JPS5848963A - 温度センサ−用半導体素子 - Google Patents
温度センサ−用半導体素子Info
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- JPS5848963A JPS5848963A JP56137408A JP13740881A JPS5848963A JP S5848963 A JPS5848963 A JP S5848963A JP 56137408 A JP56137408 A JP 56137408A JP 13740881 A JP13740881 A JP 13740881A JP S5848963 A JPS5848963 A JP S5848963A
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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
【発明の詳細な説明】
本発明は高い温度感度を有し、歩留まりのよい温度セン
サー用字導体素子に関するものである。
サー用字導体素子に関するものである。
従来よシ温度を何らかの形で電気信号に変換できるトラ
ンスデュサ、つtシ温度センサーとしての役割は益々高
範l!!に渡り、需要も急増の一途をたどっている0例
えば日常生活の中でのエア。コンディジ曹す(温風器、
クーラー)、冷蔵庫、電気とたつ、電気毛布、さらに電
子レンジ、電気オーブンなどの家庭用電気製品はその一
部である。
ンスデュサ、つtシ温度センサーとしての役割は益々高
範l!!に渡り、需要も急増の一途をたどっている0例
えば日常生活の中でのエア。コンディジ曹す(温風器、
クーラー)、冷蔵庫、電気とたつ、電気毛布、さらに電
子レンジ、電気オーブンなどの家庭用電気製品はその一
部である。
接触型温度センナ−の生麦ものとしては、バイメタル、
サーミスタ、アー弊接合半導体、測温抵抗体、熱電対、
液体温度センサー、s−I’接合トランジスタ等が用い
られている。
サーミスタ、アー弊接合半導体、測温抵抗体、熱電対、
液体温度センサー、s−I’接合トランジスタ等が用い
られている。
特に集積回路化が容易で量産性に優nたセンサーとして
はr−%接合半導体が有力であシ、その−例として我に
は第1図に示すような!成の温度センサーXCを使用し
ている。ここでは集積化のため、nw基板シリコンを用
いた例について説明する。
はr−%接合半導体が有力であシ、その−例として我に
は第1図に示すような!成の温度センサーXCを使用し
ている。ここでは集積化のため、nw基板シリコンを用
いた例について説明する。
接合トランジスタIK定電流(例えば0.11ム程度)
を流す電流回路2を接続すれば、接合)ランリスタ1の
ベース、エミッタ間電圧管温度射出電圧VOへtとした
温度センサーを構成する。
を流す電流回路2を接続すれば、接合)ランリスタ1の
ベース、エミッタ間電圧管温度射出電圧VOへtとした
温度センサーを構成する。
尚、M1図中、3は電源電圧の変動に対して出ズ電圧一
定の定電圧回路を含んだ電源回路である。
定の定電圧回路を含んだ電源回路である。
このシステムにおいて定電流回路2と定電圧回路を含む
電源回路を低消費電力化を主目的とするため相補型絶縁
ゲート電界効果型トランジスタ(以下0−MOSと略す
ン構造で工。化すると、これに伴ない接合トランジスタ
1としては第2図に示すような構造で0M0Bと同一プ
ロセスで形成できる舊−P−3プレ一ナー接合トランジ
スタが使用される。
電源回路を低消費電力化を主目的とするため相補型絶縁
ゲート電界効果型トランジスタ(以下0−MOSと略す
ン構造で工。化すると、これに伴ない接合トランジスタ
1としては第2図に示すような構造で0M0Bと同一プ
ロセスで形成できる舊−P−3プレ一ナー接合トランジ
スタが使用される。
第2図(ロ)は最とも簡単な夏P夏プレーナーシリコン
接合トランジスタの構造を示した断面図であ〕、第2図
(6)は平面図である。すなわち、前記トランジスタは
N−シリコン基板4をプレクターP−シリプン基板5を
ベース、M”拡散X8tエミツターとしている@ aI
