JPH11298246A - Temperature compensated oscillator - Google Patents

Temperature compensated oscillator

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JPH11298246A
JPH11298246A JP9427298A JP9427298A JPH11298246A JP H11298246 A JPH11298246 A JP H11298246A JP 9427298 A JP9427298 A JP 9427298A JP 9427298 A JP9427298 A JP 9427298A JP H11298246 A JPH11298246 A JP H11298246A
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Japan
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voltage
circuit
capacitance
capacitor
compensated oscillator
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JP9427298A
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Inventor
Hiroyuki Miyama
博行 深山
Yasuhiro Sakurai
保宏 桜井
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Citizen Watch Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature compensated oscillator with which the followup ability of an oscillation frequency with respect to changes in a control voltage is improved and the direction of changes in the oscillation frequency can be easily changed corresponding to changes in the control voltage. SOLUTION: The proposed oscillator consists of an N type semiconductor substrate 55, an insulating film 59 formed on the substrate 55 and a conductive film 61 formed on the film 59, wherein as a second conductive area, a high- density P type area 53 is provided on the N substrate 55, in contact with an area 57 covered with the conductive film 61 inside the 55 so as to supply a small amount of carriers at high speed on a condition for forming an inverted layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、温度補償型発振器
の周波数調整に関するものである。
The present invention relates to frequency adjustment of a temperature compensated oscillator.

【0002】[0002]

【従来の技術】水晶振動子を用いた水晶発振器は、周波
数安定度は他の発振器に比べてより勝れているが、近年
の移動体無線の基準発振器として使用する場合は、水晶
振動子の温度特性に起因する発振周波数の変動が問題と
なる。この問題を解決するために、水晶振動子の温度特
性を補償する、いわゆる温度補償型発振器が広く用いら
れている。
2. Description of the Related Art A crystal oscillator using a crystal oscillator has a higher frequency stability than other oscillators. Fluctuations in the oscillation frequency due to temperature characteristics pose a problem. In order to solve this problem, a so-called temperature-compensated oscillator that compensates for the temperature characteristics of a crystal resonator is widely used.

【0003】温度補償型発振器の温度補償を、図6を用
いて説明する。温度検出回路71は温度に依存した電圧
を制御電圧発生回路73へ出力する。制御電圧発生回路
73は温度検出回路71からの電圧を入力して、増幅、
あるいは反転増幅処理をして、その出力電圧を、周波数
調整回路75へ出力する。周波数調整回路75は入力さ
れた電圧により、水晶発振回路77の発振周波数を制御
する。
The temperature compensation of the temperature compensated oscillator will be described with reference to FIG. The temperature detection circuit 71 outputs a voltage depending on the temperature to the control voltage generation circuit 73. The control voltage generation circuit 73 receives the voltage from the temperature detection circuit 71, amplifies the voltage,
Alternatively, the output voltage is output to the frequency adjustment circuit 75 after performing inversion amplification processing. The frequency adjustment circuit 75 controls the oscillation frequency of the crystal oscillation circuit 77 according to the input voltage.

【0004】温度変化により、水晶発振回路77の発振
周波数が変動した場合、この変動の補償は以下のように
おこなう。制御電圧発生回路73は、温度検出回路71
からの電圧を入力して、周波数調整回路75が水晶発振
回路77の発振周波数を制御して、前述の温度による発
振周波数の変動分を相殺できるような電圧を、周波数調
整回路75へ出力する。
When the oscillation frequency of the crystal oscillation circuit 77 fluctuates due to a temperature change, the fluctuation is compensated for as follows. The control voltage generation circuit 73 includes a temperature detection circuit 71
, And the frequency adjustment circuit 75 controls the oscillation frequency of the crystal oscillation circuit 77 to output a voltage to the frequency adjustment circuit 75 that can offset the variation of the oscillation frequency due to the temperature.

【0005】こうして水晶発振回路77は温度変化にか
かわらず一定の周波数を発振することができ、温度補償
がなされる。
[0005] In this manner, the crystal oscillation circuit 77 can oscillate at a constant frequency irrespective of a temperature change, and temperature compensation is performed.

