JPH09243466A - 半導体温度センサ - Google Patents
半導体温度センサInfo
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- JPH09243466A JPH09243466A JP4622296A JP4622296A JPH09243466A JP H09243466 A JPH09243466 A JP H09243466A JP 4622296 A JP4622296 A JP 4622296A JP 4622296 A JP4622296 A JP 4622296A JP H09243466 A JPH09243466 A JP H09243466A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低消費電流化に適したＭＯＳトランジスタで
もって、製造バラツキが少なくて再現性および精度にす
ぐれ、とくに常温（２５℃）に対して±７５℃程度とい
う一般使用頻度が高い範囲で、良好な精度を得ることが
できる半導体温度センサおよびその応用装置を実現す
る。 【構成】 ＭＯＳトランジスタのβ（電圧利得）を電圧
に変換して取り出すようにしたβ電圧変換回路を構成
し、このβ電圧回路の出力を温度センス出力として利用
する。
もって、製造バラツキが少なくて再現性および精度にす
ぐれ、とくに常温（２５℃）に対して±７５℃程度とい
う一般使用頻度が高い範囲で、良好な精度を得ることが
できる半導体温度センサおよびその応用装置を実現す
る。 【構成】 ＭＯＳトランジスタのβ（電圧利得）を電圧
に変換して取り出すようにしたβ電圧変換回路を構成
し、このβ電圧回路の出力を温度センス出力として利用
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体温度セン
サ、さらにはＩＣ（半導体集積回路装置）化された半導
体温度センサおよびその応用装置に適用して有効な技術
に関するものであって、とくに常温（２５℃）に対して
±７５℃程度という、一般使用頻度の高い範囲での温度
測定に利用して有効な技術に関するものである。
サ、さらにはＩＣ（半導体集積回路装置）化された半導
体温度センサおよびその応用装置に適用して有効な技術
に関するものであって、とくに常温（２５℃）に対して
±７５℃程度という、一般使用頻度の高い範囲での温度
測定に利用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体温度センサとしては、センサ部に
バイポーラ・トランジスタを用いたものが知られている
（たとえば、ＣＱ出版社刊行「トランジスタ技術 １９
９０年１０月号」４６９ページ参照）。
バイポーラ・トランジスタを用いたものが知られている
（たとえば、ＣＱ出版社刊行「トランジスタ技術 １９
９０年１０月号」４６９ページ参照）。
【０００３】バイポーラ・トランジスタのしきい値すな
わちベース・エミッタ間電圧は、温度に応じて直線的に
変化する温度特性を呈するが、この温度特性は製造バラ
ツキが少なくて精度および再現性が良好であるため、温
度センサとして利用されている。
わちベース・エミッタ間電圧は、温度に応じて直線的に
変化する温度特性を呈するが、この温度特性は製造バラ
ツキが少なくて精度および再現性が良好であるため、温
度センサとして利用されている。
【０００４】このバイポーラ・トランジスタによる温度
センサは、パイポーラ・プロセスにより製造されるＩＣ
に一緒に集積形成させることができる。つまり、単独の
温度センサとして構成することもできるが、ＩＣに内蔵
させる形でも構成することができる。
センサは、パイポーラ・プロセスにより製造されるＩＣ
に一緒に集積形成させることができる。つまり、単独の
温度センサとして構成することもできるが、ＩＣに内蔵
させる形でも構成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
【０００６】すなわち、上述した半導体温度センサは、
バイポーラ・トランジスタを用いて構成される温度セン
サであるため、標準ＭＯＳプロセスで製造されるＩＣに
は組み込むことができない。また、バイポーラ・トラン
ジスタは電流で制御される電流素子であるため、低消費
電流の回路を構成することが比較的難しい。
バイポーラ・トランジスタを用いて構成される温度セン
サであるため、標準ＭＯＳプロセスで製造されるＩＣに
は組み込むことができない。また、バイポーラ・トラン
ジスタは電流で制御される電流素子であるため、低消費
電流の回路を構成することが比較的難しい。
【０００７】他方、ＭＯＳトランジスタは電圧で制御さ
れる電圧素子であるため、消費電流の低減という点で
は、バイポーラ・トランジスタよりも有利である。この
ＭＯＳトランジスタのしきい値も温度特性を有するの
で、これを温度センサに利用することも考えられる。し
かし、ＭＯＳトランジスタのしきい値は、バイポーラ・
トランジスタのそれと異なって、製造バラツキが大きい
ため、再現性および精度の良い温度センサを得ることが
できない。
れる電圧素子であるため、消費電流の低減という点で
は、バイポーラ・トランジスタよりも有利である。この
ＭＯＳトランジスタのしきい値も温度特性を有するの
で、これを温度センサに利用することも考えられる。し
