JPH0798342A - 作動電圧検出用回路を備えた集積回路 - Google Patents
作動電圧検出用回路を備えた集積回路Info
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- JPH0798342A JPH0798342A JP6154284A JP15428494A JPH0798342A JP H0798342 A JPH0798342 A JP H0798342A JP 6154284 A JP6154284 A JP 6154284A JP 15428494 A JP15428494 A JP 15428494A JP H0798342 A JPH0798342 A JP H0798342A
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-
- G—PHYSICS
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 作動電圧検出用回路を備えた集積回路。
【構成】 特定の使用範囲に関して、作動電圧のレベル
を検出するための回路を単純化するために、ツェナーダ
イオード（１）を使用する。このツェナーダイオードの
半導体接合部は、１つの電圧またはもう１つの電圧によ
って交互にバイアスされる。このような条件下で、この
ツェナーダイオードのアバランシェ電圧が変化する。監
視しようとする作動電圧はツェナーダイオードのカソー
ドに接続される。監視された作動電圧がツェナーダイオ
ードのアバランシェ電圧よりも高ければ、このダイオー
ドは交互に導通する。作動電圧がこの範囲外である場合
は、このダイオードは常時オンまたは常時オフである。
そこから生じる変動を検出し、作動電圧が正しいか否か
を通知する。
を検出するための回路を単純化するために、ツェナーダ
イオード（１）を使用する。このツェナーダイオードの
半導体接合部は、１つの電圧またはもう１つの電圧によ
って交互にバイアスされる。このような条件下で、この
ツェナーダイオードのアバランシェ電圧が変化する。監
視しようとする作動電圧はツェナーダイオードのカソー
ドに接続される。監視された作動電圧がツェナーダイオ
ードのアバランシェ電圧よりも高ければ、このダイオー
ドは交互に導通する。作動電圧がこの範囲外である場合
は、このダイオードは常時オンまたは常時オフである。
そこから生じる変動を検出し、作動電圧が正しいか否か
を通知する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、作動電圧検出用の回路
を有する集積回路に関するものであり、本発明による回
路は、半導体回路、特にＣＭＯＳ型の半導体回路の分野
において有用である。
を有する集積回路に関するものであり、本発明による回
路は、半導体回路、特にＣＭＯＳ型の半導体回路の分野
において有用である。
【０００２】
【従来の技術】監視しようとする電圧が、基準電圧を超
過したことを検出するための回路は、すでに知られてい
る。これらの回路は通常、基準電圧と作動電圧を受け取
るための差動増幅器を備えている。そのような回路は、
外部からの正確な基準電圧を必要とする。これらの回路
は、基準電圧を外部で設定するために、任意の値とする
ことができる点で有利である。しかしながら、解決しな
ければならない１つの問題として、基準電圧の値は任意
に設定が可能であるものの、一度設定したならば製造さ
れた回路全てについて同一となるような基準電圧の生成
の問題がある。
過したことを検出するための回路は、すでに知られてい
る。これらの回路は通常、基準電圧と作動電圧を受け取
るための差動増幅器を備えている。そのような回路は、
外部からの正確な基準電圧を必要とする。これらの回路
は、基準電圧を外部で設定するために、任意の値とする
ことができる点で有利である。しかしながら、解決しな
ければならない１つの問題として、基準電圧の値は任意
に設定が可能であるものの、一度設定したならば製造さ
れた回路全てについて同一となるような基準電圧の生成
の問題がある。
【０００３】集積回路の製造においては、回路の製造方
法によって、および使用条件によって、回路の特性にば
らつきが見られる。製造上のばらつきは、製造における
各段階で回路が受ける変動を反映したものである。製造
工程においては、イオン注入の時間および濃度、マスキ
ング操作の性質や品質を含む多くのパラメータが絡んで
くる。製品は、これらの製造パラメータに非常に影響さ
れやすく、従って得られる特性には大きな変動が見られ
る。使用中には、集積回路は、ストレス、特に温度およ
び電源電圧に関するストレスに晒され、そのようなスト
レスは、選択された閾値電圧に有害な影響を及ぼす可能
性がある。
法によって、および使用条件によって、回路の特性にば
らつきが見られる。製造上のばらつきは、製造における
各段階で回路が受ける変動を反映したものである。製造
工程においては、イオン注入の時間および濃度、マスキ
ング操作の性質や品質を含む多くのパラメータが絡んで
くる。製品は、これらの製造パラメータに非常に影響さ
れやすく、従って得られる特性には大きな変動が見られ
る。使用中には、集積回路は、ストレス、特に温度およ
び電源電圧に関するストレスに晒され、そのようなスト
レスは、選択された閾値電圧に有害な影響を及ぼす可能
性がある。
【０００４】閾値電圧を検出するためのもう一つの装置
が提案されている。これはダイオード、好ましくはツェ
ナーダイオードのアバランシェ電圧を使用したものであ
る。所定の方法に従って製造されたツェナーダイオード
の閾値電圧の検出値は、回路の使用温度のみの関数とし
て、例えば5.35から5.48ボルトまでしか変動しない。こ
の変動の低さは重要な特徴である。しかしながら、この
ようにして得られる基準電圧は、所定の方法において、