【0006】周波数調整回路75には、バリキャップダ
イオードやMIS型可変容量コンデンサのような、直流
電圧の印加によりその容量が変化する素子が用いられ
る。半導体のPN接合容量の電圧依存性を利用したバリ
キャップダイオードに比らべ、MIS型可変容量コンデ
ンサは、より低い電圧と狭い電圧範囲で、大きな容量変
化が得られるので、低い電圧でも電圧制御型発振器の発
振周波数調整幅を広くすることができ、その構造上、M
OS型集積回路への搭載が可能なので、1チップ型温度
補償回路への集積が容易である。
As the frequency adjusting circuit 75, an element such as a varicap diode or an MIS type variable capacitance capacitor whose capacitance changes by application of a DC voltage is used. Compared to a varicap diode utilizing the voltage dependence of the PN junction capacitance of a semiconductor, a MIS type variable capacitor can obtain a large capacitance change in a lower voltage and a narrow voltage range. The oscillation frequency adjustment width of the oscillator can be widened.
Since it can be mounted on an OS type integrated circuit, it can be easily integrated on a one-chip type temperature compensation circuit.

【0007】図7に示すように、MIS型可変容量コン
デンサは、N型の半導体基板91とその上に形成した絶
縁膜89と導電膜87と濃いN型領域83で構成する構
造をもつ。濃いN型領域83は、導電膜−絶縁膜−半導
体コンデンサの半導体側電極を引き出す作用をする。
[0007] As shown in FIG. 7, the MIS type variable capacitor has a structure composed of an N-type semiconductor substrate 91, an insulating film 89 formed thereon, a conductive film 87 and a dense N-type region 83. The dark N-type region 83 functions to draw out the conductive film-insulating film-the semiconductor-side electrode of the semiconductor capacitor.

【0008】導電膜87に接続している端子85の電圧
を電圧値Vaから電圧値Vbへと上昇させて行くと、図
9に示すように容量値は増加してゆく。電圧値Vaで
は、図7に示すように導電膜87で覆われた半導体基板
91の領域の表面93に、正孔が誘起されて反転層92
が形成され、その下側には空乏層94が形成される。電
圧が上昇してゆくと、空乏層94の厚みは次第に減少し
てゆく。
When the voltage at the terminal 85 connected to the conductive film 87 is increased from the voltage value Va to the voltage value Vb, the capacitance value increases as shown in FIG. At the voltage value Va, holes are induced on the surface 93 of the region of the semiconductor substrate 91 covered with the conductive film 87 as shown in FIG.
Is formed, and a depletion layer 94 is formed below it. As the voltage increases, the thickness of the depletion layer 94 gradually decreases.

【0009】MIS型可変容量コンデンサの容量は、絶
縁膜89を挟んで構成するコンデンサと、空乏層94を
挟んで構成するコンデンサの直列合成容量となる。した
がって、空乏層94の厚みが減少して空乏層94を挟ん
で構成するコンデンサの容量が増加すると、前述のよう
に電圧の上昇に伴いMIS型可変容量コンデンサの容量
値が増加する。
The capacitance of the MIS type variable capacitance capacitor is a series combined capacitance of a capacitor having the insulating film 89 interposed therebetween and a capacitor having the depletion layer 94 interposed therebetween. Accordingly, when the thickness of the depletion layer 94 is reduced and the capacitance of the capacitor sandwiching the depletion layer 94 is increased, the capacitance value of the MIS type variable capacitor increases with an increase in voltage as described above.

【0010】電圧が電圧値Vbに達すると空乏層94は
消滅して、図8に示すように表面93には電子が誘起さ
れ、蓄積層95が形成される。電圧値Vbでは空乏層9
4は消滅するので、MIS型可変容量コンデンサの容量
値は絶縁膜89を挟んで構成するコンデンサの容量値と
等しくなり、それ以上の電圧では一定となる。
When the voltage reaches the voltage value Vb, the depletion layer 94 disappears, and electrons are induced on the surface 93 to form an accumulation layer 95, as shown in FIG. In the voltage value Vb, the depletion layer 9
Since 4 disappears, the capacitance value of the MIS type variable capacitance capacitor becomes equal to the capacitance value of the capacitor formed with the insulating film 89 interposed therebetween, and becomes constant at a voltage higher than that.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、MIS
型可変容量コンデンサは電圧の変化に対する容量変化の
追従性が悪く、端子85の電圧を電圧値Vbから電圧値
Vaへ瞬間的に変化させると容量値の変化が追従できな
くなり、電圧が変化した後、ゆっくりと容量値が変化す
る。このため、温度補償型発振器の発振回路の周波数制
御回路に使用すると、制御電圧の変化に対して発振周波
数の変化が遅れることになり、温度補償型発振器の発振
周波数の追従性に重大な障害となるという課題がある。
However, the MIS
The type variable capacitance capacitor has poor followability of the capacitance change with respect to the voltage change. If the voltage of the terminal 85 is instantaneously changed from the voltage value Vb to the voltage value Va, the change in the capacitance value cannot be followed, and after the voltage changes. , The capacitance value changes slowly. Therefore, when used in the frequency control circuit of the oscillation circuit of the temperature-compensated oscillator, the change in the oscillation frequency is delayed with respect to the change in the control voltage. There is a problem of becoming.