かし、ＭＯＳトランジスタのしきい値は、バイポーラ・
トランジスタのそれと異なって、製造バラツキが大きい
ため、再現性および精度の良い温度センサを得ることが
できない。
【０００８】本発明の目的は、低消費電流化に適したＭ
ＯＳトランジスタでもって、製造バラツキが少なくて再
現性および精度にすぐれ、とくに常温（２５℃）に対し
て±７５℃程度という一般使用頻度が高い範囲で、良好
な精度を得ることができる半導体温度センサおよびその
応用装置を提供することにある。
ＯＳトランジスタでもって、製造バラツキが少なくて再
現性および精度にすぐれ、とくに常温（２５℃）に対し
て±７５℃程度という一般使用頻度が高い範囲で、良好
な精度を得ることができる半導体温度センサおよびその
応用装置を提供することにある。
【０００９】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【００１１】すなわち、ＭＯＳトランジスタのβ（電圧
利得）を電圧に変換して取り出すようにしたβ電圧変換
回路を構成し、このβ電圧変換回路の出力を温度センス
出力として利用するというものである。
利得）を電圧に変換して取り出すようにしたβ電圧変換
回路を構成し、このβ電圧変換回路の出力を温度センス
出力として利用するというものである。
【００１２】上述した手段によれば、常温（２５℃）に
対して±７５℃程度という一般使用頻度が高い範囲に
て、製造バラツキの影響が少なく、再現性および精度に
すぐれた温度特性を得ることができる。
対して±７５℃程度という一般使用頻度が高い範囲に
て、製造バラツキの影響が少なく、再現性および精度に
すぐれた温度特性を得ることができる。
【００１３】これにより、低消費電流化に適したＭＯＳ
トランジスタでもって、製造バラツキが少なくて再現性
および精度にすぐれ、とくに常温（２５℃）に対して±
７５℃程度という、一般使用頻度が高い範囲で良好な精
度を得る、という目的が達成される。
トランジスタでもって、製造バラツキが少なくて再現性
および精度にすぐれ、とくに常温（２５℃）に対して±
７５℃程度という、一般使用頻度が高い範囲で良好な精
度を得る、という目的が達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施態様を
図面を参照しながら説明する。
図面を参照しながら説明する。
【００１５】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。
は相当部分を示すものとする。
【００１６】図１は本発明の技術が適用された半導体温
度センサの概要を示す回路図であって、１は温度セン
サ、１１は定電流源、Ｎ１は第１のｎチャンネルＭＯＳ
トランジスタ、Ｎ２は第２のｎチャンネルＭＯＳトラン
ジスタ、Ｒ１は抵抗、Ｖｃｃは電源電位、Ｖｏは温度セ
ンス出力電圧である。
度センサの概要を示す回路図であって、１は温度セン
サ、１１は定電流源、Ｎ１は第１のｎチャンネルＭＯＳ
トランジスタ、Ｎ２は第２のｎチャンネルＭＯＳトラン
ジスタ、Ｒ１は抵抗、Ｖｃｃは電源電位、Ｖｏは温度セ
ンス出力電圧である。
【００１７】定電流源１１は、電源電位Ｖｃｃ側から２
つのＭＯＳトランジスタＮ１．Ｎ２の各ドレインにそれ
ぞれ同じ大きさの定電流Ｉｄを供給する。第１のＭＯＳ
トランジスタＮ１は、そのドレインとゲートが共通接続
されて第２のＭＯＳトランジスタのゲートに接続されて
いる。第２のＭＯＳトランジスタＮ２は、そのチャンネ
ル幅Ｗｍとチャンネル長Ｌｍの比ｍ（＝Ｗｍ／Ｌｍ）
が、第１のＭＯＳトランジスタＮ１のチャンネル幅／長
比ｎ（＝Ｗｎ／Ｌｎ）よりも実効的に大きくなるように
形成されている（ｎ＜ｍ）。第２のＭＯＳトランジスタ
Ｎ２は、そのソースが抵抗Ｒ１を直列に介して第１のＭ
ＯＳトランジスタＮ１のソースに接続され、この接続点
が基準電位に接続されている。
つのＭＯＳトランジスタＮ１．Ｎ２の各ドレインにそれ
ぞれ同じ大きさの定電流Ｉｄを供給する。第１のＭＯＳ
トランジスタＮ１は、そのドレインとゲートが共通接続
されて第２のＭＯＳトランジスタのゲートに接続されて
いる。第２のＭＯＳトランジスタＮ２は、そのチャンネ
ル幅Ｗｍとチャンネル長Ｌｍの比ｍ（＝Ｗｍ／Ｌｍ）
が、第１のＭＯＳトランジスタＮ１のチャンネル幅／長
比ｎ（＝Ｗｎ／Ｌｎ）よりも実効的に大きくなるように
形成されている（ｎ＜ｍ）。第２のＭＯＳトランジスタ
Ｎ２は、そのソースが抵抗Ｒ１を直列に介して第１のＭ
ＯＳトランジスタＮ１のソースに接続され、この接続点
が基準電位に接続されている。
【００１８】上述の構成により、チャンネル幅／長比が
異なる２つのＭＯＳトランジスタＮ１，Ｎ２のそれぞれ
に同じ大きさのドレイン電流Ｉｄが流れるように、各Ｍ
ＯＳトランジスタＮ１，Ｎ２のゲート・ソース間電圧Ｖ
ｇｓ１，Ｖｇｓ２をそれぞれに浮動させる電流制御回路
が形成される。そして、抵抗Ｒ１の両端には、第１のＭ
ＯＳトランジスタＮ１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ１
と第２のＭＯＳトランジスタＮ２のゲート・ソース間電
圧Ｖｇｓ２の差（Ｉｄ・Ｒ１＝Ｖｇｓ１−Ｖｇｓ２）が
現れる。この差（Ｉｄ・Ｒ１＝Ｖｇｓ１−Ｖｇｓ２）
が、温度センス出力電圧Ｖｏ（＝Ｉｄ・Ｒ１＝Ｖｇｓ１
−Ｖｇｓ２）として取り出されるようになっている。
