JPH0481912A - 半導体装置の電圧降下回路 - Google Patents
半導体装置の電圧降下回路Info
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- JPH0481912A JPH0481912A JP2196750A JP19675090A JPH0481912A JP H0481912 A JPH0481912 A JP H0481912A JP 2196750 A JP2196750 A JP 2196750A JP 19675090 A JP19675090 A JP 19675090A JP H0481912 A JPH0481912 A JP H0481912A
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
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- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/462—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc as a function of the requirements of the load, e.g. delay, temperature, specific voltage/current characteristic
- G05F1/463—Sources providing an output which depends on temperature
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/22—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 bipolar type only
- G05F3/222—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 bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
- G05F3/225—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 bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a current or voltage as a predetermined function of the temperature
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- H—ELECTRICITY
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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
この発明は半導体装置の電圧降下回路に関する。
【従来の技術J
従来の半導体装置の電圧降下回路としては、例えば、第
4図に示すようなものがある。この電圧降下回路は、電
源(電位V cc)とグランドとの間に抵抗RrI+n
チャネル型トランジスタNT0.NT1、およびNT、
、を順に接続して、抵抗R0とトランジスタNT、との
接続点から各トランジスタNT + l、 N T I
t 、 N T + s (’)しきい値vthの和を
基準電圧V refとして取り出している。なお、各ト
ランジスタNT、、、NT、、、NT、、のゲートは、
各トランジスタの電源側の端子に接続されている。一方
、電源(電位V cc)と負荷Zとの間にpチャネル型
トランジスタFT、、を接続している。そして、上記基
準電圧V refを差動増幅器oP、の反転(−)入力
とする一方、負荷Z側の端子Tllに生じる降下電圧V
intを非反転(+)入力として、差動増幅器OP++
によって電位差(Vint−Vref)が略ゼロとなる
ようにpチャネル型トランジスタPT、、のコンダクタ
ンスを制御している。これにより、電源電圧Vccや負
荷Zにほとんど依存せず、上記基準電圧Vrdすなわち
各トランジスタNT、、、NT、LN T Isのしき
い値vthの和に略等しい大きさの降下電圧Vintを
発生している。 【発明が解決しようとする課題】 ところで、上記各トランジスタNT、I、NT、m。 NT、、のしきい値vthは製造上のばらつきにより大
きく変化する。このため、上記電圧降下回路は降下電圧
Vintが製造上のばらつきにより大きく変化するとい
う問題がある。 また、第3図に示すように、上記しきい値vthは低温
