JPH04160328A - 温度センサ回路 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は温度センサ回路に関し、特にトランジスタによ
り構成された温度センサ回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の温度センサ回路は、第３図及び第４図に
示すような、バイポーラトランジスタによる回路が一般
的であり、ＭＯ８型集積回路上にＭＯ３型トランジスタ
を用いて実現した例はない。

第３図及び第４図に示す従来の温度センサ回路において
は、バイポーラトランジスタＱｊ　　（ｊ＝１〜ｎ、以
下同じ）のベース・エミッタＮ　圧Ｖ　ｓ　ｚ　ｒは、
これらバイポーラトランジスタの直流増幅率が十分高い
のでベース電流を無視すれば、ここで、Ｉｓはバイポー
ラトランジスタの飽和電流にはポルツマン定数 、Ｔは絶対温度 ｑは単位電子電荷 である。　□　　　　　　− と表わせる。従って、第４図においては、第３図におい
ては、 ・・・（４） と表わされ、いずれも絶対温度Ｔに比例した出力電圧■
。が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来の温度センサ回路では、バイポーラトランジス
タＱｊで構成されているので、ＭＯＳ型集積回路上に実
現する場合には、その寄生トランジスタを利用しており
従って十分に大きなトランジスタの直流増幅率が得にく
く、出力電圧■。の（３）式、（４）式からのずれが大
きくなるという欠点がある。

また、これら従来の温度センサ回路は、差動出力となっ
ていないために、Ａ−Ｄコンバータ等で受ける場合には
基準電圧を必要とするという問題点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の温度センサ回路は、ゲートを第１の出力端子と
接続すると共にこのゲートに基準電圧を印加する第１の
ＭＯＳトランジスタ、ソースをこの第１のＭＯＳトラン
ジスタのソースと接続しゲート長対ゲート幅の比が前記
第１のＭＯＳトランジスタとは異なる第２のＭＯＳトラ
ンジスタ、前記第１及び第２のＭＯＳトランジスタのド
レインと接続する負荷回路、及び前記第１及び第２のＭ
ＯＳトランジスタのソースと接続する定電流源を含む差
動対回路と、前記第２のＭＯＳトランジスタのドレイン
からの差動対回路の出力電圧を入力し出力端を第２の出
力端子と接続すると共に前記第２のＭＯＳトランジスタ
のゲートと接続し゛、前記第１及び第２のＭＯＳトラン
ジスタのドレイン電流が等しくなるように制御する帰還
手段とを有している。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

この実施例は、ゲートを第１の出力端子Ｔ　Ｍ　ｒと接
続すると共にこのゲートに電圧源Ｅ１からの基準電圧Ｖ
Ｒを印加する第１１７）ＭＯＳトランジスタＭｌ、ソー
スをこの第１のＭＯＳトランジスタＭ１のソースと接続
しゲート長対ゲート幅の比が第１のＭＯＳトランジスタ
Ｍｌとは異なる第２のＭＯＳトランジスタＭ２、これら
第１及び第２のＭＯＳトランジスタＭｌ、Ｍ２のドレイ
ンと接続する負荷回路のＭＯＳトランジスタＭ３．Ｍ４
、及び第１及び第２のＭＯＳトランジスタＭｌ、Ｍ２の
ソースと接続する定電流源ＩＡを含む差動対回路１と、
第２のＭＯＳトランジスタのドレインからの差動対回路
の出力電圧を入力し出力端を第２の出力端子ＴＭ２と接
続すると共に第２のＭＯＳトランジスタＭ２のゲートと
接続し、第１及び第２のＭＯＳ　トランジスタＭｌ、Ｍ
２のトレーイン電流が等しくなるように制御する帰還手
段を形成するレベルシフト回路２及び出力段回路３とを
有する構成となっている。　　　　　　　　　　　　　
・なお、・レベルシフト回路２は、ゲートに差動対回路
１の出力電圧を入力するＭＯＳトランジスタＭ５と、こ
のＭＯＳトランジスタＭ５のソースと接続する定電流源
エヨとで形成され、出力段回路３は、ゲートに差動対回
路１の出力電圧を入力するＭＯＳトランジスタＭ６と、
ゲートにＭＯＳトランジスタＭ５と定電流源■３との接
続点の電圧を入力しドレインを出力端子Ｔ　Ｍ　２　、
　Ｍ　ＯＳ　）−ランジスタＭ２のゲート、及びＭＯＳ
トランジスタＭ６のドレインと接続するＭＯＳトランジ
スタＭ７と、位相補正用の抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１
とで形成されたフンプリンメンタル回路構成となってい
る。

次に、この実施例の動作及び特性について説明する。

ＭＯＳ）ランシスタＭｌのゲート電圧Ｖ１，１とＭＯＳ
トランジスタ＆ｉ　２のケート電圧Ｖ　ｔ　Ｉ２との関
係は、ＭＯＳトランジスタＭｌ、Ｍ２のそれぞれのゲー
ト長りとゲート幅Ｗとの比をＷｌ／Ｌ、。

Ｗ　２　／　Ｌ　２とし、ドレイン電流をＩ　ａｔ　ｒ
　　Ｉ　ａ２とすれば ■、１＝α（ｖ、、＋−ｖｔ）２　　　　　　　・・・
（５）Ｉ　ａ２＝ｋ　α（Ｖ（−２Ｖ　ｔ　）　２・・
’（６）Ｉ　ａ＋＋Ｉ　ａｔ＝　Ｉ。　　　　　　　　
　　・・・（７）ΔＶ　ｉ　＝Ｖ、ｌ　　、Ｖｔ＊ｚ　
　　　　　　　　　・・・（８）△Ｌ＝Ｉ＝＋　　Ｉ、
１２　　　　　　　　　　・・・（９）とおくと、 ｋＩ＝＋　　Ｌ２＝＋（ｋ　　１）Ｉ。＋＋（ｋ＋１）
ΔＩ。

