KR20030003904A - 온도변화에 따라 내부 기준전압 값을 조절할 수 있는 내부기준전압 생성회로 및 이를 구비하는 내부 공급전압생성회로 - Google Patents

온도변화에 따라 내부 기준전압 값을 조절할 수 있는 내부기준전압 생성회로 및 이를 구비하는 내부 공급전압생성회로 Download PDF

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Abstract

온도변화에 따라 내부 기준전압 값을 조절할 수 있는 내부 기준전압 생성회로 및 이를 이용하여 온도변화에 따라 내부 공급전압 값을 조절할 수 있는 내부 공급전압 생성회로가 개시된다. 본 발명에 따른 내부 기준전압 생성회로는, 제1입력단을 통해 입력되는 제1기준전압과 제2입력단을 통해 입력되는 입력전압을 차동증폭하여 출력단을 통해 내부 기준전압을 출력하는 차동증폭기를 구비한다. 상기 차동증폭기의 출력단과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에는 제1저항이 연결되고, 제2기준전압과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에는 제2저항이 연결된다. 또한 상기 내부 기준전압 생성회로는 온도변화에 따라 가변되는 전압을 발생하는 온도의존 가변전압 생성기를 구비하며, 상기 제1저항 또는 상기 제2저항의 값이 상기 온도변화에 따라 가변되는 전압에 의해 제어되어 가변된다.

Description

온도변화에 따라 내부 기준전압 값을 조절할 수 있는 내부 기준전압 생성회로 및 이를 구비하는 내부 공급전압 생성회로{Internal reference voltage generator capable of controlling value of internal reference voltage according to temperature variation and internal power supply voltage generator including the same}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로 및 내부 공급전압 생성회로에 관한 것이다.
반도체 장치, 특히 반도체 메모리장치에서는 저전력 동작과 안정적인 동작을 위하여 반도체 메모리장치의 외부에서 인가되는 외부 공급전압으로부터 내부 공급전압을 생성하여 이 내부 공급전압이 칩 내부의 전체 회로들의 공급전압원으로 사용된다.
한편 반도체 장치에서는 온도의 변화에 따라 트랜지스터의 전류가 변하며 이에 따라 트랜지스터들로 구성되는 회로의 성능이 변하게 된다. 예컨대 온도가 증가하면 트랜지스터의 스트롱 인버젼(Strong inversion)시 이동도(Mobility)가 감소하며 이에 따라 전류가 감소하게 되므로 회로의 동작속도가 느려진다.
지금까지 이러한 온도변화에 따른 반도체 장치의 성능변화를 상쇄시키기 위하여 내부 공급전압 값을 온도변화에 따라 함께 변화시키는 기술이 연구되어 왔다. 즉 고온에서는 내부 공급전압 값을 높여 전류를 증가시키고 저온에서는 내부 공급전압 값을 낮추어 전류를 감소시킴으로써 온도변화에 무관하게 트랜지스터의 전류를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서 이와 같은 방법을 사용하면 반도체 장치의 성능이 온도변화에 무관해 질 수 있다.
온도변화에 따른 내부 공급전압 값을 변화시키는 방법으로서 밴드갭 기준 생성기(Band-gap reference generator)가 사용되어 왔으며, 도 1이 일반적인 종래의 밴드갭 기준 생성기를 나타낸다. 기준전압(VREF)은 내부 공급전압을 생성하는 회로의 기준전압으로서 제공된다.
그런데 도 1에 도시된 바와 같은 밴드갭 기준 생성기는 온도계수를 임의로 조정할 수 있으므로 온도변화에 따라 기준전압(VREF)의 값을 변화시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나 이러한 밴드갭 기준 생성기는 외부 공급전압(EVDD)의 변화에 따라 기준전압(VREF) 값의 변화가 큰 단점이 있다.