【0012】さらにまた、端子85の電圧を電圧値Vb
から電圧値Vaへと変化させて行くと、MIS型可変容
量コンデンサは電圧の変化に対する容量変化の方向が一
方向であるため、温度補償型発振器において、制御電圧
の変化に対して発振周波数の変化の方向を変えることが
困難であるという課題もある。
Further, the voltage of the terminal 85 is changed to a voltage value Vb.
When the voltage of the MIS-type variable capacitor changes in the direction of the voltage Va, the direction of the capacitance change with respect to the voltage change is one-way. There is also a problem that it is difficult to change the direction.

【0013】[発明の目的]本発明の目的は、上記の問
題点を解決して、制御電圧の変化に対する発振周波数の
追従性がよく、制御電圧の変化に対する発振周波数の変
化の方向を変えることが容易である温度補償型発振器を
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to improve the followability of the oscillation frequency to the change of the control voltage, and to change the direction of the change of the oscillation frequency to the change of the control voltage. Is to provide a temperature-compensated oscillator that is easy to use.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の温度補償型発振器は、温度検出回路と、制
御電圧発生回路と、周波数調整回路と、発振回路とを備
え、その周波数調整回路は、MIS型可変容量コンデン
サを有し、MIS型可変容量コンデンサに制御電圧発生
回路の出力電圧を入力して、発振回路の発振周波数を調
整し、MIS型可変容量コンデンサは、第1の導電型半
導体と、第1の導電型半導体の上に形成した絶縁膜と、
絶縁膜の上に形成した導電膜とで構成する導電膜−絶縁
膜−半導体コンデンサ構造を有し、その第1の導電型半
導体の導電膜で覆われる領域に接して、第1の導電型半
導体に第2の導電型領域を設ける。
In order to achieve the above object, a temperature compensated oscillator according to the present invention comprises a temperature detecting circuit, a control voltage generating circuit, a frequency adjusting circuit, and an oscillating circuit. The adjusting circuit has an MIS type variable capacitor, inputs the output voltage of the control voltage generation circuit to the MIS type variable capacitor, and adjusts the oscillation frequency of the oscillation circuit. A conductive semiconductor, an insulating film formed on the first conductive semiconductor,
A conductive film formed of a conductive film formed on the insulating film, an insulating film, and a semiconductor capacitor structure. The first conductive type semiconductor is in contact with a region covered with the conductive film of the first conductive type semiconductor. Is provided with a second conductivity type region.

【0015】[作用]MIS型可変容量コンデンサは、
半導体表面に反転層を形成するような電圧を印加する
と、少数キャリアを供給する部分が無いので、少数キャ
リア濃度が熱平衡状態に達するまでに時間を要する。こ
の少数キャリア濃度が熱平衡状態に達するまでの間は、
空乏層の厚みが変化し、MIS型可変容量コンデンサの
容量も変化する。これが、MIS型可変容量コンデンサ
における電圧変化に対する容量変化の追従性が悪い原因
である。
[Operation] The MIS type variable capacitor is
When a voltage that forms an inversion layer on the semiconductor surface is applied, there is no portion for supplying minority carriers, and it takes time for the minority carrier concentration to reach a thermal equilibrium state. Until this minority carrier concentration reaches thermal equilibrium,
The thickness of the depletion layer changes, and the capacitance of the MIS variable capacitor also changes. This is the reason why the MIS type variable capacitance capacitor has poor followability of the capacitance change to the voltage change.

【0016】MIS型可変容量コンデンサを構成する半
導体に少数キャリア供給の作用をする反対の伝導型の領
域を設けると、極めて高速に少数キャリア濃度が熱平衡
状態に達するので、MIS型可変容量コンデンサにおけ
る電圧変化に対する容量変化の追従性は大幅に改善でき
る。また、MIS型可変容量コンデンサを構成する半導
体に少数キャリア供給の作用をする反対の伝導型の領域
を設けると、蓄積層が形成された後、この蓄積層が消滅
して反転層が形成される迄の間では、MIS型可変容量
コンデンサの容量は電圧に対して減少して行くが、反転
層が形成された後は、容量変化の方向が逆転して、その
容量が増加して行く。
If the semiconductor constituting the MIS type variable capacitance capacitor is provided with a region of the opposite conductivity type which acts to supply minority carriers, the minority carrier concentration reaches a thermal equilibrium state at a very high speed. The ability of the capacitance to follow the change can be greatly improved. If a semiconductor of the MIS type variable capacitance capacitor is provided with a region of the opposite conductivity type that acts to supply minority carriers, the accumulation layer is formed and then the accumulation layer disappears to form an inversion layer. Until this time, the capacitance of the MIS type variable capacitor decreases with respect to the voltage, but after the inversion layer is formed, the direction of the capacitance change is reversed and the capacitance increases.