になるにつれて大きくなり、したがって、降下電圧V
intも低温になると大きくなる。このため、ゲート長
lμ!以下の微細MOSトランジスタが負荷Z詠なる場
合に、微細MoSトランジスタの信頼性に悪影響を及ぼ
すという問題がある。すなわち、微細MoSトランジス
タは、ゲート長が短いため電界が強くホットキャリア(
信頼性を損なう原因となる)が発生し昌い状態となって
いる。このホットキャリアは、電界が強いほど、また、
低温はど発生し易いものである。上記電圧降下回路は低
温になるにつれて降下電圧Vintが大きくなるため、
このホットキャリアの発生を加速する結果となり、微細
MOS)ランジスタの信頼性に悪影響を及ぼすのである
。 そこで、この発明の目的は、降下電圧が製造ばらつきに
よる影響を受けにくく、しかも、負荷となるlillM
Os)ランジスタの信頼性を損なうようなことがない半
導体装置の電圧降下回路を提供することにある。
4図に示すようなものがある。この電圧降下回路は、電
源(電位V cc)とグランドとの間に抵抗RrI+n
チャネル型トランジスタNT0.NT1、およびNT、
、を順に接続して、抵抗R0とトランジスタNT、との
接続点から各トランジスタNT + l、 N T I
t 、 N T + s (’)しきい値vthの和を
基準電圧V refとして取り出している。なお、各ト
ランジスタNT、、、NT、、、NT、、のゲートは、
各トランジスタの電源側の端子に接続されている。一方
、電源(電位V cc)と負荷Zとの間にpチャネル型
トランジスタFT、、を接続している。そして、上記基
準電圧V refを差動増幅器oP、の反転(−)入力
とする一方、負荷Z側の端子Tllに生じる降下電圧V
intを非反転(+)入力として、差動増幅器OP++
によって電位差(Vint−Vref)が略ゼロとなる
ようにpチャネル型トランジスタPT、、のコンダクタ
ンスを制御している。これにより、電源電圧Vccや負
荷Zにほとんど依存せず、上記基準電圧Vrdすなわち
各トランジスタNT、、、NT、LN T Isのしき
い値vthの和に略等しい大きさの降下電圧Vintを
発生している。 【発明が解決しようとする課題】 ところで、上記各トランジスタNT、I、NT、m。 NT、、のしきい値vthは製造上のばらつきにより大
きく変化する。このため、上記電圧降下回路は降下電圧
Vintが製造上のばらつきにより大きく変化するとい
う問題がある。 また、第3図に示すように、上記しきい値vthは低温
になるにつれて大きくなり、したがって、降下電圧V
intも低温になると大きくなる。このため、ゲート長
lμ!以下の微細MOSトランジスタが負荷Z詠なる場
合に、微細MoSトランジスタの信頼性に悪影響を及ぼ
すという問題がある。すなわち、微細MoSトランジス
タは、ゲート長が短いため電界が強くホットキャリア(
信頼性を損なう原因となる)が発生し昌い状態となって
いる。このホットキャリアは、電界が強いほど、また、
低温はど発生し易いものである。上記電圧降下回路は低
温になるにつれて降下電圧Vintが大きくなるため、
このホットキャリアの発生を加速する結果となり、微細
MOS)ランジスタの信頼性に悪影響を及ぼすのである
。 そこで、この発明の目的は、降下電圧が製造ばらつきに
よる影響を受けにくく、しかも、負荷となるlillM
Os)ランジスタの信頼性を損なうようなことがない半
導体装置の電圧降下回路を提供することにある。
上記目的を達成するために、この発明の半導体装置の電
圧降下回路は、ウェル領域の表面に、上記ウェル領域と
それぞれPN接合を形成し、互いに面積が異なる第1の
領域および第2の領域を設け、上記ウェル領域と第1.
第2の領域とを電源。 グランド間に接続し、上記各PN接合に通電して上記第
1.第2の領域間に電位差を生じさせて、この電位差に
基づいて降下電圧を発生させることを特徴としている。
圧降下回路は、ウェル領域の表面に、上記ウェル領域と
それぞれPN接合を形成し、互いに面積が異なる第1の
領域および第2の領域を設け、上記ウェル領域と第1.
第2の領域とを電源。 グランド間に接続し、上記各PN接合に通電して上記第
1.第2の領域間に電位差を生じさせて、この電位差に
基づいて降下電圧を発生させることを特徴としている。
各PN接合に通電した場合、PN接合の電流−電圧特性
から、第1.第2の領域間に生じる電位差は、第1.第
2の領域間の面積比に比例し、また、温度に比例する。 したがって、この電位差を基準として発生させた降下電
圧は、一定温度のもとでは第1.第2の領域の面積比す
なわちパターンによって定まり、従来に比して製造ばら
つきの影響を受けにくくなる。また、上記電位差は温度
に比例するので、この電位差に基づいて温度に比例する
降下電圧が得られる。したがって、ホットキャリアの発