따라서 최근에는 온도변화에 따른 기준전압 값의 변화를 얻는 잇점을 포기하고 외부 공급전압의 변화에 무관하게 보다 안정적인 동작을 얻기 위해 밴드갭 기준 생성기 대신에 CMOS 기준전압 생성회로가 사용되는 추세이다. 도 2가 일반적인 종래의 CMOS 기준전압 생성회로를 나타낸다. 그런데 도 2에 도시된 바와 같은 CMOS 기준전압 생성회로는 외부 공급전압(EVDD)의 변화에 둔감하고 안정적인 동작을 갖지만 온도 의존성을 임의로 조절할 수 없는 단점이 있다.
도 3은 종래의 내부 공급전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 종래의 내부 공급전압 생성회로는, 기준전압(VREF)을 수신하여 내부 기준전압(VREFP)을 생성하는 내부 기준전압 생성회로(31), 내부 기준전압(VREFP)과 내부 공급전압(IVDD)을 비교하는 비교기(33), 및 비교기(33)의 출력신호에 응답하여, 외부 공급전압(EVDD)을 수신하여 내부 공급전압(IVDD)을 출력하는 드라이버(35)를 구비한다.
기준전압(VREF)은 도 1에 도시된 밴드갭 기준 생성기 또는 도 2에 도시된 CMOS 기준전압 생성회로로부터 입력되는 전압이다. 내부 기준전압 생성회로(31)는 차동증폭기(31a), 제1저항(R1), 및 제2저항(R2)을 포함하여 구성된다. 내부 기준전압 생성회로(31)는 저항값들(R1,R2)의 비율과 기준전압(VREF)에 의해 내부 기준전압(VREFP)을 생성하며 내부 기준전압(VREFP)은 제조공정과 온도에 둔감한 VREF*(1+R1/R2)가 된다.
그런데 상술한 종래의 내부 공급전압 생성회로에서는 VREF*(1+R1/R2)가 온도에 둔감하므로 온도변화에 따라 내부 기준전압(VREFP) 값이 조절되지 못하는 단점이 있다. 이로 인하여 내부 공급전압(IVDD)도 온도변화에 따라 조절되지 못하는 단점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 온도변화에 따라 내부 기준전압 값을 조절할 수 있는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는, 온도변화에 따라 내부 공급전압 값을 조절할 수 있는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로를 제공하는 데 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 밴드갭 기준 생성기를 나타내는 회로도이다.
도 2는 종래의 CMOS 기준전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 3은 종래의 내부 공급전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 5는 일반적인 트랜지스터의 온도에 따른 전류 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 9는 본 발명에 따른 내부 기준전압 생성회로를 이용하는 본 발명에 따른 내부 공급전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 내부 기준전압 생성회로는, 제1입력단을 통해 입력되는 제1기준전압과 제2입력단을 통해 입력되는 입력전압을 차동증폭하여 출력단을 통해 내부 기준전압을 출력하는 차동증폭기; 상기 차동증폭기의 출력단과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제1저항; 및 제2기준전압과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제2저항을 구비하고, 상기 제1저항의 값이 온도변화에 따라 가변되는 전압에 의해 가변되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 따르면 상기 제1저항은 하나 이상의 피모스 트랜지스터로 구성되고, 상기 피모스 트랜지스터의 게이트 전압이 온도에 따라 가변된다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 내부 기준전압 생성회로는, 제1입력단을 통해 입력되는 제1기준전압과 제2입력단을 통해 입력되는 입력전압을 차동증폭하여 출력단을 통해 내부 기준전압을 출력하는 차동증폭기; 상기 차동증폭기의 출력단과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제1저항; 및 제2기준전압과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제2저항을 구비하고, 상기 제2저항의 값이 온도변화에 따라 가변되는 전압에 의해 가변되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 따르면 상기 제2저항은 하나 이상의 엔모스 트랜지스터로 구성되고, 상기 엔모스 트랜지스터의 게이트 전압이 온도에 따라 가변된다.
상기 본 발명의 일면에 따른 내부 기준전압 생성회로 및 상기 본 발명의 다른 일면에 따른 내부 기준전압 생성회로는, 온도변화에 따라 상기 가변되는 전압을 발생하는 온도의존 가변전압 생성기를 더 구비한다.