【0017】このため、少数キャリア供給の作用をする
領域を設けた構造のMIS型可変容量コンデンサでは、
従来の構造のMIS型可変容量コンデンサとは異なり、
蓄積層が消滅して反転層が形成される迄の間の容量変化
の部分だけではなく、反転層が形成された後の容量変化
の部分も発振周波数の調整に利用できる。
For this reason, in the MIS type variable capacitor having a structure in which an area for supplying a minority carrier is provided,
Unlike the conventional MIS type variable capacitance capacitor,
Not only the portion of the capacitance change until the accumulation layer disappears and the inversion layer is formed, but also the portion of the capacitance change after the inversion layer is formed can be used for adjusting the oscillation frequency.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下本発明の温度補償型発振器を
実施するための最適な実施形態について図面を用いて説
明する。図1は本発明の実施形態における温度補償型発
振器のブロック回路図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The preferred embodiments for implementing a temperature compensated oscillator according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block circuit diagram of a temperature compensated oscillator according to an embodiment of the present invention.

【0019】[構成の説明:図1]図1に示すように、
本発明の温度補償型発振器においては、温度検出回路1
1と、制御電圧発生回路13と、周波数調整回路15
と、発振回路17と、外部制御電圧入力端子12とで構
成する。周波数調整回路15は、MIS型可変容量コン
デンサ31、35で構成する。発振回路17は、水晶振
動子37と、インバーター41と、帰還抵抗素子39と
で構成する。
[Description of Configuration: FIG. 1] As shown in FIG.
In the temperature compensated oscillator according to the present invention, the temperature detection circuit 1
1, a control voltage generation circuit 13, and a frequency adjustment circuit 15
, An oscillation circuit 17 and an external control voltage input terminal 12. The frequency adjustment circuit 15 includes MIS type variable capacitance capacitors 31 and 35. The oscillation circuit 17 includes a crystal oscillator 37, an inverter 41, and a feedback resistance element 39.

【0020】温度検出回路11と外部制御電圧入力端子
12は、制御電圧発生回路13に接続し、制御電圧発生
回路13は抵抗素子25、27を介して周波数調整回路
15に接続し、MIS型可変容量コンデンサ31、35
の一方の電極63、64は、発振回路17の水晶振動子
37の両端に接続し、他方の電極65は接地されてい
る。
The temperature detection circuit 11 and the external control voltage input terminal 12 are connected to a control voltage generation circuit 13, and the control voltage generation circuit 13 is connected to the frequency adjustment circuit 15 via the resistance elements 25 and 27, and the MIS type variable Capacitors 31, 35
Are connected to both ends of the crystal oscillator 37 of the oscillation circuit 17, and the other electrode 65 is grounded.

【0021】[構造の説明:図2]MIS型可変容量コ
ンデンサ31、35の構造を図2に示す。図2に示すよ
うに、MIS型可変容量コンデンサ31、35は、第1
の導電型半導体であるN型半導体基板55と、N型半導
体基板55の上に形成した絶縁膜59と、絶縁膜59の
上に形成した導電膜61で構成する導電膜−絶縁膜−半
導体コンデンサ構造を有し、N型半導体基板55の導電
膜61で覆われる領域57に接して、N型半導体基板5
5に第2の導電型領域である濃いP型領域53を設け、
領域57に接してN型半導体基板55に濃いN型領域5
1を設けた構造をもつ。
[Description of Structure: FIG. 2] FIG. 2 shows the structure of the MIS type variable capacitance capacitors 31 and 35. As shown in FIG. 2, the MIS type variable capacitors 31 and 35 are
Conductive film-insulating film-semiconductor capacitor composed of an N-type semiconductor substrate 55, which is a conductive type semiconductor, an insulating film 59 formed on the N-type semiconductor substrate 55, and a conductive film 61 formed on the insulating film 59 The N-type semiconductor substrate 5 has a structure and is in contact with a region 57 covered with the conductive film 61 of the N-type semiconductor substrate 55.
5, a dark P-type region 53 as a second conductivity type region is provided;
The N-type region 5 is in contact with the region 57 and is
1 is provided.