生を加速するようなことがなく、負荷となる微細MO5
)ランジスタの信頼性を損なうことがない。 なお、上記電位差を基準として上記降下電圧を発生する
ためには、上記電位差を例えば差動増幅器で差動増幅す
れば良い。上記電位差は通常レベルのJi!11に11
1洸ではせいぜい0.1V程度にすぎないが、差動増幅
することによって実用レベルの降下電圧が得られる。し
かも、接地電位を基準とする降下電圧が得られる。
から、第1.第2の領域間に生じる電位差は、第1.第
2の領域間の面積比に比例し、また、温度に比例する。 したがって、この電位差を基準として発生させた降下電
圧は、一定温度のもとでは第1.第2の領域の面積比す
なわちパターンによって定まり、従来に比して製造ばら
つきの影響を受けにくくなる。また、上記電位差は温度
に比例するので、この電位差に基づいて温度に比例する
降下電圧が得られる。したがって、ホットキャリアの発
生を加速するようなことがなく、負荷となる微細MO5
)ランジスタの信頼性を損なうことがない。 なお、上記電位差を基準として上記降下電圧を発生する
ためには、上記電位差を例えば差動増幅器で差動増幅す
れば良い。上記電位差は通常レベルのJi!11に11
1洸ではせいぜい0.1V程度にすぎないが、差動増幅
することによって実用レベルの降下電圧が得られる。し
かも、接地電位を基準とする降下電圧が得られる。
以下、この発明の半導体装置の電圧降下回路を図示の実
施例により詳細に説明する。 第1図に示すように、この電圧降下回路は、電源(電位
V−cc)とグランドとの間に直列に接続されたプルア
ップ抵抗R3およびダイオードD1と、同じく電源(N
位V cc)とグランドとの間に直列に接続されたプル
アップ抵抗R4およびダイオードD。 を備えている。また、差動増幅器OF、と、差動増幅器
OP tと、電源(電位V cc)と負荷Zとの間に接
続されたpチャネル型トランジスタFT、を備えている
。上記プルアップ抵抗Ra 、 R−は、ダイオードD
1.ダイオードD、に略等しい電流が流れるように略等
しい大きさとなっている。ダイオードD 1. D t
は、それぞれn−型ウェル領域W、、W、の表面に第1
のp型領域P1.第2のp要領域P、を設けて構成され
ている。p型領域P+、P型領域P、はそれぞれプルア
ップ抵抗R3,R4に接続されており、p要領域Pはり
もp要領域P、の方が面積大となっている。したがって
、プルアップ抵抗R3とダイオードD3との接続点T、
の電位Vref+よりもプルアップ抵抗R4とダイオー
ドD4との接続点T。 の電位Vref*の方がわずかに(0、I V程度)低
くなっている。なお、ウェル領域W、、W、はそれぞれ
グランドに接続されており、いずれもp−型の基板SU
B上に形成されている。基板SUBもグランド電位とな
っている。上記プルアップ抵抗R3とダイオードD1と
の接続点T、はそのまま差動増幅器OP、の非反転(+
)側の入力端子に接続される一方、プルアップ抵抗R4
とダイオードD、との接続点T、は入力抵抗R1を介し
て差動増幅器OP。 の反転(−)側の入力端子に接続されている。また、差
動増幅器OP、の出力端子T、は帰還抵抗R,を介して
上記反転(−)側の入力端子につながっている。これに
より、差動増幅器OP1は、入力抵抗R1,帰還抵抗R
7の比で定められる利得でもって接続点T r 、 T
を間の電位差(VreL −Vreft)を増幅して
、接地電位を基準とする基準電圧V refを発生させ
る。なお、基準電圧V refの大きさは発生すべき降
下電圧Vintと同じ値に設定されている。差動増幅器
OP!は、pチャネル型トランジスタFT、のコンダク
タンスを制御して、負荷Z側の端子T4に上記基準電圧
Vrerに略等しい降下電圧Vintを発生させる。す
なわち、基準電圧Veerを反転(−)入力として受け
る一方、降下電圧Vintを非反転(+)入力として受
けて、電位差(Vir+t−Vref)が略ゼロとなる
ように制御を行う。したがって、負荷Zの変動にかかわ
らず、常に基準電圧V refに等しい降下電圧V i
ntが得られる。 このように、この電圧降下回路は、ダイオードD 、、
D 、にそれぞれ通電して電位差(VreL−Vref
、)を発生させて、この電位差に比例する基準電圧V
rerを発生させ、さらにこの基準電圧V rerと略
等しい大きさの降下電圧Vintを発生させている。こ
こで、上記電位差(V rtl + −V reft)
は、ダイオードの電流−電圧特性からp型領域P+、p
型領域P、の面積比に比例し、また、第2図に示すよう
に温度に比例する。したがって、上記降下電圧Vint
は、一定温度のもとではp型領域P+、I)型領域P、
の面積比すなわちパターンによって定まり、従来に比し