2図(6)にこのトランジスIの等価回路を示す、尚
ことで、7はP+チーVオ、ルカット、6は1+拡散、
9は酸化絶級属、10はj 電極金属、Uはベース。
接合トランジスタの構造を示した断面図であ〕、第2図
(6)は平面図である。すなわち、前記トランジスタは
N−シリコン基板4をプレクターP−シリプン基板5を
ベース、M”拡散X8tエミツターとしている@ aI
2図(6)にこのトランジスIの等価回路を示す、尚
ことで、7はP+チーVオ、ルカット、6は1+拡散、
9は酸化絶級属、10はj 電極金属、Uはベース。
コレクタ一端子、12[工ζツター燗子である。
接合トランジスタの=レフター4とベース5を同電位に
接続した場合、ベース、エミッタ電流工はダイオードの
電流電圧特性と同様になシ、(1)式%(:真性キャリ
ア密度 %:工ぽツタ注入効率 !t:ポルッマン定数 #:単位電荷 ■=ペース、工業ツタ間電圧 ム:接合ドッンリスタの形状及び少数キャリアの拡散距
離によン定まる定数 よって、ベース5、エミッタ8との間の電流電圧特性は
第3図に示すような特性とな〕温度によって変化する。
接続した場合、ベース、エミッタ電流工はダイオードの
電流電圧特性と同様になシ、(1)式%(:真性キャリ
ア密度 %:工ぽツタ注入効率 !t:ポルッマン定数 #:単位電荷 ■=ペース、工業ツタ間電圧 ム:接合ドッンリスタの形状及び少数キャリアの拡散距
離によン定まる定数 よって、ベース5、エミッタ8との間の電流電圧特性は
第3図に示すような特性とな〕温度によって変化する。
?−こで7重 、τ寓 、τ島は温度であり、テ、〉!
、〉テaの関係にある。このように、温度センシング素
子を0MO8プaセスで定電流回路、定電圧回路と同一
チップ上に容易に製作することができ、制御用の1チッ
プ温度センサーとして広く応用されている。この場合’
X””M+接合面積が、1100x100p” fP−
Y#u濃度(ベース拡散濃度) 5 x 10’ at
o想1.51″易順方向一定電流0.1μムにおいて温
度係数は、3m V / C91f di 1iらnる
。この接合トランクxpを用いた温度センサーの温度感
度は、サーミスタを用いた温度センサーの温度感度(1
5愼Ir/c)K(らぺると低いという欠点七有してい
たが、最近状々は、第4図(ロ)に示したような等価回
w11に有するトランジスタをダーリントン接続した温
度センサーによって従来の2倍の温度感度(6惰V/C
ンを得、更に第4図CM)K示した3段接続のダーリン
)y)う/ジスタ忙よる温度センサーでは、9等v/℃
の温度感度を得ること忙成功し九、〔第4図<c>〕t
、かじながらそのばらつきは、第5図に示すように、ロ
ット内で、1段で1 m 7以内であったのに対し、2
段では2mV、3段では5餌マと増加し、またノイズに
対する安定性も、2段。
、〉テaの関係にある。このように、温度センシング素
子を0MO8プaセスで定電流回路、定電圧回路と同一
チップ上に容易に製作することができ、制御用の1チッ
プ温度センサーとして広く応用されている。この場合’
X””M+接合面積が、1100x100p” fP−
Y#u濃度(ベース拡散濃度) 5 x 10’ at
o想1.51″易順方向一定電流0.1μムにおいて温
度係数は、3m V / C91f di 1iらnる
。この接合トランクxpを用いた温度センサーの温度感
度は、サーミスタを用いた温度センサーの温度感度(1
5愼Ir/c)K(らぺると低いという欠点七有してい
たが、最近状々は、第4図(ロ)に示したような等価回
w11に有するトランジスタをダーリントン接続した温
度センサーによって従来の2倍の温度感度(6惰V/C
ンを得、更に第4図CM)K示した3段接続のダーリン
)y)う/ジスタ忙よる温度センサーでは、9等v/℃
の温度感度を得ること忙成功し九、〔第4図<c>〕t
、かじながらそのばらつきは、第5図に示すように、ロ
ット内で、1段で1 m 7以内であったのに対し、2
段では2mV、3段では5餌マと増加し、またノイズに
対する安定性も、2段。
3Rと段数をふやすとともに急激に減少し、3段接続で
は約iY:以上、0まシ10 s V 9度のゆらぎが
あ〉、高歩留t)で、ノイズに対して安定があるという