異なる２つのＭＯＳトランジスタＮ１，Ｎ２のそれぞれ
に同じ大きさのドレイン電流Ｉｄが流れるように、各Ｍ
ＯＳトランジスタＮ１，Ｎ２のゲート・ソース間電圧Ｖ
ｇｓ１，Ｖｇｓ２をそれぞれに浮動させる電流制御回路
が形成される。そして、抵抗Ｒ１の両端には、第１のＭ
ＯＳトランジスタＮ１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ１
と第２のＭＯＳトランジスタＮ２のゲート・ソース間電
圧Ｖｇｓ２の差（Ｉｄ・Ｒ１＝Ｖｇｓ１−Ｖｇｓ２）が
現れる。この差（Ｉｄ・Ｒ１＝Ｖｇｓ１−Ｖｇｓ２）
が、温度センス出力電圧Ｖｏ（＝Ｉｄ・Ｒ１＝Ｖｇｓ１
−Ｖｇｓ２）として取り出されるようになっている。
【００１９】ここで、上記温度センス出力電圧Ｖｏに
は、この後にて数式を用いて説明するように、ＭＯＳト
ランジスタのβ（電圧利得）がパラメータ要素として含
まれている。このＭＯＳトランジスタのβは温度依存性
を有するが、この温度依存性は製造バラツキの影響が少
なく、とくに常温（２５℃）に対して±７５℃程度とい
う一般使用頻度が高い範囲にて、再現性および精度にす
ぐれた温度特性を形成できることが、本発明者によって
あきらかとされた。
は、この後にて数式を用いて説明するように、ＭＯＳト
ランジスタのβ（電圧利得）がパラメータ要素として含
まれている。このＭＯＳトランジスタのβは温度依存性
を有するが、この温度依存性は製造バラツキの影響が少
なく、とくに常温（２５℃）に対して±７５℃程度とい
う一般使用頻度が高い範囲にて、再現性および精度にす
ぐれた温度特性を形成できることが、本発明者によって
あきらかとされた。
【００２０】したがって、上記βを電圧に変換して取り
出すことができれば、低消費電流化に適したＭＯＳトラ
ンジスタでもって、製造バラツキが少なくて再現性およ
び精度にすぐれ、とくに常温（２５℃）に対して±７５
℃程度という一般使用頻度が高い範囲で、良好な精度の
半導体温度センサおよびその応用装置を実現することが
できる。図１に示した回路は、その半導体温度センサの
具体的な実施態様の一つを示したものである。
出すことができれば、低消費電流化に適したＭＯＳトラ
ンジスタでもって、製造バラツキが少なくて再現性およ
び精度にすぐれ、とくに常温（２５℃）に対して±７５
℃程度という一般使用頻度が高い範囲で、良好な精度の
半導体温度センサおよびその応用装置を実現することが
できる。図１に示した回路は、その半導体温度センサの
具体的な実施態様の一つを示したものである。
【００２１】次に、図１に示した回路の動作を数式を用
いて説明する。
いて説明する。
【００２２】ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電
圧をＶｇｓ、しきい値電圧をＶｔ、チャンネル幅をＷ、
チャンネル長をＬ、ドレイン電流をＩｄとすると、その
電圧利得βは数１の（式１）のように定義することがで
きる。
圧をＶｇｓ、しきい値電圧をＶｔ、チャンネル幅をＷ、
チャンネル長をＬ、ドレイン電流をＩｄとすると、その
電圧利得βは数１の（式１）のように定義することがで
きる。
【００２３】
【数１】 上記電圧利得βは、ＭＯＳトランジスタの接合温度すな
わちセンス温度Ｔによって変化するが、２５℃の常温
（＝２９８Ｋ）に対して±７５℃程度という範囲では、
数２の（式２）が非常に精度良く近似することが判明し
た。（式２）において、Ｔは絶対温度、Ｔｏは２９８Ｋ
（２５℃）、βｏはＴ＝Ｔｏのときのβを示す。
わちセンス温度Ｔによって変化するが、２５℃の常温
（＝２９８Ｋ）に対して±７５℃程度という範囲では、
数２の（式２）が非常に精度良く近似することが判明し
た。（式２）において、Ｔは絶対温度、Ｔｏは２９８Ｋ
（２５℃）、βｏはＴ＝Ｔｏのときのβを示す。
【００２４】
【数２】 ここで、図１の回路にて得られるセンス出力電圧Ｖｏ
は、数３の（式３）で表わされる。
は、数３の（式３）で表わされる。
【００２５】
【数３】 （式１）の定義から、図１のＭＯＳトランジスタＮ１，
Ｎ２の各ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ１，Ｖｇｓ２は、
数４の（式４）で表すことができる。ｎは第１のＭＯＳ
トランジスタＮ１のチャンネル幅／長比（Ｗｎ／Ｌｎ＝
ｎ）、ｍは第２のＭＯＳトランジスタＮ２のチャンネル
幅／長比（Ｗｍ／Ｌｍ＝ｍ）をそれぞれ示す。
Ｎ２の各ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ１，Ｖｇｓ２は、
数４の（式４）で表すことができる。ｎは第１のＭＯＳ
トランジスタＮ１のチャンネル幅／長比（Ｗｎ／Ｌｎ＝
ｎ）、ｍは第２のＭＯＳトランジスタＮ２のチャンネル
幅／長比（Ｗｍ／Ｌｍ＝ｍ）をそれぞれ示す。
【００２６】
【数４】 （式３）に（式４）を代入すると、数５の（式５）のよ
うになる。
うになる。
【００２７】
【数５】 Ｖｏ＝Ｉｄ・Ｒ１の関係から、（式５）のＩｄにＩｄ＝
Ｖｏ／Ｒ１を代入して整理すると、（式６）が得られ
る。
Ｖｏ／Ｒ１を代入して整理すると、（式６）が得られ
る。
【００２８】
【数６】 ここで、（式２）を数６の（式６）に代入すると、数７
の（式７）のようになる。
の（式７）のようになる。
【００２９】
【数７】 βｏに関する定数項をＶｋｏにまとめて整理すると、セ