任意に設定することができないという欠点を有する。な
ぜならば、この値は所定の製造方法によって決定される
ためである。
が提案されている。これはダイオード、好ましくはツェ
ナーダイオードのアバランシェ電圧を使用したものであ
る。所定の方法に従って製造されたツェナーダイオード
の閾値電圧の検出値は、回路の使用温度のみの関数とし
て、例えば5.35から5.48ボルトまでしか変動しない。こ
の変動の低さは重要な特徴である。しかしながら、この
ようにして得られる基準電圧は、所定の方法において、
任意に設定することができないという欠点を有する。な
ぜならば、この値は所定の製造方法によって決定される
ためである。
【０００５】
【発明か解決しようとする課題】こういった状況から、
作動電圧と基準電圧の比較に使用される基準電圧を出す
ような公知の回路は、複雑で安定で一定かつ調整可能で
あるか、あるは単純で安定で一定であるが調整不可能か
のいずれかである。
作動電圧と基準電圧の比較に使用される基準電圧を出す
ような公知の回路は、複雑で安定で一定かつ調整可能で
あるか、あるは単純で安定で一定であるが調整不可能か
のいずれかである。
【０００６】
【課題を解決しようとする手段】以上のような欠点は、
半導体接合部におけるアバランシェ現象により知られて
いる、作動電圧と基準電圧との比較の原則をその原則と
し、しかし調整可能である簡単な装置によって克服され
る。好ましくは本発明によって、集積回路の作動電圧の
範囲が仕様より得られる範囲に従っていることが確認さ
れ、基準電圧に対する作動電圧のレベルを検出するため
の信号によって、集積回路の作動が許可または中止され
ることになろう。
半導体接合部におけるアバランシェ現象により知られて
いる、作動電圧と基準電圧との比較の原則をその原則と
し、しかし調整可能である簡単な装置によって克服され
る。好ましくは本発明によって、集積回路の作動電圧の
範囲が仕様より得られる範囲に従っていることが確認さ
れ、基準電圧に対する作動電圧のレベルを検出するため
の信号によって、集積回路の作動が許可または中止され
ることになろう。
【０００７】本発明によるならば、集積回路は、作動電
圧のレベルを検出するための検出回路を含む。検出回路
は、作動電圧に接続されるカソードと、検出回路の出力
を構成する負荷に接続されるアノードとを備えた検出ダ
イオードを有する。このダイオードのアバランシェ電圧
は、基準電圧として使用される。この集積回路はさら
に、バイアス回路を有し、このバイアス回路は、ダイオ
ードを、ダイオードの半導体接合部に１バイアス値以上
バイアスさせる電極に接続されている。
圧のレベルを検出するための検出回路を含む。検出回路
は、作動電圧に接続されるカソードと、検出回路の出力
を構成する負荷に接続されるアノードとを備えた検出ダ
イオードを有する。このダイオードのアバランシェ電圧
は、基準電圧として使用される。この集積回路はさら
に、バイアス回路を有し、このバイアス回路は、ダイオ
ードを、ダイオードの半導体接合部に１バイアス値以上
バイアスさせる電極に接続されている。
【０００８】本発明は、以下の詳細な説明および添付し
た図より、より明らかに理解されよう。これらの図は単
に表示のためのもので、本発明をなんら限定するもので
はない。
た図より、より明らかに理解されよう。これらの図は単
に表示のためのもので、本発明をなんら限定するもので
はない。
【０００９】
【実施例】図１は、作動電圧のレベルを検出する回路を
備えた集積回路を示す。監視しようとする作動電圧は、
例えば、集積回路の電源電圧Ｖccであり、図１の回路が
接続される。実際には、図１の検出回路は、監視しよう
とする集積回路と同じ基板上に作られる。
備えた集積回路を示す。監視しようとする作動電圧は、
例えば、集積回路の電源電圧Ｖccであり、図１の回路が
接続される。実際には、図１の検出回路は、監視しよう
とする集積回路と同じ基板上に作られる。
【００１０】検出回路は、好ましくはツェナーダイオー
ドである検出ダイオード１を備えている。ダイオード１
は、作動電圧Ｖccに直接接続されたカソード２と、検出
回路の出力端子４に結合されたアノード３を有する。本
発明の１つの具体例では、検出回路は、サイクル信号を
出力する回路５を備えている。サイクル信号は交流信号
であるのが好ましい。回路５は電極６に接続されて、ダ
イオード１の接合部をバイアスするようになされてい
る。一般には、信号は一定で、その値は閾値設定に使用
される。この周期的な交流電圧の影響の下に、ダイオー
ド１のアバランシェ電圧ＶZ が変更される。
ドである検出ダイオード１を備えている。ダイオード１
は、作動電圧Ｖccに直接接続されたカソード２と、検出
回路の出力端子４に結合されたアノード３を有する。本
発明の１つの具体例では、検出回路は、サイクル信号を
出力する回路５を備えている。サイクル信号は交流信号
であるのが好ましい。回路５は電極６に接続されて、ダ
イオード１の接合部をバイアスするようになされてい
る。一般には、信号は一定で、その値は閾値設定に使用
される。この周期的な交流電圧の影響の下に、ダイオー
ド１のアバランシェ電圧ＶZ が変更される。
【００１１】その結果、出力９において得られる電圧レ
ベルは、アバランシェ電圧の高い値ＶZMについて、およ
びアバランシェ電圧の低い値Ｖzmについて、作動電圧Ｖ
ccのレベルによって変化する。アノード３は、抵抗７を
介して接地されているのが好ましい。この抵抗は、様々
な方法で、例えばそのコントロールゲートをそのドレイ
ンに接続されて抵抗として形成されるＮ型トランジスタ
の形に、集積回路内に形成される。かくして、ダイオー
ド１は逆バイアスされている。
ベルは、アバランシェ電圧の高い値ＶZMについて、およ
びアバランシェ電圧の低い値Ｖzmについて、作動電圧Ｖ
ccのレベルによって変化する。アノード３は、抵抗７を