、1段接続で得らjL究特性を失い、改良の必要にせま
られていた。そもそも多段構成の温度センサー用半導体
素子において1、検出電圧のばらつき、ゆらぎの原因は
、第4図(ロ)を参照して説明すると、第1段目の)−
2ンジスタテRIにおいてベース電RX、、コレクタ電
流x1゜との関係は、 xl・8β、xX・・・・・・■ ここでβ鴨は各トランジスタの電流増幅率である。また
トランジスタTR2においては、X ”、 zβ@XX
”6mmmn■ であるから仮に一1冨β、′ヰ100とするとて低くな
る。このため1段目のトランジスタTR1は2段目に較
べ流れるベース電流が大きく違うために、ノイズに対し
て敏感になり、検出電圧をばらつがせる。ま几、一般に
電流増幅率βは値が大きい程ばらつきも大きくなシ、こ
tが検ム電圧そのもののばらつきをも大きくしている。
は約iY:以上、0まシ10 s V 9度のゆらぎが
あ〉、高歩留t)で、ノイズに対して安定があるという
、1段接続で得らjL究特性を失い、改良の必要にせま
られていた。そもそも多段構成の温度センサー用半導体
素子において1、検出電圧のばらつき、ゆらぎの原因は
、第4図(ロ)を参照して説明すると、第1段目の)−
2ンジスタテRIにおいてベース電RX、、コレクタ電
流x1゜との関係は、 xl・8β、xX・・・・・・■ ここでβ鴨は各トランジスタの電流増幅率である。また
トランジスタTR2においては、X ”、 zβ@XX
”6mmmn■ であるから仮に一1冨β、′ヰ100とするとて低くな
る。このため1段目のトランジスタTR1は2段目に較
べ流れるベース電流が大きく違うために、ノイズに対し
て敏感になり、検出電圧をばらつがせる。ま几、一般に
電流増幅率βは値が大きい程ばらつきも大きくなシ、こ
tが検ム電圧そのもののばらつきをも大きくしている。
従って我々が求める温度センサーに用いる理想的なP−
答接合トランジスタの特性は、β=1なるトランジスタ
でダーリントン接続したもので、工。=工1o””oで
あることが望まれる。
答接合トランジスタの特性は、β=1なるトランジスタ
でダーリントン接続したもので、工。=工1o””oで
あることが望まれる。
本発明はこのよう表欠点改良に鑑みなさnた構造的改良
であシ、温度感度が高く、ばらつきが小さく、ノイズに
対して安定で、IC化に適した非常に有力な温度センサ
ー用半導体素子を提供するものである。
であシ、温度感度が高く、ばらつきが小さく、ノイズに
対して安定で、IC化に適した非常に有力な温度センサ
ー用半導体素子を提供するものである。
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に述べる。
前述のようにβを低減した温度センサー用、p−n接合
トランジスタを得るために成さf′L九本発明の第1の
実施例を箱6図の揖造断面図を用いて詳述する。N″″
シリコン基板4をコレクター、P″′シリコン基板5を
ペース、N十拡散層8をエミッターとし九第2図(ロ)
)に示す温度センサー用半導体素子の基本構造に211
1!え、エミッタとしてのN十拡散領域8の周辺にP+
チャネルカッ)13t−介して菖+拡散層14 tv、
けである、これを金属配@10を通じて、コレクタとし
ての夏+拡散層6と接続する。すなわち頁+拡散層14
は第2のコレクターとして機能し、エミッターから注入
され九キャリアの一部は、新たに設けられた第2コレク
ターN+拡散層14に吸いこまれるようになる。こnt
図式的に表わすと第8図のごとくコレクターからペース
へ電流<xe、とxam)’t−戻す経路ができ、βを
低減することができる。このダブルコレクター(コレク
ターと第2のコレクタ〕を用いることにより、我々は、
検出電圧\Vデーfのばらつきを約加−低減することが
できた。更にこのダブルコレクターの威力を増し、ばら
つIt−低減させるために成されたのが本発明の第2に
示す構造で、第7図。
トランジスタを得るために成さf′L九本発明の第1の
実施例を箱6図の揖造断面図を用いて詳述する。N″″
シリコン基板4をコレクター、P″′シリコン基板5を
ペース、N十拡散層8をエミッターとし九第2図(ロ)