・・・００ ｋＬ＋＋Ｉｄｚ＝＋（ｋ＋１）Ｉ。＋＋（ｋ−１）Δ工
。

・・・０υ と表わせる。

但し ここで　　μｎは電子のモビリティ Ｃｏえはケート酸化膜厚 である。

このとき、００式２０１）式より ・・・０４ 一方、（７）式、（８）式より 工。＋ΔＩ６ ■、１＝□　　　　　　　　　　・・・０９■。−Δｌ
。

■、２＝□　　　　　　　　　　・・・ＯＱ０４式〜Ｏ
Ｆ５式より ＋（ｋ−１）Ｉ。＋＋（ｋ＋１）Δ工。

・・・αη ０？）式でΔ工、二〇　となる　（ΔＶ　ｉ　）。は　
工、１＝Ｉｄ２＝Ｉ。／２　となり ・・・ａ８ ０秒式の両辺を２乗して（ΔＶ　ｉ　）。を求めると、
（’、’　ｋ　＝　１のとき（ΔＶ　ｉ　）。＝０）・
・・００従って、ＭＯＳトランジスタＭｌ、Ｍ２のドレ
イン電流Ｉ　ｄｉ　ｒ　　丁、２が等しくなる時のＭＯ
ＳトランジスタＭｌ、Ｍ２のゲート間電圧（ΔＶ　ｉ　
）いすなわち出力電圧■。Ｖ、は、モビリティの平方根
に反比例する。

ここでモビリティμｎは温度の関数であり、温度ＴＩと
温度Ｔ２でのモビリティμｎ（Ｔ＋）とμｎ（Ｉ２）と
の関係は と表わせる。従って温度Ｔについて と表わせる。

■式の関係をＴ。−３００°にとして表わしたものが第
２図である。このように、出力電圧Ｖ。Ｌ。

（ゲート間電圧（△Ｖｉ）ｏ）は温度Ｔに比例する。

こうしてＭＯＳトランジスタによる差動圧力型の温度セ
ンサ回路が実現できる。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、第１及び第２のＭＯＳト
ランジスタを含んで形成された差動対回路と、この差動
対回路を形成する第２のＭＯ３’トランジスタのドレイ
ン出力を入力して出力電圧をこのＭＯＳトランジスタの
ゲートに帰還し、差動対回路の第１及び第２のＭＯＳト
ランジスタのドレイン電流が等しくなるように制御する
帰還手段とを設けた構成とすることにより、特性が良好
な差動出力型の温度センサ回路をＭＯＳトランジスタで
実現することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の一実施例を示す回
路図及びこの実施例の温度対出力電圧の特性図、第３図
及び第４図はそれぞれ従来の温度センサ回路の第１及び
第２の例を示す回路図である。 １・・・・・・差動対回路、２・・・・・・レベルシフ
）回路、３・・・・・・出力段回路、■１〜Ｉｎ＋　　
ＩＡＩ　　ＩＢ・・・・・・定電流源、Ｍｌ〜Ｍ７・・
・・・・ＭＯＳトランジスタ、Ｑ１〜Ｑｎ・・・・・・
バイポーラトランジスタ。 代理人　弁理士　　内　原　　　音 尤　１　図 温度Ｔ（″に） 易　２　図 ０１〜０ｎ−−−１マイがシ）トランジスタ１１〜Ｉｎ
−一一工を災魚 兜　３　　図 声　４　図 手続補正書く自発） １、事件の表示　平成２年特許願第２８６１２０号２、
発明の名称　温度センサ回路 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　出　願　人任　所　　　　
東京都港区芝五丁目７番１号名　称　　　　（４２３）
　　日本電気株式会社代表者　関本忠弘 ４、代理人 住　所　〒１０８−０１東京都港区芝五丁目７番１号（
連絡先　日本電気株式会社　特許部）５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明ｊの欄。 ６、補正の内容 （１）明細書第７頁第１３行行頭から同第９頁第７行行
末までを次のとおり補正する。 ここでμｎは電子のモビリティ ＣＯＸはゲート酸化膜容量 である。 と表わせる。 このとき（５）式、（６）式は 従って（１１）式が成り立つときの入力電圧（ΔＶｉ）
。は（１２）式がら（１３）式を減じると （２）同第９頁第８行の「（２０）Ｊを’　（１４）Ｊ
と訂正する。 （３）同第１０頁第１行の’（２１）Ｊをｒ（１５）」
と訂正する。 （５）同第１０頁第５行のｒ（２２）式」を「（１６）
式」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ゲートを第１の出力端子と接続すると共にこのゲートに
   基準電圧を印加する第１のＭＯＳトランジスタ、ソース
   をこの第１のＭＯＳトランジスタのソースと接続しゲー
   ト長対ゲート幅の比が前記第１のＭＯＳトランジスタと
   は異なる第２のＭＯＳトランジスタ、前記第１及び第２
   のＭＯＳトランジスタのドレインと接続する負荷回路、
   及び前記第１及び第２のＭＯＳトランジスタのソースと
   接続する定電流源を含む差動対回路と、前記第２のＭＯ
   Ｓトランジスタのドレインからの差動対回路の出力電圧
   を入力し出力端を第２の出力端子と接続すると共に前記
   第２のＭＯＳトランジスタのゲートと接続し、前記第１
   及び第２のＭＯＳトランジスタのドレイン電流が等しく
   なるように制御する帰還手段とを有することを特徴とす
   る温度センサ回路。