【0022】[動作の説明:図1および図2および図3
および図4および図5]つぎに図1および図2および図
3および図4および図5を用いて、本発明の実施形態に
おける温度補償型発振器の動作について説明する。図3
および図4において、図1および図2と同一の構成要素
には同一の番号をつけてある。
[Explanation of Operation: FIGS. 1, 2 and 3]
And FIG. 4 and FIG. 5] Next, the operation of the temperature compensated oscillator according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, FIG. FIG.
In FIG. 4 and FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 and FIG.

【0023】図1に示すように、温度検出回路11は発
振回路17の温度を検出して、温度に依存した電圧を制
御電圧発生回路13へ出力する。制御電圧発生回路13
は温度検出回路11からの電圧を入力して、その出力電
圧を抵抗素子25、27を介して周波数調整回路15へ
入力する。
As shown in FIG. 1, the temperature detecting circuit 11 detects the temperature of the oscillating circuit 17 and outputs a temperature-dependent voltage to the control voltage generating circuit 13. Control voltage generation circuit 13
Inputs the voltage from the temperature detection circuit 11 and inputs the output voltage to the frequency adjustment circuit 15 via the resistance elements 25 and 27.

【0024】制御電圧発生回路13は、外部制御電圧入
力端子12から外部制御電圧を入力して、その出力電圧
を、抵抗素子25、27を介して周波数調整回路15へ
入力する。抵抗素子25、27は制御電圧発生回路13
が、周波数調整回路15を構成するMIS型可変容量コ
ンデンサ31、35へ容量的な影響を及ぼすのを遮断す
るためのものである。
The control voltage generation circuit 13 inputs an external control voltage from the external control voltage input terminal 12 and inputs the output voltage to the frequency adjustment circuit 15 via the resistance elements 25 and 27. The resistance elements 25 and 27 are connected to the control voltage generation circuit 13
This is to prevent the MIS type variable capacitors 31 and 35 constituting the frequency adjustment circuit 15 from being capacitively affected.

【0025】制御電圧発生回路13から抵抗素子25、
27を介して、周波数調整回路15へ入力された制御電
圧発生回路13の出力電圧は、MIS型可変容量コンデ
ンサ31、35の端子63、64に印加され、つぎに説
明するMIS型可変容量コンデンサ31、35の動作に
おける、印加電圧と容量変化の関係により、発振回路1
7の発振周波数を制御する。
From the control voltage generation circuit 13 to the resistance element 25,
27, the output voltage of the control voltage generating circuit 13 input to the frequency adjusting circuit 15 is applied to the terminals 63 and 64 of the MIS type variable capacitors 31 and 35, and the MIS type variable capacitor 31 described below is applied. , 35, the oscillation circuit 1 depends on the relationship between the applied voltage and the change in capacitance.
7 is controlled.

【0026】MIS型可変容量コンデンサ31、35の
動作について説明する。図3に示すように、濃いN型領
域51は導電膜−絶縁膜−半導体コンデンサの半導体側
電極を引き出す作用を有し、濃いP型領域53と相互に
電気的に接続している。端子65は濃いN型領域51
に、端子63は導電膜61に夫々接続している。
The operation of the MIS type variable capacitors 31 and 35 will be described. As shown in FIG. 3, the deep N-type region 51 has a function of drawing out the conductive film, the insulating film, and the semiconductor-side electrode of the semiconductor capacitor, and is electrically connected to the deep P-type region 53. Terminal 65 is a dark N-type region 51
The terminals 63 are connected to the conductive film 61, respectively.

【0027】端子65と端子63の間の電圧を電圧値V
1から電圧値V4へと上昇させて行くと、図5に示すよ
うにMIS型可変容量コンデンサの容量値は変化してゆ
く。
The voltage between the terminal 65 and the terminal 63 is set to a voltage value V
As the voltage is increased from 1 to the voltage value V4, the capacitance value of the MIS type variable capacitor changes as shown in FIG.

【0028】電圧値V1では、図3に示すように領域5
7の表面58に、少数キャリアである正孔が誘起されて
反転層56が形成され、その下側には空乏層54が形成
される。端子65と端子63の間の電圧が電圧値V2に
達するまでは、反転層56の正孔濃度が高く、反転層5
6は導電性のある電極と等価となり、濃いP型領域53
が反転層56の電極引出しの役目をするので、MIS型
可変容量コンデンサの容量値は絶縁膜59を挟んで構成
するコンデンサの容量値と等しくなり、容量値は一定と
なる。
In the voltage value V1, as shown in FIG.
Holes, which are minority carriers, are induced on the surface 58 of the substrate 7 to form an inversion layer 56, and a depletion layer 54 is formed below the inversion layer 56. Until the voltage between the terminal 65 and the terminal 63 reaches the voltage value V2, the hole concentration of the inversion layer 56 is high, and
6 is equivalent to a conductive electrode, and the dark P-type region 53
Plays the role of extracting the electrodes of the inversion layer 56, so that the capacitance value of the MIS variable capacitance capacitor is equal to the capacitance value of the capacitor formed with the insulating film 59 interposed therebetween, and the capacitance value is constant.