)に示す温度センサー用半導体素子の基本構造に211
1!え、エミッタとしてのN十拡散領域8の周辺にP+
チャネルカッ)13t−介して菖+拡散層14 tv、
けである、これを金属配@10を通じて、コレクタとし
ての夏+拡散層6と接続する。すなわち頁+拡散層14
は第2のコレクターとして機能し、エミッターから注入
され九キャリアの一部は、新たに設けられた第2コレク
ターN+拡散層14に吸いこまれるようになる。こnt
図式的に表わすと第8図のごとくコレクターからペース
へ電流<xe、とxam)’t−戻す経路ができ、βを
低減することができる。このダブルコレクター(コレク
ターと第2のコレクタ〕を用いることにより、我々は、
検出電圧\Vデーfのばらつきを約加−低減することが
できた。更にこのダブルコレクターの威力を増し、ばら
つIt−低減させるために成されたのが本発明の第2に
示す構造で、第7図。
に示すごとく、エミッターN十拡散領域8よシも更に深
い拡散を施した夏十拡散領域コレクター14七設けたも
のである。尚第6図、第7図の4はN−基板、6はN十
拡散コレクター、13はP+チャネルカッ)% 8はN
十拡散エミッター、本発明のポイントである14はN十
拡散のコレクター、氏は酸化膜、10が電極金属、11
がコレクター、ベース端子、12がエミッタ一端子であ
る。本発明による第3の改善は前述したダブルコレクタ
ー領域14を2μ、3段、あるいは更に多段のダーリン
トン接続に用いたものである。
い拡散を施した夏十拡散領域コレクター14七設けたも
のである。尚第6図、第7図の4はN−基板、6はN十
拡散コレクター、13はP+チャネルカッ)% 8はN
十拡散エミッター、本発明のポイントである14はN十
拡散のコレクター、氏は酸化膜、10が電極金属、11
がコレクター、ベース端子、12がエミッタ一端子であ
る。本発明による第3の改善は前述したダブルコレクタ
ー領域14を2μ、3段、あるいは更に多段のダーリン
トン接続に用いたものである。
以上詳述したごとく、本発明の温度センサー用半導体素
子は、(、−MOEプロセスで製造することができ、I
C化が容易表1i−P−Nプレーナ接合トランジスタを
用いて構造的に、その電流増幅率βを低減することによ
)、2段、3段あるいは、更に多段のダーリントン接続
を施した場合、その検出電圧voutのばらつItいっ
そう低減することができ、またノイズによるゆらぎを減
少させ、歩留シを向上させることができる。これによる
温度感度は、1段で3営V/C,2段で6鴇v/’c、
3段で9ztv/℃の高感度、高歩留まシでノイズに対
して安定な温度センサー用半導体素子を提供するもので
おる。尚本発明はシリコン夏アN接合プレーナーFラン
リスタを用い九温度センサーについて述べたが、P:I
!’接合トランジスタを用いても同様の効果を得ること
ができ、また他のシリコン以外の牛導体材料においても
同様に実現可能である。
子は、(、−MOEプロセスで製造することができ、I
C化が容易表1i−P−Nプレーナ接合トランジスタを
用いて構造的に、その電流増幅率βを低減することによ
)、2段、3段あるいは、更に多段のダーリントン接続
を施した場合、その検出電圧voutのばらつItいっ
そう低減することができ、またノイズによるゆらぎを減
少させ、歩留シを向上させることができる。これによる
温度感度は、1段で3営V/C,2段で6鴇v/’c、
3段で9ztv/℃の高感度、高歩留まシでノイズに対
して安定な温度センサー用半導体素子を提供するもので
おる。尚本発明はシリコン夏アN接合プレーナーFラン
リスタを用い九温度センサーについて述べたが、P:I
!’接合トランジスタを用いても同様の効果を得ること
ができ、また他のシリコン以外の牛導体材料においても
同様に実現可能である。
第1図は、接合トランジスタを用いた温度センサーの回
路例を示す図。 第2図(a)は接合トランジスタ管用い九温度センサー
用半導体素子の断面図。 第2図0)は、その平百図。 第2図(6)は、そtLt−あられしたトランジスタ記
号を示す図。 第3図は、接合トランジスタめコレクターとペースt−
同電位にした場合の電流、電圧゛特性図。 第4図←)は、接合トランジスタのダーリントン2段!