ンス出力電圧Ｖｏは数８の（式８）のように簡略化され
る。
ンス出力電圧Ｖｏは数８の（式８）のように簡略化され
る。
【００３０】
【数８】 （式８）に示すセンス出力電圧Ｖｏは、Ｔが２９８Ｋ±
７５Ｋ程度の範囲つまり常温（２５℃）に対して±７５
℃程度という一般使用頻度が高い範囲にて、非常に良好
な近似精度を持つことができる。
７５Ｋ程度の範囲つまり常温（２５℃）に対して±７５
℃程度という一般使用頻度が高い範囲にて、非常に良好
な近似精度を持つことができる。
【００３１】以上のように、本発明の半導体温度センサ
では、ＭＯＳトランジスタのβ（電圧利得）を電圧に変
換して取り出すβ電圧変換回路を構成し、このβ電圧変
換回路の出力を温度センス出力として利用する。このＭ
ＯＳトランジスタのβに着目し、このβの変化を電圧Ｖ
ｏの変化として取り出すことにより、低消費電流化に適
したＭＯＳトランジスタでもって、製造バラツキが少な
くて再現性および精度にすぐれ、とくに常温（２５℃）
に対して±７５℃程度という一般使用頻度が高い範囲に
て、精度の良い温度検出を行なわせることができる。
では、ＭＯＳトランジスタのβ（電圧利得）を電圧に変
換して取り出すβ電圧変換回路を構成し、このβ電圧変
換回路の出力を温度センス出力として利用する。このＭ
ＯＳトランジスタのβに着目し、このβの変化を電圧Ｖ
ｏの変化として取り出すことにより、低消費電流化に適
したＭＯＳトランジスタでもって、製造バラツキが少な
くて再現性および精度にすぐれ、とくに常温（２５℃）
に対して±７５℃程度という一般使用頻度が高い範囲に
て、精度の良い温度検出を行なわせることができる。
【００３２】また、第１のＭＯＳトランジスタＮ１のチ
ャンネル幅／長比ｎと第２のＭＯＳトランジスタＮ２の
チャンネル幅／長比ｍの大小関係により、センス出力電
圧Ｖｏの温度特性を正または負のいずれにも任意に設定
することができる。たとえば、上述した回路では、ｎ＜
ｍに設定したことにより、センス出力電圧Ｖｏは正の温
度特性を持つようになっている。その逆に設定した場合
すなわちｍ＜ｎの場合、センス出力電圧Ｖｏは負の温度
特性を持つようになる。
ャンネル幅／長比ｎと第２のＭＯＳトランジスタＮ２の
チャンネル幅／長比ｍの大小関係により、センス出力電
圧Ｖｏの温度特性を正または負のいずれにも任意に設定
することができる。たとえば、上述した回路では、ｎ＜
ｍに設定したことにより、センス出力電圧Ｖｏは正の温
度特性を持つようになっている。その逆に設定した場合
すなわちｍ＜ｎの場合、センス出力電圧Ｖｏは負の温度
特性を持つようになる。
【００３３】図２は、図１に示した温度センサのさらに
具体化的な回路構成例を示す。
具体化的な回路構成例を示す。
【００３４】同図においては、２つのＭＯＳトランジス
タＮ１，Ｎ２に同じ大きさのドレイン電流Ｉｄを供給す
るための定電流源１１が、チャンネル幅／長比が同じ大
きさの２つのｐチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１，Ｐ
２によるカレントミラーによって形成されている。
タＮ１，Ｎ２に同じ大きさのドレイン電流Ｉｄを供給す
るための定電流源１１が、チャンネル幅／長比が同じ大
きさの２つのｐチャンネルＭＯＳトランジスタＰ１，Ｐ
２によるカレントミラーによって形成されている。
【００３５】図３は、図１または図２に示した回路の変
形例を示す。
形例を示す。
【００３６】同図に示す回路では、第２のＭＯＳトラン
ジスタＮ２のソースを第１の抵抗Ｒ１を介して第１のＭ
ＯＳトランジスタＮ１のソースに接続し、この接続点を
第２の抵抗Ｒ２を介して基準電位に接続している。この
場合、第１と第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２の両端に現れる電圧
Ｖｏを温度センス出力として取り出す。この回路では、
図１または図２に示した回路に対して、｛１＋２（Ｒ２
／Ｒ１）｝倍の出力電圧Ｖｏを得ることができる。
ジスタＮ２のソースを第１の抵抗Ｒ１を介して第１のＭ
ＯＳトランジスタＮ１のソースに接続し、この接続点を
第２の抵抗Ｒ２を介して基準電位に接続している。この
場合、第１と第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２の両端に現れる電圧
Ｖｏを温度センス出力として取り出す。この回路では、
図１または図２に示した回路に対して、｛１＋２（Ｒ２
／Ｒ１）｝倍の出力電圧Ｖｏを得ることができる。
【００３７】図４は、本発明の半導体温度センサを利用
したデジタル温度計の第１の構成例を示す。
したデジタル温度計の第１の構成例を示す。
【００３８】同図に示すデジタル温度計は、上述した温
度センサ１、このセンサ１の出力電圧Ｖｏをデジタル変
換するＡ／Ｄ変換回路３１、このＡ／Ｄ変換回路３１の
出力を温度として数値表示する表示手段３２により構成
され、電池２からの供給される電源電位Ｖｃｃで動作さ
せられる。
度センサ１、このセンサ１の出力電圧Ｖｏをデジタル変
換するＡ／Ｄ変換回路３１、このＡ／Ｄ変換回路３１の
出力を温度として数値表示する表示手段３２により構成
され、電池２からの供給される電源電位Ｖｃｃで動作さ
せられる。
【００３９】温度センサ１は、上述したように、ＭＯＳ
トランジスタのβを電圧に変換して取り出すようにした