【0029】端子65と端子63の間の電圧が電圧値V
2から上昇してゆくと、反転層56の正孔濃度が減少
し、反転層56が導電性のある電極と等価となる状態か
ら逸脱し、MIS型可変容量コンデンサの容量値は、絶
縁膜59を挟んで構成するコンデンサと、空乏層54を
挟んで構成するコンデンサの直列合成容量値となり、急
峻にその容量値は減少し、電圧値V3で容量値は最小と
なる。
The voltage between the terminal 65 and the terminal 63 is a voltage value V
2, the hole concentration of the inversion layer 56 decreases, and the inversion layer 56 deviates from a state in which it is equivalent to a conductive electrode. , And a capacitor composed in series with the depletion layer 54 interposed therebetween, and the series combined capacitance value sharply decreases, and the capacitance value becomes minimum at the voltage value V3.

【0030】端子65と端子63の間の電圧が電圧値V
3から上昇してゆくと空乏層54の厚みは次第に減少し
てゆく。この状態では、MIS型可変容量コンデンサの
容量値は、絶縁膜59を挟んで構成するコンデンサと、
空乏層54を挟んで構成するコンデンサの直列合成容量
値である。したがって、空乏層54の厚みが減少して空
乏層54を挟んで構成するコンデンサの容量値が増加す
ると、MIS型可変容量コンデンサの容量値も増加する
ので、電圧の上昇と共にMIS型可変容量コンデンサの
容量値が増加する。
The voltage between the terminal 65 and the terminal 63 is a voltage value V
As the height increases from 3, the thickness of the depletion layer 54 gradually decreases. In this state, the capacitance value of the MIS type variable capacitance capacitor is different from that of the capacitor formed with the insulating film 59 interposed therebetween.
This is a series combined capacitance value of the capacitors formed with the depletion layer 54 interposed therebetween. Therefore, when the thickness of the depletion layer 54 decreases and the capacitance value of the capacitor sandwiching the depletion layer 54 increases, the capacitance value of the MIS variable capacitance capacitor also increases. The capacitance value increases.

【0031】端子65と端子63のあいだの電圧が電圧
値V4に達すると空乏層54は消滅して、図4に示すよ
うに表面58には電子が誘起されて蓄積層60が形成さ
れ、MIS型可変容量コンデンサの容量値は絶縁膜59
を挟んで構成するコンデンサの容量値と等しくなり、電
圧値V4以上の電圧では容量値は一定となる。
When the voltage between the terminals 65 and 63 reaches the voltage value V4, the depletion layer 54 disappears, and electrons are induced on the surface 58 to form the accumulation layer 60 as shown in FIG. The capacitance value of the variable capacitor is determined by the insulating film 59.
, And becomes equal to the capacitance value of the capacitor formed between them, and the capacitance value becomes constant at a voltage equal to or higher than the voltage value V4.

【0032】端子65と端子63の間の電圧を電圧値V
4から電圧値V3へ瞬間的に変化させると、表面58に
存在した蓄積層60は消滅し、図3に示すように反転層
56と空乏層54が形成される。
The voltage between the terminal 65 and the terminal 63 is set to a voltage value V
When the voltage is instantaneously changed from 4 to the voltage value V3, the accumulation layer 60 existing on the surface 58 disappears, and the inversion layer 56 and the depletion layer 54 are formed as shown in FIG.

【0033】このとき、濃いP型領域53は正孔を反転
層56へ供給し、反転層56の正孔濃度は極めて高速に
熱平衡状態に到達する。その結果、空乏層54の厚みは
速やかに一定値に達して、MIS型可変容量コンデンサ
の容量値は端子65と端子63の間の電圧変化に遅れる
ことなく追従して変化する。
At this time, the deep P-type region 53 supplies holes to the inversion layer 56, and the hole concentration of the inversion layer 56 reaches a thermal equilibrium state very quickly. As a result, the thickness of the depletion layer 54 quickly reaches a constant value, and the capacitance value of the MIS type variable capacitor changes following the voltage change between the terminals 65 and 63 without delay.

【0034】この動作は、端子65と端子63の間の電
圧を電圧値V4から、それより低い如何なる電圧値へ瞬
間的に変化させた場合も全く同様である。
This operation is exactly the same when the voltage between the terminals 65 and 63 is instantaneously changed from the voltage value V4 to any lower voltage value.