!絖の接続図。 第4図0)は、f−ηントン3段接続の接続図。 第4図(C)はトランジスタ1段の場合とダーリントン
2段接続と、3段接続の場合のそnぞれの温度感度f、
Toられすグラフ。 第5図は、ダーリントン接続の段数に対する検出電圧の
ロット内ばらつきの大きさをあられすグラフ。 第6図は、本発明による、接合型プレーナートランジス
タの構造断面図。 第7図は、本発明の第2の実施例の構造断面図、第8図
は、本発明のマルチコレクタトランジスタをダーリント
ン接続した図である。 4゜。N−シリコン基板コレクター領域、5゜。。P−
ウェルベース領域、6.。M+拡散層7゜、P十拡散層
8゜、N十拡散領域エミッター領域、90.酸化膜、
10゜、ムL電極領域、11、。ペース、コレクタ一端
子、臣、。エミッタ一端子。 以上 窮1 図 □□□□□□□□フ 第3区 刀、4図(θ) 第6図 4 第7図 謙 311−
路例を示す図。 第2図(a)は接合トランジスタ管用い九温度センサー
用半導体素子の断面図。 第2図0)は、その平百図。 第2図(6)は、そtLt−あられしたトランジスタ記
号を示す図。 第3図は、接合トランジスタめコレクターとペースt−
同電位にした場合の電流、電圧゛特性図。 第4図←)は、接合トランジスタのダーリントン2段!
!絖の接続図。 第4図0)は、f−ηントン3段接続の接続図。 第4図(C)はトランジスタ1段の場合とダーリントン
2段接続と、3段接続の場合のそnぞれの温度感度f、
Toられすグラフ。 第5図は、ダーリントン接続の段数に対する検出電圧の
ロット内ばらつきの大きさをあられすグラフ。 第6図は、本発明による、接合型プレーナートランジス
タの構造断面図。 第7図は、本発明の第2の実施例の構造断面図、第8図
は、本発明のマルチコレクタトランジスタをダーリント
ン接続した図である。 4゜。N−シリコン基板コレクター領域、5゜。。P−
ウェルベース領域、6.。M+拡散層7゜、P十拡散層
8゜、N十拡散領域エミッター領域、90.酸化膜、
10゜、ムL電極領域、11、。ペース、コレクタ一端
子、臣、。エミッタ一端子。 以上 窮1 図 □□□□□□□□フ 第3区 刀、4図(θ) 第6図 4 第7図 謙 311−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■ 第1導電型の第1のコレクタとして動作する基板と
、前記基板表面部分に形成された第2導電型のベース拡
散層と、前記ベース拡散層内の表面部分に形成された第
1導電型のエミッタ拡散層と、畦記エミッタ拡散層の周
囲のベース表面部分にチャンネルカットを介して設けら
れた第2のコレクタとを備え、かつ前記第2のコレクタ
の拡散の深さが、前記チャンネルカット及び前記エミッ
タ拡散層の深さよシ深く槽底されているプレーナー接合
トランジスタを、複数個ダーリントン接続して成る温度
センサー用半導体素子。 (2)第2のコレクタと第1のコレクタとして動作する
基板とが電極によシ接続されている特許請求の範囲第1
項記載の温度センサー用半導体素子
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56137408A JPS5947467B2 (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 温度センサ−用半導体素子 |
GB08224567A GB2105109B (en) | 1981-09-01 | 1982-08-26 | Thermosensitive semiconductor devices |
US06/413,492 US4639755A (en) | 1981-09-01 | 1982-08-31 | Thermosensitive semiconductor device using Darlington circuit |
DE19823232336 DE3232336A1 (de) | 1981-09-01 | 1982-08-31 | Thermoelektrische halbleitereinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56137408A JPS5947467B2 (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 温度センサ−用半導体素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5848963A true JPS5848963A (ja) | 1983-03-23 |
JPS5947467B2 JPS5947467B2 (ja) | 1984-11-19 |
Family
ID=15197939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56137408A Expired JPS5947467B2 (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 温度センサ−用半導体素子 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4639755A (ja) |
JP (1) | JPS5947467B2 (ja) |
DE (1) | DE3232336A1 (ja) |
GB (1) | GB2105109B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4639755A (en) * | 1981-09-01 | 1987-01-27 | Kabushiki Kaisha Daini Seikosha | Thermosensitive semiconductor device using Darlington circuit |
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---|---|---|---|---|