바람직한 실시예에 따르면 상기 온도의존 가변전압 생성기는, 제1입력단을 통해 입력되는 제3기준전압과 제2입력단을 통해 입력되는 전압을 차동증폭하여 출력단을 통해 출력전압을 출력하는 차동증폭기; 상기 차동증폭기의 출력단과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제1저항; 상기 제2기준전압과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제2저항; 및 상기 차동증폭기의 출력전압과 상기 제3기준전압에 응답하여 온도변화에 따라 상기 가변되는 전압을 발생하는 가변전압 생성기를 구비한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 내부 공급전압 생성회로는, 상기 본 발명의 일면에 따른 내부 기준전압 생성회로; 상기 내부 기준전압 생성회로에서 생성되는 내부 기준전압과 피드백되는 내부 공급전압을 비교하는 비교기; 및 상기 비교기의 출력신호에 응답하여, 외부 공급전압을 수신하여 상기 내부 공급전압을 출력하는 드라이버를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 내부 공급전압 생성회로는, 상기 본 발명의 다른 일면에 따른 내부 기준전압 생성회로; 상기 내부 기준전압 생성회로에서 생성되는 내부 기준전압과 피드백되는 내부 공급전압을 비교하는 비교기; 및 상기 비교기의 출력신호에 응답하여, 외부 공급전압을 수신하여 상기 내부 공급전압을 출력하는 드라이버를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 본 발명의 동작 상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로는, 차동증폭기(41), 저항(R2), 저항 역할을 하는 피모스 트랜지스터(P4), 및 온도의존 가변전압 생성기(Temperature-dependent variable voltage generator)(43)를 구비한다.
차동증폭기(41)는 제1입력단(I1)을 통해 입력되는 제1기준전압(VREF1)과 제2입력단(I2)을 통해 입력되는 입력전압(VIN)을 차동증폭하여 출력단(O1)을 통해 내부 기준전압(VREFP)을 출력한다. 차동증폭기(41)는 일반적인 부궤환 형(Negative feedback type) 차동증폭기로서 피모스 트랜지스터들(P1 내지 P3)과 엔모스 트랜지스터들(N1 내지 N3)을 포함하여 구성된다.
저항(R2)은 제2기준전압, 즉 접지전압(VSS)과 차동증폭기의 제2입력단(I2) 사이에 연결된다. 피모스 트랜지스터(P4)는 차동증폭기의 출력단(O1)과 차동증폭기의 제2입력단(I2) 사이에 연결되고, 피모스 트랜지스터(P4)의 게이트에는 온도의존가변전압 생성기(43)의 출력전압(VTEMP)이 인가된다.
온도의존 가변전압 생성기(43)는, 제3기준전압(VREF2)을 수신하여 온도변화에 따라 가변되는 출력전압(VTEMP)을 발생하고 가변 출력전압(VTEMP)에 의해 피모스 트랜지스터(P4)의 저항 값을 가변시킨다. 제3기준전압(VREF2)은 제1기준전압(VREF1)과 같은 전압이거나 또 다른 전압일 수 있다. 온도의존 가변전압 생성기(43)는, 차동증폭기(43a), 저항 역할을 하는 피모스 트랜지스터(P10), 저항 역할을 하는 피모스 트랜지스터(P11), 및 가변전압 생성기(43b)를 구비한다.
차동증폭기(43a)는 제1입력단(I3)을 통해 입력되는 제3기준전압(VREF2)과 제2입력단(I4)을 통해 입력되는 전압을 차동증폭하여 출력단(O2)을 통해 출력전압을 출력한다. 차동증폭기(43a)는 차동증폭기(41)과 동일한 부궤환 형(Negative feedback type) 차동증폭기로서 피모스 트랜지스터들(P5 내지 P7)과 엔모스 트랜지스터들(N4 내지 N6)을 포함하여 구성된다.
저항 역할을 하는 피모스 트랜지스터(P10)는 차동증폭기의 출력단(O2)과 차동증폭기의 제2입력단(I4) 사이에 연결되고, 피모스 트랜지스터(P10)의 게이트와 드레인이 제2입력단(I4)에 공통 연결된다. 저항 역할을 하는 피모스 트랜지스터(P11)는 제2기준전압, 즉 접지전압(VSS)과 차동증폭기의 제2입력단(I4) 사이에 연결되고, 피모스 트랜지스터(P11)의 게이트와 드레인이 접지전압(VSS)에 연결된다.