介して接地されているのが好ましい。この抵抗は、様々
な方法で、例えばそのコントロールゲートをそのドレイ
ンに接続されて抵抗として形成されるＮ型トランジスタ
の形に、集積回路内に形成される。かくして、ダイオー
ド１は逆バイアスされている。
【００１２】作動電圧Ｖccが２つの閾値ＶZMおよびＶzm
よりも大きい場合には、ダイオード１は常時アバランシ
ェ状態であり、ダイオード１のアノード３では、信号Ｓ
のレベルは高い。抵抗７に流れ込む電流が、アノード３
における電圧を上げる。このレベルは常時高いが、電極
６に印加される交流信号は交番される。反対に、作動電
圧Ｖccが２つのアバランシェ電圧のそれぞれよりも低い
ならば、ダイオードは常時オフである。この場合、信号
Ｓは一定でゼロに等しい。
よりも大きい場合には、ダイオード１は常時アバランシ
ェ状態であり、ダイオード１のアノード３では、信号Ｓ
のレベルは高い。抵抗７に流れ込む電流が、アノード３
における電圧を上げる。このレベルは常時高いが、電極
６に印加される交流信号は交番される。反対に、作動電
圧Ｖccが２つのアバランシェ電圧のそれぞれよりも低い
ならば、ダイオードは常時オフである。この場合、信号
Ｓは一定でゼロに等しい。
【００１３】もし作動電圧が閾値ＶZMとＶzmとの中間の
場合には、ダイオードは、１つの半波でアバランシェモ
ードにあり、次の半波でオフとなろう。その結果、アノ
ード３で得られる信号Ｓもまた交流信号となろう。この
特性は、作動電圧が集積回路の通常の使用に適応するこ
とを示している。
場合には、ダイオードは、１つの半波でアバランシェモ
ードにあり、次の半波でオフとなろう。その結果、アノ
ード３で得られる信号Ｓもまた交流信号となろう。この
特性は、作動電圧が集積回路の通常の使用に適応するこ
とを示している。
【００１４】２つの状態しか持たないバイアスをダイオ
ード１に印加さけるよりむしろ、同様に連続的および／
または交互に印加される数個の状態によってバイアスを
かけて、印加されるバイアスの状態が判っているとし
て、論理回路が、数個の許容される作動範囲の中の、監
視されている作動電圧が属する作動範囲を決定すること
ができるようにすることが可能である。換言するなら
ば、原理は、ダイオードのアバランシェ電圧が１つの値
からもう１つの値に行く間に、アノード３で得られる信
号が変化するかしないかを確認することにある。これが
もし変化すれば、作動電圧は問題の範囲に入っている。
これが変化しないならば、作動電圧は問題の範囲の外で
ある。
ード１に印加さけるよりむしろ、同様に連続的および／
または交互に印加される数個の状態によってバイアスを
かけて、印加されるバイアスの状態が判っているとし
て、論理回路が、数個の許容される作動範囲の中の、監
視されている作動電圧が属する作動範囲を決定すること
ができるようにすることが可能である。換言するなら
ば、原理は、ダイオードのアバランシェ電圧が１つの値
からもう１つの値に行く間に、アノード３で得られる信
号が変化するかしないかを確認することにある。これが
もし変化すれば、作動電圧は問題の範囲に入っている。
これが変化しないならば、作動電圧は問題の範囲の外で
ある。
【００１５】つまり、周期的に、一連のキャリブレーシ
ョンされたバイアス電圧を電極６に印加し、その間また
は外側に作動電圧Ｖccが位置しているキャリブレーショ
ンされた値を検出することが可能になる。電極６に印加
されるバイアス電圧を作り出すために、回路５は第１の
端子８が電極６に、そしてトランジスタ９を介してさら
に接地されたコンデンサ７を備えているのが好ましい。
ここに示す実施例では、トランジスタ９は、そのドレイ
ンがコンデンサ７の端子８に接続されて、そのソースが
接地されているＮ型のトランジスタである。コンデンサ
７のもう１つの端子10は、Ｐ型トランジスタ11を介し
て、好ましくは、プラスの安定化電圧Ｖstableに接続さ
れている。
ョンされたバイアス電圧を電極６に印加し、その間また
は外側に作動電圧Ｖccが位置しているキャリブレーショ
ンされた値を検出することが可能になる。電極６に印加
されるバイアス電圧を作り出すために、回路５は第１の
端子８が電極６に、そしてトランジスタ９を介してさら
に接地されたコンデンサ７を備えているのが好ましい。
ここに示す実施例では、トランジスタ９は、そのドレイ
ンがコンデンサ７の端子８に接続されて、そのソースが
接地されているＮ型のトランジスタである。コンデンサ
７のもう１つの端子10は、Ｐ型トランジスタ11を介し
て、好ましくは、プラスの安定化電圧Ｖstableに接続さ
れている。
【００１６】通常は集積回路の電源電圧である作動電圧
Ｖccを監視する必要があることから、トランジスタ11の
ソースを電源電圧自体に接続するのは問題があるように
思えるかもしれない。しかしながら、これは同様に可能
である。つまり、アバランシェ電圧ＶZMとＶzmを規定す
る許容範囲が、その場合わずかに影響を受ける。トラン
ジスタ11のドレインは、コンデンサ７の端子10に接続さ
れており、更にＮ型トランジスタ12のドレインに接続さ
れている。トランジスタ12のソースは接地されている。
トランジスタ９および11はそれぞれ、互いに相補的であ
り、図４（ｂ）に示すように、好ましくは交流の矩形波
信号である制御信号Ｃおよび／Ｃを受信する。トランジ
スタ12もまた、信号Ｃの反転信号である信号／Ｃを受け
る。
Ｖccを監視する必要があることから、トランジスタ11の
ソースを電源電圧自体に接続するのは問題があるように
思えるかもしれない。しかしながら、これは同様に可能
である。つまり、アバランシェ電圧ＶZMとＶzmを規定す
る許容範囲が、その場合わずかに影響を受ける。トラン
ジスタ11のドレインは、コンデンサ７の端子10に接続さ
れており、更にＮ型トランジスタ12のドレインに接続さ