β電圧変換回路により形成されている。この温度センサ
１は、Ａ／Ｄ変換回路３１などの他の回路と一緒に、標
準ＭＯＳプロセスのＩＣ３内に組み込まれる。
トランジスタのβを電圧に変換して取り出すようにした
β電圧変換回路により形成されている。この温度センサ
１は、Ａ／Ｄ変換回路３１などの他の回路と一緒に、標
準ＭＯＳプロセスのＩＣ３内に組み込まれる。
【００４０】図５は、本発明の半導体温度センサを利用
したデジタル温度計の第２の構成例を示す。
したデジタル温度計の第２の構成例を示す。
【００４１】同図に示すデジタル温度計は、体温計など
に適した温度計であって、上述したβ電圧変換回路によ
る温度センサ１、このセンサ１のセンス出力電圧Ｖｏを
デジタル変換するＡ／Ｄ変換回路４１、デジタル変換さ
れたセンス出力レベルの変化状態に基づいて温度平衡時
の出力レベルを予測演算する演算処理回路４２、および
その予測演算の結果を数値表示する表示手段３２により
構成され、電池２から供給される電源電位Ｖｃｃで動作
させられる。４３はリセット／スタートスイッチで、こ
のスイッチが押圧操作されたときに演算処理回路４２が
初期化されて温度計測が開始されるようになっている。
に適した温度計であって、上述したβ電圧変換回路によ
る温度センサ１、このセンサ１のセンス出力電圧Ｖｏを
デジタル変換するＡ／Ｄ変換回路４１、デジタル変換さ
れたセンス出力レベルの変化状態に基づいて温度平衡時
の出力レベルを予測演算する演算処理回路４２、および
その予測演算の結果を数値表示する表示手段３２により
構成され、電池２から供給される電源電位Ｖｃｃで動作
させられる。４３はリセット／スタートスイッチで、こ
のスイッチが押圧操作されたときに演算処理回路４２が
初期化されて温度計測が開始されるようになっている。
【００４２】同図に示す例では、温度センサ１はプロー
ブ先端に配置し、Ａ／Ｄ変換回路３１と演算処理回路４
２は一つのＩＣ４に集積形成して表示手段３２側に配置
するようにしているが、要すれば、温度センサ１もＩＣ
４内に組み込むことができる。
ブ先端に配置し、Ａ／Ｄ変換回路３１と演算処理回路４
２は一つのＩＣ４に集積形成して表示手段３２側に配置
するようにしているが、要すれば、温度センサ１もＩＣ
４内に組み込むことができる。
【００４３】図６は、本発明の半導体温度センサを利用
した充電装置の構成例を示す。
した充電装置の構成例を示す。
【００４４】同図に示す充電装置は、Ｎｉ−Ｃｄ電池な
どの二次電池２への充電を、その電池２の発熱状態をモ
ニターしながら行なうものであって、電池２内には上述
した温度センサ１があらかじめ内蔵されている。電池２
には、正負の電池端子ｔ１，ｔ２に加えて、温度センサ
１からのセンス出力電圧Ｖｏを外部に取り出すための端
子ｔ３も設けられている。
どの二次電池２への充電を、その電池２の発熱状態をモ
ニターしながら行なうものであって、電池２内には上述
した温度センサ１があらかじめ内蔵されている。電池２
には、正負の電池端子ｔ１，ｔ２に加えて、温度センサ
１からのセンス出力電圧Ｖｏを外部に取り出すための端
子ｔ３も設けられている。
【００４５】同図において、５１は電池２に充電電流Ｉ
ｃを通電させる通電回路、Ｑ１は充電電流Ｉｃを制御す
るパワートランジスタ、Ｒｓは充電電流Ｉｃを電圧変換
して検出するシャント抵抗、５２は電池２内の温度セン
サ１のセンス出力電圧Ｖｏおよび電池２の端子電圧など
に基づいて充電条件の設定や充電の終了判定などを行な
う充電制御回路、５３は商用交流電源（ＡＣ１００Ｖ）
から充電用の直流電源を生成する直流電源回路、５４は
上記電池２を電源にして動作する電池応用機器である。
ｃを通電させる通電回路、Ｑ１は充電電流Ｉｃを制御す
るパワートランジスタ、Ｒｓは充電電流Ｉｃを電圧変換
して検出するシャント抵抗、５２は電池２内の温度セン
サ１のセンス出力電圧Ｖｏおよび電池２の端子電圧など
に基づいて充電条件の設定や充電の終了判定などを行な
う充電制御回路、５３は商用交流電源（ＡＣ１００Ｖ）
から充電用の直流電源を生成する直流電源回路、５４は
上記電池２を電源にして動作する電池応用機器である。
【００４６】図７は、本発明の半導体温度センサを利用
した密閉型二次電池の構成例を示す。
した密閉型二次電池の構成例を示す。
【００４７】同図に示す密閉型二次電池２では、ケーシ
ング２５と端子板２２とで密封入される中に、発電要素
（電池エレメント）２１、プラス側リード線２３、マイ
ナス側リード線２４、および上述したβ電圧変換回路に
よる温度センサ１が組み込まれている。温度センサ１の
動作電源は電池ケース２５内の発電要素２１から供給さ
れる。電池ケース２５内にはそのための配線も設けられ
ている。
ング２５と端子板２２とで密封入される中に、発電要素
（電池エレメント）２１、プラス側リード線２３、マイ
ナス側リード線２４、および上述したβ電圧変換回路に
よる温度センサ１が組み込まれている。温度センサ１の
動作電源は電池ケース２５内の発電要素２１から供給さ
れる。電池ケース２５内にはそのための配線も設けられ
ている。
【００４８】このように、温度センサ１を電池２に内蔵
させることで、その電池２の発熱状態を外部から的確に
検出することができるようになり、これにより充電等の
電池のメンテナンス制御を適性に行なわせることが可能
になる。