피모스 트랜지스터(P10)의 크기와 피모스 트랜지스터(P11)의 크기가 동일하게 설계되면 차동증폭기의 출력단(O2)을 통해 출력되는 전압은 정확히 2*VREF2가되어 제조공정 변화 및 온도변화에 둔감하게 된다. 한편 피모스 트랜지스터(P10)와 피모스 트랜지스터(P11) 대신에 엔모스 트랜지스터 또는 저항이 사용될 수 있다.
가변전압 생성기(43b)는 차동증폭기의 출력단(O2)으로부터 출력되는 전압과 제3기준전압(VREF2)에 응답하여 온도변화에 따라 가변되는 가변 출력전압(VTEMP)을 발생한다. 가변전압 생성기(43b)는, 피모스 트랜지스터(P8), 피모스 트랜지스터(P9), 및 엔모스 트랜지스터(N7)를 포함하여 구성된다.
피모스 트랜지스터(P8)는 소오스가 차동증폭기의 출력단(O2)에 연결되고 게이트와 드레인이 공통 연결되며, 피모스 트랜지스터(P9)는 소오스가 피모스 트랜지스터(P8)의 드레인에 연결되고 게이트와 드레인이 가변 출력전압(VTEMP)이 출력되는 노드에 공통 연결된다. 엔모스 트랜지스터(N7)는 드레인이 상기 노드에 연결되고 게이트에 제3기준전압(VREF2)이 인가되며 소오스에 접지전압(VSS)이 인가된다.
특히 피모스 트랜지스터(P8)와 피모스 트랜지스터(P9)는 위크 인버젼(Weak inversion) 영역에서 동작하도록 설계된다. 이를 위하여 P8과 P9의 W/L 비를 크게 하고 N7의 W/L 비를 작게한다. W는 트랜지스터의 게이트 폭(Width)을 나타내고 L은 트랜지스터의 게이트 길이(Length)를 나타낸다. 한편 피모스 트랜지스터(P8)와 피모스 트랜지스터(P9) 대신에 엔모스 트랜지스터 또는 저항이 사용될 수 있다.
도 5는 일반적인 트랜지스터의 온도에 따른 전류 변화를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하여 도 4에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로의 동작이 좀더 설명된다.
도 5에 도시된 바와 같이 온도변화에 따라 트랜지스터의 전류(Ids)의 변화는문턱전압(Vth)을 기준으로 서로 다르다. Vgs(트랜지스터의 게이트와 소오스 사이의 전압)가 문턱전압(Vth)보다 작은 경우에는, 즉 위크 인버젼(Weak inversion) 영역에서는 온도가 높을수록 트랜지스터의 턴온 전압이 감소하여 전류(Ids)가 많이 흐른다. 반면에 Vgs가 문턱전압(Vth)보다 큰 경우에는, 즉 스트롱 인버젼(Strong inversion) 영역에서는 온도가 높을수록 이동도(Mobility)가 감소하여 전류(Ids)가 적게 흐른다. 위크 인버젼(Weak inversion) 영역은 서브 쓰레스홀드(Subthreshold) 영역이라고도 불린다.
따라서 도 4에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로에서는 트랜지스터의 위크 인버젼(Weak inversion) 특성을 이용하여 온도변화에 따른 내부 기준전압(VREFP)의 변화가 구현된다. 즉 상술한 바와 같이 가변전압 생성기(43b)의 피모스 트랜지스터(P8)와 피모스 트랜지스터(P9)가 위크 인버젼 영역에서 동작하도록 설계된다.