れている。トランジスタ12のソースは接地されている。
トランジスタ９および11はそれぞれ、互いに相補的であ
り、図４（ｂ）に示すように、好ましくは交流の矩形波
信号である制御信号Ｃおよび／Ｃを受信する。トランジ
スタ12もまた、信号Ｃの反転信号である信号／Ｃを受け
る。
【００１７】以上のような条件で、回路５は以下のよう
に作動する。信号Ｃの高レベルのとき、トランジスタ11
および９はオンであり、トランジスタ12はオフである。
従って、コンデンサ７の端子10は、〔安定化電圧−
ＶZ 〕に等しい電圧までプラスにチャージされている。
端子８は接地される。次の半波（半波は互いに重なり合
わないのが好ましい）の間、端子10はトランジスタ12を
介して接地されており、端子８は電極６に接続される。
従って、電極６は、接地に対してマイナスで、安定化バ
イアス電圧の絶対値にほぼ等しい値を有する電圧を受け
る。
に作動する。信号Ｃの高レベルのとき、トランジスタ11
および９はオンであり、トランジスタ12はオフである。
従って、コンデンサ７の端子10は、〔安定化電圧−
ＶZ 〕に等しい電圧までプラスにチャージされている。
端子８は接地される。次の半波（半波は互いに重なり合
わないのが好ましい）の間、端子10はトランジスタ12を
介して接地されており、端子８は電極６に接続される。
従って、電極６は、接地に対してマイナスで、安定化バ
イアス電圧の絶対値にほぼ等しい値を有する電圧を受け
る。
【００１８】このマイナスの電圧の影響を受けて、接合
部のプロフィルは変化する。この場合、アバランシェ電
圧ＶZ が変動する。図２にその変動の概略を示すが、こ
の図は、ツェナーダイオードのレスポンスの特徴的な曲
線を、電流と電圧について示してものである。約10マイ
クロアンペアにおいて、アバランシェ電圧の値が、例え
ば5.5 ボルトと３ボルトとの間を変動する。
部のプロフィルは変化する。この場合、アバランシェ電
圧ＶZ が変動する。図２にその変動の概略を示すが、こ
の図は、ツェナーダイオードのレスポンスの特徴的な曲
線を、電流と電圧について示してものである。約10マイ
クロアンペアにおいて、アバランシェ電圧の値が、例え
ば5.5 ボルトと３ボルトとの間を変動する。
【００１９】図１では、別のＮ型トランジスタ（破線で
示す）13は、そのドレインをトランジスタ11のソース
に、そしてそのソースを電極６に接続されている。同様
に、トランジスタ14（これも破線で示す）はコンデンサ
７の端子８と電極６との間の接続に挿入されている。ト
ランジスタ14を介在させると、この接続が必ずこのトラ
ンジスタを通過する。トランジスタ14のドレインおよび
ソースはそれぞれ、端子８および電極６に接続されてい
る。
示す）13は、そのドレインをトランジスタ11のソース
に、そしてそのソースを電極６に接続されている。同様
に、トランジスタ14（これも破線で示す）はコンデンサ
７の端子８と電極６との間の接続に挿入されている。ト
ランジスタ14を介在させると、この接続が必ずこのトラ
ンジスタを通過する。トランジスタ14のドレインおよび
ソースはそれぞれ、端子８および電極６に接続されてい
る。
【００２０】１つの例では、トランジスタ13はその制御
ゲートに信号Ｃを受ける一方、トランジスタ14がその制
御ゲートに信号／Ｃを受ける。このような構成は、電極
６が、接地とマイナスの安定化電圧との間で振動する電
圧を受ける代わりに、プラスとマイナスの安定化電圧値
を受けることを意味している。
ゲートに信号Ｃを受ける一方、トランジスタ14がその制
御ゲートに信号／Ｃを受ける。このような構成は、電極
６が、接地とマイナスの安定化電圧との間で振動する電
圧を受ける代わりに、プラスとマイナスの安定化電圧値
を受けることを意味している。
【００２１】その結果、ダイオード１のアバランシェ電
圧は高い値の方へシフトする。するとダイオード１は、
Ｖmax とＶzmとの間を振動する。トランジスタ14にトラ
ンジスタ９および11を接続することによって、これらト
ランジスタに的確な命令を行えば、３つの考えられるバ
イアス値、つまり＋Ｖstable、０ボルト、−Ｖstableの
うちの任意の値の間で変動するバイアスを支配すること
が可能となる。例えば、信号／ＣとＣを用いて、トラン
ジスタ13および14それぞれに命令を与えることにより、
２つのバイアスを交互に変化させれば良い。
圧は高い値の方へシフトする。するとダイオード１は、
Ｖmax とＶzmとの間を振動する。トランジスタ14にトラ
ンジスタ９および11を接続することによって、これらト
ランジスタに的確な命令を行えば、３つの考えられるバ
イアス値、つまり＋Ｖstable、０ボルト、−Ｖstableの
うちの任意の値の間で変動するバイアスを支配すること
が可能となる。例えば、信号／ＣとＣを用いて、トラン
ジスタ13および14それぞれに命令を与えることにより、
２つのバイアスを交互に変化させれば良い。
【００２２】その他のバイアス値を得る為には、当然、
接続コンデンサを適切に制御することによって、コンデ
ンサ７の代わりに直列に接続された一連のコンデンサ
と、２つの連続するコンデンサ間、場合によっては電極
６への、一連の接続中間点を備えることも考えられる。
その場合この電極は各種のバイアス電圧にさらされるこ
とになる。本発明によるならば、この各種のバイアス電
圧は周期的に繰り返し印加され、これに対応して、そこ
から生じる信号Ｓを同期化に利用する。
接続コンデンサを適切に制御することによって、コンデ
ンサ７の代わりに直列に接続された一連のコンデンサ
と、２つの連続するコンデンサ間、場合によっては電極
６への、一連の接続中間点を備えることも考えられる。
その場合この電極は各種のバイアス電圧にさらされるこ
とになる。本発明によるならば、この各種のバイアス電
圧は周期的に繰り返し印加され、これに対応して、そこ