て製造ばらつきの影響を受けにくくなる。また、上記電
位差(V ref 、 −V reft)は温度に比例
するので、温度に比例する降下電圧Vintを得ること
ができる。したがって、負荷Zが微細MOS)ランジス
タからなる場合であっても、ホットキャリアの発生を加
速するようなことがなく、その信頼性を損なうようなこ
とがない。
施例により詳細に説明する。 第1図に示すように、この電圧降下回路は、電源(電位
V−cc)とグランドとの間に直列に接続されたプルア
ップ抵抗R3およびダイオードD1と、同じく電源(N
位V cc)とグランドとの間に直列に接続されたプル
アップ抵抗R4およびダイオードD。 を備えている。また、差動増幅器OF、と、差動増幅器
OP tと、電源(電位V cc)と負荷Zとの間に接
続されたpチャネル型トランジスタFT、を備えている
。上記プルアップ抵抗Ra 、 R−は、ダイオードD
1.ダイオードD、に略等しい電流が流れるように略等
しい大きさとなっている。ダイオードD 1. D t
は、それぞれn−型ウェル領域W、、W、の表面に第1
のp型領域P1.第2のp要領域P、を設けて構成され
ている。p型領域P+、P型領域P、はそれぞれプルア
ップ抵抗R3,R4に接続されており、p要領域Pはり
もp要領域P、の方が面積大となっている。したがって
、プルアップ抵抗R3とダイオードD3との接続点T、
の電位Vref+よりもプルアップ抵抗R4とダイオー
ドD4との接続点T。 の電位Vref*の方がわずかに(0、I V程度)低
くなっている。なお、ウェル領域W、、W、はそれぞれ
グランドに接続されており、いずれもp−型の基板SU
B上に形成されている。基板SUBもグランド電位とな
っている。上記プルアップ抵抗R3とダイオードD1と
の接続点T、はそのまま差動増幅器OP、の非反転(+
)側の入力端子に接続される一方、プルアップ抵抗R4
とダイオードD、との接続点T、は入力抵抗R1を介し
て差動増幅器OP。 の反転(−)側の入力端子に接続されている。また、差
動増幅器OP、の出力端子T、は帰還抵抗R,を介して
上記反転(−)側の入力端子につながっている。これに
より、差動増幅器OP1は、入力抵抗R1,帰還抵抗R
7の比で定められる利得でもって接続点T r 、 T
を間の電位差(VreL −Vreft)を増幅して
、接地電位を基準とする基準電圧V refを発生させ
る。なお、基準電圧V refの大きさは発生すべき降
下電圧Vintと同じ値に設定されている。差動増幅器
OP!は、pチャネル型トランジスタFT、のコンダク
タンスを制御して、負荷Z側の端子T4に上記基準電圧
Vrerに略等しい降下電圧Vintを発生させる。す
なわち、基準電圧Veerを反転(−)入力として受け
る一方、降下電圧Vintを非反転(+)入力として受
けて、電位差(Vir+t−Vref)が略ゼロとなる
ように制御を行う。したがって、負荷Zの変動にかかわ
らず、常に基準電圧V refに等しい降下電圧V i
ntが得られる。 このように、この電圧降下回路は、ダイオードD 、、
D 、にそれぞれ通電して電位差(VreL−Vref
、)を発生させて、この電位差に比例する基準電圧V
rerを発生させ、さらにこの基準電圧V rerと略
等しい大きさの降下電圧Vintを発生させている。こ
こで、上記電位差(V rtl + −V reft)
は、ダイオードの電流−電圧特性からp型領域P+、p
型領域P、の面積比に比例し、また、第2図に示すよう
に温度に比例する。したがって、上記降下電圧Vint
は、一定温度のもとではp型領域P+、I)型領域P、
の面積比すなわちパターンによって定まり、従来に比し
て製造ばらつきの影響を受けにくくなる。また、上記電
位差(V ref 、 −V reft)は温度に比例
するので、温度に比例する降下電圧Vintを得ること
ができる。したがって、負荷Zが微細MOS)ランジス
タからなる場合であっても、ホットキャリアの発生を加
速するようなことがなく、その信頼性を損なうようなこ
とがない。
以上より明らかなように、この発明の半導体装置の電圧
降下回路は、ウェル領域の表面に、上記ウェル領域とそ
れぞれPN接合を形成し、互いに面積が異なる第1の領
域および第2の領域を設け、上記ウェル領域と第1.第
2の領域とを電源、グランド間に接続し、上記各PN接
合に通電して上記第1.第2の領域間に電位差を生じさ
せて、この電位差に基づいて降下電圧を発生させている
ので、降下電圧が製造ばらつきによる影響を受けにくい
。 しかも、負荷となる微細MOSトランジスタの信頼性を
損なうようなことがない。
降下回路は、ウェル領域の表面に、上記ウェル領域とそ
れぞれPN接合を形成し、互いに面積が異なる第1の領
域および第2の領域を設け、上記ウェル領域と第1.第