させることで、その電池２の発熱状態を外部から的確に
検出することができるようになり、これにより充電等の
電池のメンテナンス制御を適性に行なわせることが可能
になる。
【００４９】図８は、本発明の半導体温度センサをエア
コンや石油ファンヒータなどの温調機器に利用する場合
の構成例を示す。
コンや石油ファンヒータなどの温調機器に利用する場合
の構成例を示す。
【００５０】同図において、温度センサ１のセンス出力
電圧Ｖｏは、Ａ／Ｄ変換回路６１にてデジタル変換され
た後、マイクロコンピュータによる制御回路６２へ制御
情報として転送される。制御回路６２は、温度センサ１
からの温度情報や操作パネル６４からの操作情報などに
基づき、外部インターフェイス回路６３を介して、温調
機器等の被制御機器６６の動作を制御する。６５は商用
交流電源（ＡＣ１００Ｖ）から充電用の直流電源を生成
する直流電源回路である。上記温度センサ１は、Ａ／Ｄ
変換回路６１および制御回路６２などと一緒に標準ＭＯ
ＳプロセスのＩＣ６に組み込むことができる。
電圧Ｖｏは、Ａ／Ｄ変換回路６１にてデジタル変換され
た後、マイクロコンピュータによる制御回路６２へ制御
情報として転送される。制御回路６２は、温度センサ１
からの温度情報や操作パネル６４からの操作情報などに
基づき、外部インターフェイス回路６３を介して、温調
機器等の被制御機器６６の動作を制御する。６５は商用
交流電源（ＡＣ１００Ｖ）から充電用の直流電源を生成
する直流電源回路である。上記温度センサ１は、Ａ／Ｄ
変換回路６１および制御回路６２などと一緒に標準ＭＯ
ＳプロセスのＩＣ６に組み込むことができる。
【００５１】以上、本発明者によってなされた発明を実
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５２】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である温度
計測用のセンサに適用した場合について説明したが、そ
れに限定されるものではなく、たとえば露点湿度計など
のように、温度以外の計測を第１目的とするセンサにも
適用できる。
てなされた発明をその背景となった利用分野である温度
計測用のセンサに適用した場合について説明したが、そ
れに限定されるものではなく、たとえば露点湿度計など
のように、温度以外の計測を第１目的とするセンサにも
適用できる。
【００５３】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
【００５４】すなわち、半導体温度センサおよびその応
用装置を構成するに際し、低消費電流化に適したＭＯＳ
トランジスタでもって、製造バラツキが少なくて再現性
および精度にすぐれ、とくに常温（２５℃）に対して±
７５℃程度という一般使用頻度が高い範囲で、良好な温
度検出精度を得ることができる、という効果が得られ
る。
用装置を構成するに際し、低消費電流化に適したＭＯＳ
トランジスタでもって、製造バラツキが少なくて再現性
および精度にすぐれ、とくに常温（２５℃）に対して±
７５℃程度という一般使用頻度が高い範囲で、良好な温
度検出精度を得ることができる、という効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の技術が適用された半導体温度センサの
概要を示す回路図
概要を示す回路図
【図２】図１の回路をさらに具体化して示す回路図
【図３】図１または図２に示した回路の変形例を示す回
路図
路図
【図４】本発明の半導体温度センサを利用したデジタル
温度計の第１の構成例を示すブロック回路図
温度計の第１の構成例を示すブロック回路図
【図５】本発明の半導体温度センサを利用したデジタル
温度計の第２の構成例を示すブロック回路図
温度計の第２の構成例を示すブロック回路図
【図６】本発明の半導体温度センサを利用した充電装置
の構成例を示すブロック回路図
の構成例を示すブロック回路図
【図７】本発明の半導体温度センサを利用した二次電池
の構成例を示す省略断面図
の構成例を示す省略断面図
【図８】本発明の半導体温度センサを温調機器等の制御
に利用する場合の構成例を示すブロック回路図
に利用する場合の構成例を示すブロック回路図
１ 温度センサ ２ 電池 ３ ＩＣ（デジタル出力温度センサ） ４ 温度測定ＩＣ（体温計） ６ 制御ＩＣ（温度センサ内臓） ２１ 電子エレメント ２２ 端子板 ２３ ＋側リード線 ２４ −側リード線 ２５ 電池ケース ４３ リセット／スタート Ｖｇｓ ゲート・ソース間電圧 Ｖｔ しきい値電圧 Ｗ チャンネル幅 Ｌ チャンネル長 Ｉｄ ドレイン電流 β 電圧利得
Claims (13)
- 【請求項１】 ＭＯＳトランジスタのβ（電圧利得）を
電圧に変換して取り出すようにしたβ電圧変換回路を構
成し、このβ電圧変換回路の出力を温度センス出力とす
ることを特徴とする半導体温度センサ。 - 【請求項２】 ＭＯＳトランジスタに一定のドレイン電
流が流れるようにそのＭＯＳトランジスタのゲート・ソ
ース間電圧を浮動させる電流制御回路を構成し、上記ゲ
ート・ソース間電圧の変化を上記ＭＯＳトランジスタの
βの変化として取り出すようにしたことを特徴とする請
求項１に記載の半導体温度センサ。 - 【請求項３】 チャンネル幅／長比が異なる２つのＭＯ
Ｓトランジスタのそれぞれに比例関係を有するドレイン
