞれドレイン
電流を設定するための共通の電流設定手段を付加的に設
けていることを特徴とする請求項１７記載の半導体温度
検出回路。 １９、上記電流設定手段は、上記第１電源供給線と結合
される第１電流電極、上記第２電源供給線と結合される
制御電極及び第１ノードと結合される第２電流電極を持
つ第１伝導型の第１ＭＯＳトランジスタ； 上記第１ノードに一緒に結合される第１電流電極及び制
御電極と、上記第２電源供給線と結合される第２電流電
極を持っており、閾値以下の領域で動作されるように、
上記第１ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさに対し
て十分に大きな幾何学的な大きさを持つように形成され
る第２伝導型の第２ＭＯＳトランジスタ； 上記第２ＭＯＳトランジスタの制御電極と結合される制
御電極、上記第２電源供給線と結合される第１電流電極
及び第２ノードと結合される第２電流電極を持っており
、上記第２ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさに対
して十分に小さな幾何学的な大きさに形成される第２伝
導型の第３ＭＯＳトランジスタ； 上記第１電源供給線と結合される制御電極及び第２電流
電極を持っており、閾値以下の領域で動作されるように
上記第３ＭＯＳトランジスタの幾何学的な大きさに対し
て十分に大きな幾何学的な大きさに形成され、その制御
電極が上記電流供給手段等の各ＭＯＳトランジスタの制
御電極と共通に結合される第１伝導型の第４ＭＯＳトラ
ンジスタ； で構成されたことを特徴とする請求項１８記載の半導体
温度検出回路。 ２０、上記温度感知手段等は、任意の周辺温度に対応し
て相互に異なる電気的な出力信号を発生するために、上
記電流供給手段等の各ＭＯＳトランジスタが相互に異な
る幾何学的な大きさを持つように形成されていることを
特徴とする請求項１９記載の半導体温度検出回路。 ２１、上記温度感知手段等は、任意の周辺温度に対応し
て相互に異なる電気的な出力信号を発生するために、多
結晶シリコン抵抗手段が相互に異なる抵抗値を持つよう
に契約されることを特徴とする請求項１９記載に記載の
半導体温度検出回路。 ２２、第１電源供給線と第２電源供給線との間にＭＯＳ
トランジスタの閾値以下の領域内でのドレイン電流を供
給する電流供給手段と、供給される上記ドレイン電流を
周辺の温度変化により制限する減温抵抗手段を相互に直
列に連結し、この減温抵抗手段の両端電圧を温度検出信
号として出力するようになったことを特徴とする半導体
温度検出回路。 ２３、上記減温抵抗手段は、多結晶シリコンで形成した
ことを特徴とする請求項２２記載の半導体温度検出回路
。 ２４、上記多結晶シリコンの不純物が微弱にドーピング
されていることを特徴とする請求項２３記載の半導体温
度検出回路。 ２５、上記多結晶シリコンの不純物ドーピングは、イオ
ン注入法によることを特徴とする請求項２４項記載の半
導体温度検出回路。 ２６、上記不純物は、アンチモン、燐、砒素又は硼素で
あることを特徴とする請求項２５記載の半導体温度検出
回路。 ２７、上記減温抵抗手段は、多結晶シリコンの抵抗温度
特性と同一の特性を持っており、半導体の製造工程によ
って作られることができる物質で形成したことを特徴と
する請求項２２記載の半導体温度検出回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR6893 | 1989-05-23 | ||
| KR1019890006893A KR910007657B1 (ko) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 반도체 온도검출회로 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02311723A true JPH02311723A (ja) | 1990-12-27 |
| JPH0812116B2 JPH0812116B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=19286405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1183538A Expired - Lifetime JPH0812116B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-07-15 | 半導体温度検出回路 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5095227A (ja) |
| JP (1) | JPH0812116B2 (ja) |
| KR (1) | KR910007657B1 (ja) |
| DE (1) | DE3926656A1 (ja) |
| FR (1) | FR2647567B1 (ja) |
| GB (1) | GB2232253B (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0580920A1 (en) * | 1992-07-28 | 1994-02-02 | STMicroelectronics S.r.l. | Integrated capacitance multiplier and RC circuit |
| JP3265849B2 (ja) * | 1994-09-16 | 2002-03-18 | 富士電機株式会社 | 過熱保護装置付き自己消弧素子 |
| EP0735351B1 (de) * | 1995-03-29 | 2002-06-05 | Infineon Technologies AG | Schaltungsanordnung zum Erfassen der Temperatur eines Leistungs-Halbleiterbauelements |
| US5694073A (en) * | 1995-11-21 | 1997-12-02 | Texas Instruments Incorporated | Temperature and supply-voltage sensing circuit |
| DE10220587B4 (de) * | 2002-05-08 | 2007-07-19 | Infineon Technologies Ag | Temperatursensor für MOS-Schaltungsanordnung |
| GB2393867B (en) | 2002-10-01 | 2006-09-20 | Wolfson Ltd | Temperature sensing apparatus and methods |
| US7084695B2 (en) * | 2004-08-31 | 2006-08-01 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for low voltage temperature sensing |
| JP4641164B2 (ja) * | 2004-09-14 | 2011-03-02 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 過熱検出回路 |
| JP4981267B2 (ja) * | 2005-05-11 | 2012-07-18 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 過熱検出回路 |
| KR100854452B1 (ko) * | 2005-06-30 | 2008-08-27 | 주식회사 하이닉스반도체 | 디지털 온도검출기 및 이를 이용한 오실레이터 회로 |
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| KR101276947B1 (ko) * | 2011-06-27 | 2013-06-19 | 엘에스산전 주식회사 | 저전력, 고정밀, 넓은 온도범위의 온도 센서 |
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| KR102005568B1 (ko) * | 2014-06-17 | 2019-07-30 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 온도 전압 발생 장치 |
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