から生じる信号Ｓを同期化に利用する。
【００２３】続いて、信号Ｓの処理方法について説明す
る。この信号Ｓは、作動電圧が監視されている範囲外の
値を取っている時には理論的に一定であり、あるいはこ
の作動電圧が監視されている範囲内の値を有する時に
は、交流型の信号である。その為には、１つの例では、
ダイオード１のアノード３を、平衡レベルの低い、例え
ばＶcc／５であるようなインバータ15に接続する。図２
では、ここに示されている特徴的な曲線は、ツェナー型
ダイオードのものであり、その傾斜は、マイナスの状態
で、ダイオードに対して逆バイアス印加される電圧がア
バランシェ電圧を超過する時に最大限となる。
る。この信号Ｓは、作動電圧が監視されている範囲外の
値を取っている時には理論的に一定であり、あるいはこ
の作動電圧が監視されている範囲内の値を有する時に
は、交流型の信号である。その為には、１つの例では、
ダイオード１のアノード３を、平衡レベルの低い、例え
ばＶcc／５であるようなインバータ15に接続する。図２
では、ここに示されている特徴的な曲線は、ツェナー型
ダイオードのものであり、その傾斜は、マイナスの状態
で、ダイオードに対して逆バイアス印加される電圧がア
バランシェ電圧を超過する時に最大限となる。
【００２４】この場合、抵抗７に流れ込む電流が何であ
れ、アノード３における電圧は、Ｖccからほぼ一定のア
バランシェ電圧値を引いたものとなる。その際インバー
タ15の検出閾値は、この電圧未満でなければならない。
製造および使用条件に関するランダムな因子（いずれも
温度およびこのインバータの電源電圧に関するものであ
るが）への影響は、従って無視しうるものとなる。イン
バータ15の出力16は、論理ゲート17の第１の入力に印加
される。この場合、この論理ゲートは、排他的論理和型
のものである。ゲート17は、もう一方の入力に信号Ｃを
受ける。
れ、アノード３における電圧は、Ｖccからほぼ一定のア
バランシェ電圧値を引いたものとなる。その際インバー
タ15の検出閾値は、この電圧未満でなければならない。
製造および使用条件に関するランダムな因子（いずれも
温度およびこのインバータの電源電圧に関するものであ
るが）への影響は、従って無視しうるものとなる。イン
バータ15の出力16は、論理ゲート17の第１の入力に印加
される。この場合、この論理ゲートは、排他的論理和型
のものである。ゲート17は、もう一方の入力に信号Ｃを
受ける。
【００２５】図４（ｃ）は電極６に印加されるバイアス
値を示している。こうして印加される信号Ｒはマイナス
の方形波、場合によってはプラスの方形波を有する。マ
イナスの方形波では、電圧の絶対値がわずかに減少する
のが観察される。これはコンデンサ７のリークによるも
のである。さしあたりこの影響は無視する。この影響を
克服する方法を以下に説明する。
値を示している。こうして印加される信号Ｒはマイナス
の方形波、場合によってはプラスの方形波を有する。マ
イナスの方形波では、電圧の絶対値がわずかに減少する
のが観察される。これはコンデンサ７のリークによるも
のである。さしあたりこの影響は無視する。この影響を
克服する方法を以下に説明する。
【００２６】図４（ｄ）は、ダイオード１のアバランシ
ェ電圧の、対応するタイミング図を示している。信号Ｃ
が最大の時、電極６は常に接地されており、アバランシ
ェ電圧はＶZMに等しい。これに対して、端子10のマイナ
スの電圧が電極６がかかっている時はアバランシェ電圧
は低い。つまりＶzmに等しい。アバランシェ電圧Ｖ
Zは、コンデンサの放電により、指数的な減少に従って
さらに変化する。
ェ電圧の、対応するタイミング図を示している。信号Ｃ
が最大の時、電極６は常に接地されており、アバランシ
ェ電圧はＶZMに等しい。これに対して、端子10のマイナ
スの電圧が電極６がかかっている時はアバランシェ電圧
は低い。つまりＶzmに等しい。アバランシェ電圧Ｖ
Zは、コンデンサの放電により、指数的な減少に従って
さらに変化する。
【００２７】図４（ｅ）は、作動電圧Ｖccがダイオード
１の２つのアバランシェ電圧間の電圧である時の、アノ
ード３における信号Ｓ１の形を示している。信号Ｃが高
レベルにある時は、信号Ｓ１はゼロに等しい。信号Ｃが
低レベルにある時は、信号Ｓ１は高いレベルにある。図
４（ｅ）では、曲線18および19は、コンデンサ７の放電
による減少が無視可能な程度に低いかあるいは大きいか
によって変化する影響をそれぞれ示すものである。その
値が低い場合には、信号Ｓ１は半波の終りまで高いレベ
ルに留まる。この値が高い場合には、信号Ｓ１は半波の
終了以前に低い値に戻る。
１の２つのアバランシェ電圧間の電圧である時の、アノ
ード３における信号Ｓ１の形を示している。信号Ｃが高
レベルにある時は、信号Ｓ１はゼロに等しい。信号Ｃが
低レベルにある時は、信号Ｓ１は高いレベルにある。図
４（ｅ）では、曲線18および19は、コンデンサ７の放電
による減少が無視可能な程度に低いかあるいは大きいか
によって変化する影響をそれぞれ示すものである。その
値が低い場合には、信号Ｓ１は半波の終りまで高いレベ
ルに留まる。この値が高い場合には、信号Ｓ１は半波の
終了以前に低い値に戻る。
【００２８】図４（ｆ）は、Ｖccが低い閾値電圧Ｖzm未
満である時の信号Ｓ２の値、つまり信号Ｓの値を示す。
この場合、ダイオード１はオフで、信号Ｓ２は常にゼロ
である。図４（ｇ）は、Ｖccが高い閾値ＶZMを越えてい
る時に信号Ｓ３がどうなるかを示している。この場合、
全ての場合においてダイオード１はアバランシェモード
である。コンデンサ７は、信号Ｃが低レベルにある時に
わずかに高い電流によって常時チャージされている。い
ずれの場合も、信号Ｓ３は、インバータ15をトリガする
閾値電圧よりも常時高い。この状態の結果、作動電圧が
監視されている範囲の外側にある時はインバータ15の出