電流が流れるように各ＭＯＳトランジスタのゲート・ソ
ース間電圧をそれぞれに浮動させる電流制御回路を構成
するとともに、各ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース
間電圧の差を温度センス出力として取り出すようにした
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体温度
センサ。 - 【請求項４】 チャンネル幅／長比が異なる第１，第２
のＭＯＳトランジスタと、各ＭＯＳトランジスタのドレ
インにそれぞれに比例関係を有するドレイン電流を供給
する定電流源を有し、第１のＭＯＳトランジスタのゲー
ト端子はそのドレイン電圧で制御されるようにされかつ
第２のＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、第２の
ＭＯＳトランジスタはそのソースが抵抗を介して第１の
ＭＯＳトランジスタのソースに接続され、この接続点が
基準電位に接続されていて、上記抵抗の両端に現れる電
圧を温度センス出力として取り出すようにしたことを特
徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体温度
センサ。 - 【請求項５】 第１のＭＯＳトランジスタと、この第１
のＭＯＳトランジスタと異なるチャンネル幅／長比を有
する第２のＭＯＳトランジスタと、各ＭＯＳトランジス
タのドレインにそれぞれ比例関係を有する電流を供給す
る定電流源を有し、第１のＭＯＳトランジスタはそのド
レインとゲートが共通接続されて第２のＭＯＳトランジ
スタのゲートに接続され、第２のＭＯＳトランジスタは
そのソースが抵抗を介して第１のＭＯＳトランジスタの
ソースに接続され、この接続点が基準電位に接続されて
いて、上記抵抗の両端に現れる電圧を温度センス出力と
して取り出すようにしたことを特徴とする請求項１から
４のいずれかに記載の半導体温度センサ。 - 【請求項６】 チャンネル幅／長比が異なる第１，第２
のＭＯＳトランジスタと、各ＭＯＳトランジスタのドレ
インにそれぞれ比例関係を有する電流を供給する定電流
回路を有し、第１のＭＯＳトランジスタはそのドレイン
とゲートが共通接続されて第２のＭＯＳトランジスタの
ゲートに接続され、第２のＭＯＳトランジスタはそのソ
ースが第１の抵抗を介して第１のＭＯＳトランジスタの
ソースに接続され、この接続点が第２の抵抗を介して基
準電位に接続されていて、第１と第２の抵抗の両端に現
れる電圧を温度センス出力として取り出すようにしたこ
とを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の半導
体温度センサ。 - 【請求項７】 ＭＯＳトランジスタのβ（電圧利得）を
電圧に変換して取り出すようにしたβ電圧変換回路と、
このβ電圧変換回路の出力を温度として表示する表示手
段とを備えたことを特徴とする電子温度計。 - 【請求項８】 ＭＯＳトランジスタのβ（電圧利得）を
電圧に変換して取り出すようにしたβ電圧変換回路と、
このβ電圧変換回路の出力レベルの変化状態に基づいて
平衡時の出力レベルを予測演算する演算手段と、この演
算手段による予測演算結果を測定温度として表示する表
示手段とを備えたことを特徴とする請求項７に記載の電
子温度計。 - 【請求項９】 発電要素を電池ケースに封入するととも
に、上記発電要素に接続する電池端子を上記ケースの外
部に導出させた密閉型二次電池であって、ＭＯＳトラン
ジスタのβ（電圧利得）を電圧に変換して取り出すよう
にしたβ電圧変換回路を上記電池ケースに内蔵させると
ともに、上記β電圧変換回路の出力端子を上記ケースの
外部に導出させたことを特徴とする密閉型二次電池。 - 【請求項１０】 温度センサを形成するβ電圧変換回路
の動作電源を電池ケース内の発電要素から供給させるよ
うにしたことを特徴とする請求項９に記載の密閉型二次
電池。 - 【請求項１１】 ＭＯＳトランジスタのβ（電圧利得）
を電圧に変換して取り出すようにしたβ電圧変換回路
と、このβ電圧変換回路が形成する温度センサのセンス
出力を制御情報として制御動作を行なう制御回路とを備
えたことを特徴とする制御装置。 - 【請求項１２】 ＭＯＳトランジスタのβ（電圧利得）
を電圧に変換して取り出すようにしたβ電圧変換回路
と、このβ電圧変換回路が形成する温度センサのセンス
出力を制御情報として制御動作を行なう制御回路とを同
一半導体基板に集積形成したことを特徴とする半導体集
積回路装置。 - 【請求項１３】 β電圧変換回路と、このβ電圧変換回
路が形成する温度センサのセンス出力を制御情報として
制御動作を行なう制御回路とを、標準ＭＯＳプロセスの
半導体集積回路装置に集積形成したことを特徴とする請