【0035】上記の説明のように、本発明の温度補償型
発振器の周波数調整回路15を構成するMIS型可変容
量コンデンサ31、35は、印加される電圧が急速に変
化しても、容量変化は瞬時にその変化に追従するので、
温度補償型発振器における周波数変化応答の遅れは発生
しない。外部制御電圧入力端子12から高速で変化する
外部制御電圧を制御電圧発生回路13へ入力して、発振
回路17の発振周波数を制御する場合に、この効果は顕
著である。
As described above, the MIS variable capacitance capacitors 31 and 35 constituting the frequency adjustment circuit 15 of the temperature compensated oscillator according to the present invention do not change their capacitance even if the applied voltage changes rapidly. Instantly follow the change,
No delay in the frequency change response occurs in the temperature compensated oscillator. This effect is remarkable when the external control voltage that changes at a high speed is input from the external control voltage input terminal 12 to the control voltage generation circuit 13 to control the oscillation frequency of the oscillation circuit 17.

【0036】また、上記の説明のV2からV3への電圧
変化範囲は、いわゆる少数キャリア発生電圧範囲であ
り、また、V3からV4への電圧変化範囲は、いわゆる
多数キャリア発生電圧範囲であり、このそれぞれの電圧
範囲での、電圧変化方向に対する容量変化方向は互いに
逆になっていて、何れの電圧範囲での容量変化も発振回
路17の発振周波数の制御に使用することができる。
The voltage change range from V2 to V3 in the above description is a so-called minority carrier generation voltage range, and the voltage change range from V3 to V4 is a so-called majority carrier generation voltage range. The capacitance change directions with respect to the voltage change direction in each voltage range are opposite to each other, and the capacitance change in any voltage range can be used for controlling the oscillation frequency of the oscillation circuit 17.

【0037】上記の実施の形態での説明では、第1の導
電型半導体として、N型半導体基板を例に採ったが、P
型半導体基板、あるいはN型半導体基板に設けられたP
型領域、あるいはP型半導体基板に設けられたN型領域
を用いても同様な効果が得られる。
In the description of the above embodiment, an N-type semiconductor substrate is taken as an example of the first conductivity type semiconductor.
P provided on a N-type semiconductor substrate or an N-type semiconductor substrate
A similar effect can be obtained by using a type region or an N type region provided on a P type semiconductor substrate.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、温度補償
型発振器の周波数調整回路を構成するMIS型可変容量
コンデンサは、少数キャリアの供給源となる導電型の領
域を有する。このため、MIS型可変容量コンデンサに
印加される電圧変化に対するその容量変化は瞬時に追従
するから、温度補償型発振器の周波数制御における応答
の遅れを解消し、温度補償型発振器の発振周波数追従性
の障害を除去することができる。
As described above, according to the present invention, the MIS-type variable capacitor constituting the frequency adjustment circuit of the temperature-compensated oscillator has a conduction type region serving as a minority carrier supply source. For this reason, since the capacitance change with respect to the voltage change applied to the MIS type variable capacitance capacitor instantaneously follows, the response delay in the frequency control of the temperature compensated oscillator is eliminated, and the oscillation frequency tracking performance of the temperature compensated oscillator is eliminated. Obstacles can be eliminated.

【0039】また、少数キャリア発生電圧範囲および多
数キャリア発生電圧範囲での何れの電圧範囲での容量変
化でも、発振回路の周波数制御に使うことができるか
ら、制御電圧の変化に対して発振周波数の変化の方向を
容易に変えることができる。
Further, the capacitance change in any of the minority carrier generation voltage range and the majority carrier generation voltage range can be used for controlling the frequency of the oscillation circuit. The direction of change can be easily changed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態における温度補償型発振器
を示すブロック回路図である。
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a temperature compensated oscillator according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態における温度補償型発振器
のMIS型可変容量コンデンサを示す構造図である。
FIG. 2 is a structural diagram showing a MIS variable capacitance capacitor of the temperature compensated oscillator according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態における温度補償型発振器
動作を説明するためのMIS型可変容量コンデンサを示
す構造図である。
FIG. 3 is a structural diagram showing an MIS type variable capacitor for explaining the operation of the temperature compensated oscillator according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態における温度補償型発振器
動作を説明するためのMIS型可変容量コンデンサを示
す構造図である。
FIG. 4 is a structural diagram showing a MIS type variable capacitor for explaining the operation of the temperature compensated oscillator according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態における温度補償型発振器
のMIS型可変容量コンデンサの電圧と容量の関係を示
すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the voltage and the capacitance of the MIS variable capacitor of the temperature compensated oscillator according to the embodiment of the present invention.