力16は一定であり、この値がその範囲内にある時には交
流となる。
満である時の信号Ｓ２の値、つまり信号Ｓの値を示す。
この場合、ダイオード１はオフで、信号Ｓ２は常にゼロ
である。図４（ｇ）は、Ｖccが高い閾値ＶZMを越えてい
る時に信号Ｓ３がどうなるかを示している。この場合、
全ての場合においてダイオード１はアバランシェモード
である。コンデンサ７は、信号Ｃが低レベルにある時に
わずかに高い電流によって常時チャージされている。い
ずれの場合も、信号Ｓ３は、インバータ15をトリガする
閾値電圧よりも常時高い。この状態の結果、作動電圧が
監視されている範囲の外側にある時はインバータ15の出
力16は一定であり、この値がその範囲内にある時には交
流となる。
【００２９】排他的論理和ゲート17が信号Ｃを受けると
き、この形状は、反転されて交流信号Ｓが一定の信号Ｘ
に変換される、あるいは一定の信号Ｓが交流信号Ｘにそ
れぞれ変換される。つまり、少なくともコンデンサ７の
放電が低ければ、信号Ｓ１に対応する信号Ｘ１は一定で
ある。反対に、それぞれ出力Ｓ２およびＳ３に対応する
信号Ｘ２と信号Ｘ３は、交流信号である。これらの出力
の交流の特性は作動電圧の値を判定するのに使用され
る。
き、この形状は、反転されて交流信号Ｓが一定の信号Ｘ
に変換される、あるいは一定の信号Ｓが交流信号Ｘにそ
れぞれ変換される。つまり、少なくともコンデンサ７の
放電が低ければ、信号Ｓ１に対応する信号Ｘ１は一定で
ある。反対に、それぞれ出力Ｓ２およびＳ３に対応する
信号Ｘ２と信号Ｘ３は、交流信号である。これらの出力
の交流の特性は作動電圧の値を判定するのに使用され
る。
【００３０】もし作動電圧が低い閾値（Ｓ２、Ｘ２）よ
り低い場合には、信号Ｘは信号Ｃと同相である。もし反
対に、これが高いアバランシェ電圧を越えている場合に
は、信号Ｘは信号Ｃと位相を反対にする。その結果、論
理回路17により作動電圧の値を適切に判断することが可
能となる。コンデンサ７の放電の影響を防ぐために、Ｄ
型のフリップフロップ18を、本発明の回路の出力に介在
させる。このフリップフロップは、２つの入力Ｄおよび
Ｈと、１つの出力Ｑを有する。このＤ型フリップフロッ
プは、入力Ｈが、エッジ、つまり２進信号の立ち上がり
縁を受けた時点で、Ｄに印加される信号の値を転送して
出力Ｑに保持する。
り低い場合には、信号Ｘは信号Ｃと同相である。もし反
対に、これが高いアバランシェ電圧を越えている場合に
は、信号Ｘは信号Ｃと位相を反対にする。その結果、論
理回路17により作動電圧の値を適切に判断することが可
能となる。コンデンサ７の放電の影響を防ぐために、Ｄ
型のフリップフロップ18を、本発明の回路の出力に介在
させる。このフリップフロップは、２つの入力Ｄおよび
Ｈと、１つの出力Ｑを有する。このＤ型フリップフロッ
プは、入力Ｈが、エッジ、つまり２進信号の立ち上がり
縁を受けた時点で、Ｄに印加される信号の値を転送して
出力Ｑに保持する。
【００３１】そのためには、信号Ｃの立ち上がりおよび
立ち下がり変化に対応する瞬間に立ち上がり縁を有する
クロック信号Ｈを使用する。実際には、制御入力でクロ
ック信号を受ける双安定回路を用いて、信号Ｃを作り出
すことができる。以上のような条件では、信号Ｈの立ち
上がり縁が発生する時、信号Ｘ１はまだ高い状態にあ
る。この信号はパルスの終了時に初めて低い状態へと低
下する。このような条件で、信号Ｑ（図４（ｋ))は、作
動電圧がＶZM−Ｖzmの範囲内にある時は高い状態に保た
れる。当然、信号Ｑは反対の場合に、交流に展開する。
立ち下がり変化に対応する瞬間に立ち上がり縁を有する
クロック信号Ｈを使用する。実際には、制御入力でクロ
ック信号を受ける双安定回路を用いて、信号Ｃを作り出
すことができる。以上のような条件では、信号Ｈの立ち
上がり縁が発生する時、信号Ｘ１はまだ高い状態にあ
る。この信号はパルスの終了時に初めて低い状態へと低
下する。このような条件で、信号Ｑ（図４（ｋ))は、作
動電圧がＶZM−Ｖzmの範囲内にある時は高い状態に保た
れる。当然、信号Ｑは反対の場合に、交流に展開する。
【００３２】コンデンサ７の放電を克服するもう１つの
方法は、クロック信号Ｈの周波数を増加させ、それに対
応して、制御信号Ｃの周波数を増加させるというもので
ある。このモードにおける作動は、ツェナー型ダイオー
ドの動的作動によって、このダイオードの接合の拡散領
域に電荷が蓄積するために制限される。実際には、１キ
ロヘルツの作動が十分に許容されるものであり、良い結
果をもたらす。
方法は、クロック信号Ｈの周波数を増加させ、それに対
応して、制御信号Ｃの周波数を増加させるというもので
ある。このモードにおける作動は、ツェナー型ダイオー
ドの動的作動によって、このダイオードの接合の拡散領
域に電荷が蓄積するために制限される。実際には、１キ
ロヘルツの作動が十分に許容されるものであり、良い結
果をもたらす。
【００３３】図３はダイオード１として使用可能なツェ
ナー型ダイオードの好ましい具体例を示している。この
ダイオードは第１の、1020程度の濃度でボロンの不純物
を注入した、Ｐ++型の浅い環状の領域20を有する。領域
20は、それを取り囲むＮ+ 型領域21に埋め込まれてお
り、いわゆる「キャパ インプラント」型のコンデンサ
を構成している。領域21は通常、第１層のポリシリコン
の使用の前に注入により形成される。
ナー型ダイオードの好ましい具体例を示している。この
ダイオードは第１の、1020程度の濃度でボロンの不純物
を注入した、Ｐ++型の浅い環状の領域20を有する。領域
20は、それを取り囲むＮ+ 型領域21に埋め込まれてお
り、いわゆる「キャパ インプラント」型のコンデンサ
を構成している。領域21は通常、第１層のポリシリコン
の使用の前に注入により形成される。
【００３４】注入されるリンおよび砒素不純物の濃度は