求項１２に記載の半導体集積回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4622296A JPH09243466A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 半導体温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4622296A JPH09243466A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 半導体温度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243466A true JPH09243466A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12741092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4622296A Pending JPH09243466A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 半導体温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09243466A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002081847A (ja) * | 2000-07-06 | 2002-03-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 温度管理システム |
| JP2003098011A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Nsk Ltd | 温度センサ付軸受装置および軸受用温度検出装置 |
| US6921199B2 (en) | 2002-03-22 | 2005-07-26 | Ricoh Company, Ltd. | Temperature sensor |
| JP2006071564A (ja) * | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Nec Corp | 薄膜半導体素子及びその駆動回路並びにそれらを用いた装置 |
| US7078954B2 (en) | 2002-03-20 | 2006-07-18 | Ricoh Company, Ltd. | Temperature sensing circuit |
| JP2006242894A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Ricoh Co Ltd | 温度検出回路 |
| JP2006314025A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Sony Corp | 撮像装置と撮像装置用の電源供給方法 |
| JP2007024667A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Ricoh Co Ltd | 温度検出回路およびそれを用いた発振周波数補正装置 |
| JP2007187559A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Ricoh Co Ltd | 温度検出回路 |
| JP2007187558A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Ricoh Co Ltd | 温度検出回路 |
| JP2007234911A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Kobe Steel Ltd | 高温動作ダイヤモンドトランジスタ装置及びこれを用いた温度計、増幅器 |
| JP2009042238A (ja) * | 2000-07-06 | 2009-02-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 温度管理システム |
| WO2015043252A1 (zh) * | 2013-09-29 | 2015-04-02 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种感温电路及温度传感器 |
| JP2015164159A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-10 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置 |
-
1996
- 1996-03-04 JP JP4622296A patent/JPH09243466A/ja active Pending
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| US8009162B2 (en) | 2004-09-06 | 2011-08-30 | Nec Corporation | Thin-film semiconductor device, display device including the same, and method of driving display device |
| US8399951B2 (en) | 2004-09-06 | 2013-03-19 | Nec Corporation | Thin-film semiconductor device |
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