【図6】従来例における温度補償型発振器を示すブロッ
ク回路図である。
FIG. 6 is a block circuit diagram showing a temperature-compensated oscillator in a conventional example.

【図7】従来例におけるMIS型可変容量コンデンサを
示す構造図である。
FIG. 7 is a structural view showing a conventional MIS type variable capacitance capacitor.

【図8】従来例におけるMIS型可変容量コンデンサを
示す構造図である。
FIG. 8 is a structural diagram showing a MIS type variable capacitor in a conventional example.

【図9】従来例におけるMIS型可変容量コンデンサの
電圧と容量の関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the voltage and the capacitance of a conventional MIS variable capacitor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 温度検出回路 13 制御電圧発生回路 15 周波数調整回路 17 発振回路 53 第2の導電型領域 55 第1の導電型半導体 57 第1の導電型半導体の導電膜で覆われる領域 59 絶縁膜 61 導電膜 Reference Signs List 11 temperature detection circuit 13 control voltage generation circuit 15 frequency adjustment circuit 17 oscillation circuit 53 second conductivity type region 55 first conductivity type semiconductor 57 region covered with conductive film of first conductivity type semiconductor 59 insulating film 61 conductive film

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 温度検出回路と、制御電圧発生回路と、
周波数調整回路と、発振回路とを備え、 周波数調整回路は、MIS型可変容量コンデンサを有
し、 MIS型可変容量コンデンサに制御電圧発生回路の出力
電圧を入力して、発振回路の発振周波数を調整し、 MIS型可変容量コンデンサは、第1の導電型半導体
と、第1の導電型半導体の上に形成した絶縁膜と、絶縁
膜の上に形成した導電膜とで構成する導電膜−絶縁膜−
半導体コンデンサ構造を有し、 第1の導電型半導体の導電膜で覆われる領域に接して、
第1の導電型半導体に第2の導電型領域を設けることを
特徴とする温度補償型発振器。
A temperature detection circuit, a control voltage generation circuit,
A frequency adjustment circuit and an oscillation circuit are provided. The frequency adjustment circuit has an MIS type variable capacitance capacitor. The output voltage of the control voltage generation circuit is input to the MIS type variable capacitance capacitor to adjust the oscillation frequency of the oscillation circuit. The MIS type variable capacitor is a conductive film-insulating film composed of a first conductive type semiconductor, an insulating film formed on the first conductive type semiconductor, and a conductive film formed on the insulating film. −
Having a semiconductor capacitor structure, in contact with a region covered with a conductive film of a first conductive type semiconductor,
A temperature compensated oscillator characterized in that a second conductivity type region is provided in a first conductivity type semiconductor.
【請求項2】 請求項1記載のMIS型可変容量コンデ
ンサを構成する請求項1記載の第1導電型の半導体と第
2の導電型領域は、 相互に電気的に接続していることを特徴とする温度補償
型発振器。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor of the first conductivity type and the region of the second conductivity type are electrically connected to each other. Temperature compensated oscillator.
【請求項3】 請求項1記載のMIS型可変容量コンデ
ンサを構成する請求項1または請求項2記載の第1の導
電型半導体は、 N型半導体基板に設けられたP型領域であることを特徴
とする温度補償型発振器。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductive type semiconductor according to claim 1 or 2 is a P-type region provided on an N-type semiconductor substrate. Characteristic temperature compensated oscillator.
【請求項4】 請求項1記載のMIS型可変容量コンデ
ンサを構成する請求項1または請求項2記載の第1の導
電型半導体は、 P型半導体基板に設けられたN型領域であることを特徴
とする温度補償型発振器。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductive type semiconductor according to claim 1 or 2 is an N-type region provided on a P-type semiconductor substrate. Characteristic temperature compensated oscillator.
【請求項5】 請求項1記載のMIS型可変容量コンデ
ンサは、 多数キャリア発生電圧範囲の電圧を印加して容量を可変
することを特徴とする温度補償型発振器。
5. The temperature-compensated oscillator according to claim 1, wherein the capacitance is varied by applying a voltage in a majority carrier generation voltage range.
【請求項6】 請求項1記載のMIS型可変容量コンデ
ンサは、 少数キャリア発生電圧範囲の電圧を印加して容量を可変
することを特徴とする温度補償型発振器。
6. The temperature-compensated oscillator according to claim 1, wherein the capacitance is varied by applying a voltage in a minority carrier generation voltage range.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018201046A (en) * 2018-09-18 2018-12-20 キヤノン株式会社 Imaging apparatus and driving method for the same

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