2の領域とを電源、グランド間に接続し、上記各PN接
合に通電して上記第1.第2の領域間に電位差を生じさ
せて、この電位差に基づいて降下電圧を発生させている
ので、降下電圧が製造ばらつきによる影響を受けにくい
。 しかも、負荷となる微細MOSトランジスタの信頼性を
損なうようなことがない。
第1図はこの発明の一実施例の半導体装置の電圧降下回
路の構成を示す図、第2!!lは上記電圧降下回路のダ
イオードに通電して生じた電位差の温度依存性を示す図
、第3図は従来の半導体装置の電圧降下回路のしきい値
の温度依存性を示す図、第4図は従来の半導体装置の電
圧降下回路の構成を示す図である。 D 1. D x・・・ダイオード、 OP 、、OP 、−・・差動増幅器、P I、 P
t−p型領域、PT、・・・pチャネル型トランジスタ
、R1・・・入力抵抗、 R1・・・帰還抵抗、R,、
R,・・・プルアップ抵抗、 SUB・・・基板、T、
、T、・・・接続点、T、・・・出力端子、T4・・・
端子、W、、W、・・・ウェル領域、Z・・・負荷。
路の構成を示す図、第2!!lは上記電圧降下回路のダ
イオードに通電して生じた電位差の温度依存性を示す図
、第3図は従来の半導体装置の電圧降下回路のしきい値
の温度依存性を示す図、第4図は従来の半導体装置の電
圧降下回路の構成を示す図である。 D 1. D x・・・ダイオード、 OP 、、OP 、−・・差動増幅器、P I、 P
t−p型領域、PT、・・・pチャネル型トランジスタ
、R1・・・入力抵抗、 R1・・・帰還抵抗、R,、
R,・・・プルアップ抵抗、 SUB・・・基板、T、
、T、・・・接続点、T、・・・出力端子、T4・・・
端子、W、、W、・・・ウェル領域、Z・・・負荷。
Claims (1)
- (1)ウェル領域の表面に、上記ウェル領域とそれぞれ
PN接合を形成し、互いに面積が異なる第1の領域およ
び第2の領域を設け、 上記ウェル領域と第1、第2の領域とを電源、グランド
間に接続し、 上記各PN接合に通電して上記第1、第2の領域間に電
位差を生じさせて、この電位差に基づいて降下電圧を発
生させることを特徴とする半導体装置の電圧降下回路。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2196750A JP2634685B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 半導体装置の電圧降下回路 |
US07/735,033 US5239256A (en) | 1990-07-24 | 1991-07-24 | Reference voltage generating circuit for a semiconductor device formed in a semiconductor substrate which generates a reference voltage with a positive temperature coefficient |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2196750A JP2634685B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 半導体装置の電圧降下回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0481912A true JPH0481912A (ja) | 1992-03-16 |
JP2634685B2 JP2634685B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=16362990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2196750A Expired - Fee Related JP2634685B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 半導体装置の電圧降下回路 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5239256A (ja) |
JP (1) | JP2634685B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016051212A (ja) * | 2014-08-28 | 2016-04-11 | 株式会社村田製作所 | バンドギャップ基準電圧回路 |
Families Citing this family (10)
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