1018程度である。領域21自体は、Ｎ型領域22に注入によ
り形成されるが、この領域22の注入濃度は、同じ型の不
純物で約５×1016の範囲である。領域20、21および22は
（上記から分かるように）同心円構造となっているのが
好ましい。領域22の環状領域内にはさらに、砒素不純物
を1020の程度にドーピングされたＮ++型の環状領域23が
形成されている。図３のダイオードは、互いに接合を形
成している領域20および21が高濃度にドーピングされて
いることから、ツェナーダイオードである。その接合の
上、領域20と21の境界線24上に、ポリシリコンの電極６
が形成されている。
1018程度である。領域21自体は、Ｎ型領域22に注入によ
り形成されるが、この領域22の注入濃度は、同じ型の不
純物で約５×1016の範囲である。領域20、21および22は
（上記から分かるように）同心円構造となっているのが
好ましい。領域22の環状領域内にはさらに、砒素不純物
を1020の程度にドーピングされたＮ++型の環状領域23が
形成されている。図３のダイオードは、互いに接合を形
成している領域20および21が高濃度にドーピングされて
いることから、ツェナーダイオードである。その接合の
上、領域20と21の境界線24上に、ポリシリコンの電極６
が形成されている。
【００３５】電極６はゲート酸化物（図には示さず）に
よって接合領域24から分離されており、この酸化物はト
ランジスタ11〜14のゲート酸化物と同時に作ることがで
きる。電極６もまた環状である（図３はその直径におけ
る断面を示す）。領域20はカソードとして、環状領域23
はアノードとして機能する。これらの領域20および23の
それぞれは、金属部分、例えばアルミニウム部分によっ
て、問題となる回路のパッドに接続されている。
よって接合領域24から分離されており、この酸化物はト
ランジスタ11〜14のゲート酸化物と同時に作ることがで
きる。電極６もまた環状である（図３はその直径におけ
る断面を示す）。領域20はカソードとして、環状領域23
はアノードとして機能する。これらの領域20および23の
それぞれは、金属部分、例えばアルミニウム部分によっ
て、問題となる回路のパッドに接続されている。
【００３６】上記に説明した特定の具体例をもって、当
業者には、各種の交替、変更、改良が容易に可能であろ
う。そのような交替、変更、改良は本明細書の一部と
し、本発明の範囲に含まれるものとする。従って、上記
の説明は例示のためのものであり、なんら限定的なもの
ではない。本発明は請求項の記載およびその同等物によ
ってのみ制限されるものである。
業者には、各種の交替、変更、改良が容易に可能であろ
う。そのような交替、変更、改良は本明細書の一部と
し、本発明の範囲に含まれるものとする。従って、上記
の説明は例示のためのものであり、なんら限定的なもの
ではない。本発明は請求項の記載およびその同等物によ
ってのみ制限されるものである。
【図１】 本発明による検出用集積回路の概略図であ
る。
る。
【図２】 半導体接合部、特にツェナー形式の接合の特
徴的なカーブを示すグラフである。
徴的なカーブを示すグラフである。
【図３】 内部に本発明の検出ダイオードが形成された
半導体基板の断面図である。
半導体基板の断面図である。
【図４】 本発明における信号のタイミングチャートで
ある。
ある。
１・・・ダイオード ２・・・カソード ３・・・アノード ４・・・出力端子 ５・・・回路 ６・・・電極 ７・・・抵抗、コンデンサ ８、10・・・端子 ９・・・出力、トランジスタ 11、12、13、14・・・トランジスタ 15・・・インバータ 16・・・出力 17・・・論理ゲート 18、19・・・ライン 18・・・フリップフロップ 20、21、22・・・領域 23・・・環状領域 24・・・接合領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/822 27/04 (72)発明者 マチュー リサール フランス国 13100 エク サン プロヴ ァンスアヴニュ ダンドシン ７
Claims (27)
- 【請求項１】 半導体接合部と、半導体接合部に結合さ
れた電極と、集積回路の作動電圧に接続するためのカソ
ードと、出力端子に接続するためのアノードとを備えた
ダイオードと、 上記電極に結合されて１つ以上のバイアス値で上記ダイ
オードをバイアスさせるバイアス回路とを具備して構成
された、集積回路における作動電圧を検出する検出回
路。 - 【請求項２】 上記バイアス回路が、異なるバイアス値
で上記ダイオードをバイアスするためのサイクル信号を
出す回路を備えている請求項１に記載の検出回路。 - 【請求項３】 上記バイアス回路が、 第１の端子を集積回路の基準電圧に結合された第１のト
ランジスタと、 第２の端子と、上記ダイオードをバイアスするための上
記電極に結合された第１の端子とを有し、上記第１の端
子が、上記第１のトランジスタの第２の端子に接続され
ているコンデンサと、 第１の端子が上記コンデンサの第２の端子に結合され
て、第２の端子が安定化電圧に結合されている第２のト
ランジスタとを備えており、サイクル信号を出す上記回
路が交流信号を出力する請求項２に記載の検出回路。 - 【請求項４】 上記ダイオードがツェナーダイオードで
ある請求項３に記載の検出回路。 - 【請求項５】 上記バイアス回路が、論理回路と、多数
のコンデンサとを具備しており、上記多数のコンデンサ
は、上記論理回路と、上記ダイオードをバイアスするた
めの上記電極と、上記集積回路の基準電圧と、上記集積
回路の安定化されたプラスの電圧に結合されている、請
求項１に記載の検出回路。 - 【請求項６】 さらに、サイクル信号の同期化信号を出
力するための回路と、上記ダイオードのアノードと同期
化信号を上記する上記回路とに結合された論理ゲートを