그러면 P8과 P9가 위크 인버젼 영역에서 동작하여 P8의 Vgs와 P9의 Vgs가 온도에 따라 변하게 되는 데, 고온에서는 P8의 Vgs와 P9의 Vgs가 감소하고 저온에서는 P8의 Vgs와 P9의 Vgs가 증가한다. 따라서 가변전압 생성기(43b)의 출력전압(VTEMP)이 고온에서는 증가하고 저온에서는 감소하게 된다. 이에 따라 온도변화에 따라 가변되는 출력전압(VTEMP)을 게이트를 통해 수신하는 피모스 트랜지스터(P4)의 등가 저항값이 온도에 따라 가변하게 된다.
결국 온도가 높아지면 가변전압 생성기(43b)의 출력전압(VTEMP)이 증가하여 피모스 트랜지스터(P4)의 등가 저항값이 증가하게 되며 이에 따라 내부기준전압(VREFP)이 증가하게 된다. 반면에 온도가 낮아지면 가변전압 생성기(43b)의 출력전압(VTEMP)이 감소하여 피모스 트랜지스터(P4)의 등가 저항값이 감소하게 되며 이에 따라 내부 기준전압(VREFP)이 감소하게 된다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로는, 차동증폭기(41), 저항(R2), 저항 역할을 하는 피모스 트랜지스터(P4), 및 온도의존 가변전압 생성기(43)를 구비하고 도 4에 도시된 제1실시예의 회로와 비교하여 저항(R1)을 더 구비한다.
차동증폭기(41), 저항(R2), 피모스 트랜지스터(P4), 및 온도의존 가변전압 생성기(43)는 도 4에 도시된 제1실시예의 회로의 것들과 동일하다. 저항(R1)은 차동증폭기의 출력단(O1)과 차동증폭기의 제2입력단(I2) 사이에 피모스 트랜지스터(P4)와 병렬로 연결된다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로는, 차동증폭기(41), 저항(R1), 저항 역할을 하는 엔모스 트랜지스터(N8), 및 온도의존 가변전압 생성기(43)를 구비한다.
차동증폭기(41) 및 온도의존 가변전압 생성기(43)는 도 4에 도시된 제1실시예의 회로의 것들과 동일하다. 저항(R1)은 차동증폭기의 출력단(O1)과 차동증폭기의 제2입력단(I2) 사이에 연결된다. 엔모스 트랜지스터(N8)는 차동증폭기의 제2입력단(I2)과 접지전압(VSS) 사이에 연결되고, 엔모스 트랜지스터(N8)의 게이트에는 온도의존 가변전압 생성기(43)의 출력전압(VTEMP)이 인가된다.
온도의존 가변전압 생성기(43)는, 온도변화에 따라 가변되는 출력전압(VTEMP)을 발생하고 가변 출력전압(VTEMP)에 의해 엔모스 트랜지스터(N8)의 저항 값을 가변시킨다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로는, 차동증폭기(41), 저항(R1), 저항 역할을 하는 엔모스 트랜지스터(N8), 및 온도의존 가변전압 생성기(43)를 구비하고 도 7에 도시된 제3실시예의 회로와 비교하여 저항(R2)을 더 구비한다.
차동증폭기(41), 저항(R1), 엔모스 트랜지스터(N8), 및 온도의존 가변전압 생성기(43)는 도 7에 도시된 제3실시예의 회로의 것들과 동일하다. 저항(R2)은 차동증폭기의 제2입력단(I2)과 접지전압(VSS) 사이에 엔모스 트랜지스터(N8)와 병렬로 연결된다.
제2 내지 제4실시예에 따른 내부 기준전압 생성회로들의 동작은 도 4에 도시된 제1실시예의 회로의 동작과 기본적으로 동일하므로 여기에서 상세한 설명은 생략된다.
도 9는 상술한 본 발명에 따른 내부 기준전압 생성회로를 이용하는 본 발명에 따른 내부 공급전압 생성회로를 나타내는 회로도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 내부 공급전압 생성회로는, 내부 기준전압 생성회로(100), 비교기(63), 및 드라이버(65)를 구비한다.