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JPH04150223A (ja) * | 1990-10-10 | 1992-05-22 | Nippondenso Co Ltd | 集積回路を含んでなる出力回路 |
US5461252A (en) * | 1992-10-06 | 1995-10-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device comprising an over-temperature detection element for detecting excessive temperature of amplifiers |
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US20110095621A1 (en) * | 2009-10-22 | 2011-04-28 | Gardtec Incorporated | Power Cord with Thermal Control |
US9373615B2 (en) * | 2014-11-03 | 2016-06-21 | Texas Instruments Incorporated | Bipolar transistor including lateral suppression diode |
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NL7107040A (ja) * | 1971-05-22 | 1972-11-24 | ||
DE2344244C3 (de) * | 1973-09-01 | 1982-11-25 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Laterale Transistorstruktur |
US3867650A (en) * | 1973-12-03 | 1975-02-18 | Bell Telephone Labor Inc | Compound transistor connection loading for a current |
JPS597246B2 (ja) * | 1975-12-01 | 1984-02-17 | 株式会社東芝 | ハンドウタイロンリカイロ |
FR2335055A1 (fr) * | 1975-12-09 | 1977-07-08 | Radiotechnique Compelec | Dispositif semi-conducteur integre comportant une diode de protection contre les surtensions, et procede de fabrication d'un tel dispositif |
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JPS56135963A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-23 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Semiconductor ic for temperature sensor |
US4329598A (en) * | 1980-04-04 | 1982-05-11 | Dbx, Inc. | Bias generator |
JPS57145355A (en) * | 1981-03-04 | 1982-09-08 | Nippon Denso Co Ltd | Semiconductor device |
JPS5947467B2 (ja) * | 1981-09-01 | 1984-11-19 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 温度センサ−用半導体素子 |
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-
1981
- 1981-09-01 JP JP56137408A patent/JPS5947467B2/ja not_active Expired
-
1982
- 1982-08-26 GB GB08224567A patent/GB2105109B/en not_active Expired
- 1982-08-31 US US06/413,492 patent/US4639755A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-08-31 DE DE19823232336 patent/DE3232336A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4639755A (en) * | 1981-09-01 | 1987-01-27 | Kabushiki Kaisha Daini Seikosha | Thermosensitive semiconductor device using Darlington circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5947467B2 (ja) | 1984-11-19 |
DE3232336C2 (ja) | 1989-05-11 |
US4639755A (en) | 1987-01-27 |
GB2105109B (en) | 1985-06-12 |
DE3232336A1 (de) | 1983-03-10 |
GB2105109A (en) | 1983-03-16 |
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