有する出力回路とを備えた請求項１に記載の検出回路。 - 【請求項７】 上記論理ゲートがＸＯＲゲートである請
求項６に記載の検出回路。 - 【請求項８】 さらに、交流のサイクル信号の各半波の
開始点で出力レベルを検出するための出力回路を備えた
請求項１に記載の検出回路。 - 【請求項９】 上記出力回路は、Ｄ型フリップフロップ
を有し、これが交流のサイクル信号のハーフウエーブを
同期させる信号によってトリガされる請求項８に記載の
検出回路。 - 【請求項１０】 上記ダイオードがツェナーダイオード
である請求項１に記載の検出回路。 - 【請求項１１】 集積回路における作動電圧のレベルを
検出する方法であって、 半導体接合部を有する検出ダイオードを用意し、 半導体接合部に１つ以上のバイアス値を印加するように
上記ダイオードをバイアスし、 上記ダイオードを集積回路の作動電圧に電気的に結合さ
せ、 上記ダイオードの電圧を測定することを特徴する方法。 - 【請求項１２】 バイアス動作において、上記ダイオー
ドを異なるバイアス値でバイアスするためにサイクル信
号を与える請求項11に記載の方法。 - 【請求項１３】 バイアス動作において、交流信号を与
える請求項12に記載の方法。 - 【請求項１４】 バイアス動作が、 論理回路を含む回路を用意し、 多数のコンデンサを、論理回路と、ダイオードをバイア
スするための上記電極と、集積回路の上記基準電圧と、
安定化されたプラスの電圧とに結合することからなる請
求項11に記載の方法。 - 【請求項１５】 さらに、ダイオードのアノードを出力
回路に結合させ、サイクル信号の同期化信号を出力する
回路を提供するという動作を含む請求項12に記載の方
法。 - 【請求項１６】 上記出力回路に上記ダイオードのアノ
ードを結合し、交流のサイクル信号の各半波の開始時に
出力レベルを検出する請求項13に記載の方法。 - 【請求項１７】 さらに、交流のサイクル信号の半波を
同期化することを行う請求項13に記載の方法。 - 【請求項１８】 基準電圧においてアバランシェ現象を
通じて作動し、集積回路の作動電圧に結合された第１の
端子と、出力信号を出力するようになされた第２の出力
端子とを有する検出回路と、 上記検出回路に電気的に結合されて基準電圧の値を選択
的に調整するようになされたバイアス回路とを有する、
集積回路における作動電圧のレベルを検出する回路。 - 【請求項１９】 上記バイアス回路が交流のサイクル信
号を出力する手段を備えた請求項１８に記載の回路。 - 【請求項２０】 さらに、第２の出力端子に結合された
出力回路と、該出力回路に結合されて同期化信号を出力
するようになされた手段とを備えている請求項19に記載
の回路。 - 【請求項２１】 上記検出回路がツェナーダイオードを
有する請求項18に記載の回路。 - 【請求項２２】半導体基板と、 上記半導体基板の表面の第１の導電性型の第１の領域
と、 接合部で上記第１の領域に隣接する第２の導電性型の第
２の領域と、 上記第１の領域に結合されて、集積回路の作動電圧に接
続されるようになされた第１の電極と、 上記第２の領域に結合されて、出力信号を供給するよう
になされた第２の電極と、 サイクル信号を出力する出力手段と、 上記接合部付近に置かれて、サイクル信号を出力する上
記出力手段に結合されている第３の電極とを備えた集積
回路。 - 【請求項２３】 上記出力手段が交流の信号を出力する
請求項22に記載の集積回路。 - 【請求項２４】 上記第２の領域が第１および第２の同
心円状環状領域を有し、第２の環状領域は、第１の環状
領域を取り囲んでおり、第２の導電性型の不純物をより
高濃度で含んでいる請求項22に記載の集積回路。 - 【請求項２５】 上記第１の領域がＰ++型であり、上記
第１の環状領域がＮ+型であり、上記第２の環状領域が
Ｎ++型である請求項22に記載の集積回路。 - 【請求項２６】 上記第３の電極と上記接合部との間に
介在する酸化物を備えた請求項22に記載の集積回路。 - 【請求項２７】 上記第１の領域が、Ｐ++型の浅い環状
領域である請求項22に記載の集積回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9307095 | 1993-06-11 | ||
| FR9307095A FR2706620B1 (fr) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | Circuit intégré comportant un circuit de détection du niveau d'une tension de service. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0798342A true JPH0798342A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=9448065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6154284A Withdrawn JPH0798342A (ja) | 1993-06-11 | 1994-06-13 | 作動電圧検出用回路を備えた集積回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5666077A (ja) |
| EP (1) | EP0628827B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0798342A (ja) |
| DE (1) | DE69400010T2 (ja) |
| FR (1) | FR2706620B1 (ja) |
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