내부 기준전압 생성회로(100)는 상술한 본 발명에 따른 내부 기준전압 생성회로와 동일하며, 온도가 높아지면 내부 기준전압(VREFP)을 증가시키고 온도가 낮아지면 내부 기준전압(VREFP)을 감소시킨다. 비교기(63)는 내부 기준전압(VREFP)과 드라이버(65)로부터 출력되는 내부 공급전압(IVDD)을 비교한다. 드라이버(65)는 피모스 트랜지스터로 구성되며, 비교기(63)의 출력신호에 응답하여 외부 공급전압(EVDD)을 수신하여 내부 공급전압(IVDD)을 출력한다.
결국 온도가 높아지면 내부 기준전압(VREFP)이 증가하여 내부 공급전압(IVDD)이 증가하게 되며, 온도가 낮아지면 내부 기준전압(VREF)이 감소하여 내부 공급전압(IVDD)이 낮아지게 된다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 본 발명에 따른 내부 기준전압 생성회로 및 내부 공급전압 생성회로를 이용하면, 온도변화에 따른 반도체 장치의 성능변화를 상쇄시키기 위하여 온도변화에 따라 내부 공급전압 값을 함께 변화시킬 수 있다. 즉 고온에서는 내부 공급전압 값을 높여 트랜지스터들의 전류를 증가시키고 저온에서는 내부 공급전압 값을 낮추어 트랜지스터들의 전류를 감소시킴으로써 온도변화에 무관하게 트랜지스터들의 전류를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 내부 기준전압 생성회로 및 내부 공급전압 생성회로에 의해 반도체 장치의 성능이 온도변화에 무관해 질 수 있는 효과가 있다.

Claims (28)

  1. 제1입력단을 통해 입력되는 제1기준전압과 제2입력단을 통해 입력되는 입력전압을 차동증폭하여 출력단을 통해 내부 기준전압을 출력하는 차동증폭기;
    상기 차동증폭기의 출력단과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제1저항; 및
    제2기준전압과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제2저항을 구비하고,
    상기 제1저항의 값이 온도변화에 따라 가변되는 전압에 의해 가변되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1저항은,
    하나 이상의 피모스 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 피모스 트랜지스터의 게이트 전압이 온도에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  4. 제1항 또는 제12항에 있어서, 상기 내부 기준전압 생성회로는,
    온도변화에 따라 상기 가변되는 전압을 발생하는 온도의존 가변전압 생성기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 온도의존 가변전압 생성기는,
    제1입력단을 통해 입력되는 제3기준전압과 제2입력단을 통해 입력되는 전압을 차동증폭하여 출력단을 통해 출력전압을 출력하는 차동증폭기;
    상기 차동증폭기의 출력단과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제1저항;
    상기 제2기준전압과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제2저항;
    상기 차동증폭기의 출력전압과 상기 제3기준전압에 응답하여 온도변화에 따라 상기 가변되는 전압을 발생하는 가변전압 생성기를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제3기준전압은 상기 제1기준전압과 같은 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제2기준전압은 접지전압과 같은 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1저항 및 제2저항이 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  9. 제5항에 있어서, 상기 가변전압 생성기는,
    일단에 상기 차동증폭기의 출력전압이 인가되고 다른 일단과 게이트가 공통 연결되는 제1트랜지스터;
    일단이 상기 제1트랜지스터의 다른 일단에 연결되고 다른 일단과 게이트가 상기 가변 전압이 출력되는 노드에 공통 연결되는 제2트랜지스터; 및
    드레인이 상기 노드에 연결되고 게이트에 상기 제3기준전압이 인가되며 소오스에 상기 제2기준전압이 인가되는 엔모스 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1트랜지스터와 상기 제2트랜지스터는 위크 인버젼(Weak inversion) 영역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1트랜지스터와 상기 제2트랜지스터는 스트롱 인버젼(Weak inversion) 영역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  12. 제1입력단을 통해 입력되는 제1기준전압과 제2입력단을 통해 입력되는 입력전압을 차동증폭하여 출력단을 통해 내부 기준전압을 출력하는 차동증폭기;
    상기 차동증폭기의 출력단과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제1저항; 및
    제2기준전압과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제2저항을 구비하고,
    상기 제2저항의 값이 온도변화에 따라 가변되는 전압에 의해 가변되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2저항은,
    하나 이상의 엔모스 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  14. 제13항에 있어서, 상기 엔모스 트랜지스터의 게이트 전압이 온도에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 기준전압 생성회로.
  15. 온도변화에 따라 가변되는 내부 기준전압을 생성하는 내부 기준전압 생성회로;
    상기 내부 기준전압과 피드백되는 내부 공급전압을 비교하는 비교기; 및
    상기 비교기의 출력신호에 응답하여, 외부 공급전압을 수신하여 상기 내부 공급전압을 출력하는 드라이버를 구비하고,
    상기 내부 기준전압 생성회로는,
    제1입력단을 통해 입력되는 제1기준전압과 제2입력단을 통해 입력되는 입력전압을 차동증폭하여 출력단을 통해 상기 내부 기준전압을 출력하는 차동증폭기;
    상기 차동증폭기의 출력단과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제1저항; 및
    제2기준전압과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제2저항을 구비하고,
    상기 제1저항의 값이 온도변화에 따라 가변되는 전압에 의해 가변되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1저항은,
    하나 이상의 피모스 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  17. 제16항에 있어서, 상기 피모스 트랜지스터의 게이트 전압이 온도에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  18. 제15항 또는 제26항에 있어서, 상기 내부 기준전압 생성회로는,
    온도변화에 따라 상기 가변되는 전압을 발생하는 온도의존 가변전압 생성기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  19. 제18항에 있어서, 상기 온도의존 가변전압 생성기는,
    제1입력단을 통해 입력되는 제3기준전압과 제2입력단을 통해 입력되는 전압을 차동증폭하여 출력단을 통해 출력전압을 출력하는 차동증폭기;
    상기 차동증폭기의 출력단과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제1저항;
    상기 제2기준전압과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제2저항;
    상기 차동증폭기의 출력전압과 상기 제3기준전압에 응답하여 온도변화에 따라 상기 가변되는 전압을 발생하는 가변전압 생성기를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제3기준전압은 상기 제1기준전압과 같은 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제2기준전압은 접지전압과 같은 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  22. 제19항에 있어서, 상기 제1저항 및 제2저항이 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  23. 제19항에 있어서, 상기 가변전압 생성기는,
    일단에 상기 차동증폭기의 출력전압이 인가되고 다른 일단과 게이트가 공통 연결되는 제1트랜지스터;
    일단이 상기 제1트랜지스터의 다른 일단에 연결되고 다른 일단과 게이트가 상기 가변 전압이 출력되는 노드에 공통 연결되는 제2트랜지스터; 및
    드레인이 상기 노드에 연결되고 게이트에 상기 제3기준전압이 인가되며 소오스에 상기 제2기준전압이 인가되는 엔모스 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1트랜지스터와 상기 제2트랜지스터는 위크 인버젼(Weak inversion) 영역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  25. 제23항에 있어서, 상기 제1트랜지스터와 상기 제2트랜지스터는 스트롱 인버젼(Weak inversion) 영역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  26. 온도변화에 따라 가변되는 내부 기준전압을 생성하는 내부 기준전압 생성회로;
    상기 내부 기준전압과 피드백되는 내부 공급전압을 비교하는 비교기; 및
    상기 비교기의 출력신호에 응답하여, 외부 공급전압을 수신하여 상기 내부 공급전압을 출력하는 드라이버를 구비하고,
    상기 내부 기준전압 생성회로는,
    제1입력단을 통해 입력되는 제1기준전압과 제2입력단을 통해 입력되는 입력전압을 차동증폭하여 출력단을 통해 상기 내부 기준전압을 출력하는 차동증폭기;
    상기 차동증폭기의 출력단과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제1저항; 및
    제2기준전압과 상기 차동증폭기의 제2입력단 사이에 연결되는 제2저항을 구비하고,
    상기 제2저항의 값이 온도변화에 따라 가변되는 전압에 의해 가변되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제2저항은,
    하나 이상의 엔모스 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
  28. 제27항에 있어서, 상기 엔모스 트랜지스터의 게이트 전압이 온도에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 내부 공급전압 생성회로.
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