KR20100027053A - 2 단자형 반도체 센서 장치 - Google Patents

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료이치 안자이
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세이코 인스트루 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 외부 장치의 회로 또는 소자의 정밀도를 낮게 할 수 있는 2 단자형 반도체 센서 장치를 제공한다.
(해결 수단) 온도에 기초한 2 단자형 반도체 센서 장치의 출력 전압 VOUT 는, 외부 장치의 정전류원 (70) 의 정전류 및 2 단자형 반도체 센서 장치의 출력 트랜지스터 (60) 의 전류에 기초하지 않고, 2 단자형 반도체 센서 장치의 저항 (30) 및 저항 (40) 으로 이루어지는 분압 회로의 저항비 및 온도 전압 Vbe 에 기초한다. 따라서, 출력 전압 VOUT 를 수용하는 외부 장치의 정전류원 (70) 의 정전류의 정밀도는 낮아도 되기 때문에, 외부 장치측에 출력 전압 VOUT 를 수용하기 위한 고정밀한 회로 또는 소자가 필요해진다.
온도, 분압 회로, 저항비

Description

2 단자형 반도체 센서 장치{TWO-TERMINAL TYPE SEMICONDUCTOR SENSOR DEVICE}
본 발명은, 온도나 압력 등의 물리량을 측정하기 위한 반도체 센서 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2 개의 외부 단자만으로 외부 장치에 접속되는 2 단자형 반도체 센서 장치에 관한 것이다.
종래의 2 단자형 반도체 센서 장치에 대하여, 온도 센서를 예로 들어 설명한다. 도 6 은, 종래의 2 단자형 반도체 온도 센서 장치를 나타내는 회로도이다.
NPN 바이폴러 트랜지스터 (91) 는, 온도에 기초하여, 베이스·에미터 사이에 전압 Vbe1 을 발생시킨다. 또, NPN 바이폴러 트랜지스터 (92) 는, 이 때의 온도에 기초하여, 베이스·에미터 사이에 전압 Vbe2 를 발생시킨다. 그렇게 하면, 전압 Vbe2 와 전압 Vbe1 의 차분 전압 ΔVbe 가 저항 (93) 에 발생한다. 차분 전압 ΔVbe 및 저항 (93) 의 저항값에 기초하여, 저항 (93) 은 이 때의 온도에 기초한 전류를 흐르게 한다. 이 전류는, PNP 바이폴러 트랜지스터 (94) 와 NPN 바이폴러 트랜지스터 (91) 와 저항 (93) 에 흐른다. 또, 이 전류는, PNP 바이폴러 트랜지스터 (94, 95) 로 이루어지는 커런트 미러 회로에 의해, PNP 바이 폴러 트랜지스터 (95) 및 NPN 바이폴러 트랜지스터 (92) 에도 흐른다. 따라서, 이 때의 온도에 기초하여, 2 단자형 반도체 센서 장치는 PNP 바이폴러 트랜지스터 (94, 95) 에 흐르는 전류를 출력 전류 It 로서 출력한다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
외부 장치는, 출력 전류 It 를 저항 등에 흐르게 함으로써, 전압으로 변환되고, 그 전압을 센서의 측정값으로 한다.
특허문헌 1 : 일본 특허공보 소63-041013호 (도 1)
그러나, 출력 전류 It 를 수용하는 외부 장치측에서 출력 전류 It 를 수용하기 위한 저항 등의 정밀도가 낮으면, 외부 장치에서 정확하게 전압으로 변환되지 않게 된다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 외부 장치의 회로 또는 소자의 정밀도에 의존하지 않는 2 단자형 반도체 센서 장치를 제공한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 2 개의 단자로 외부 장치와 접속되는 2 단자형 반도체 센서 장치로서, 외부 장치와 공통인 접지 전위와 접속되는 제 1 외부 단자와, 외부 장치로부터 동작 전류가 입력되는 제 2 외부 단자와, 하나의 물리량을 측정하고, 물리량에 기초한 전압을 출력하는 센서 회로와, 제 1 외부 단자와 제 2 외부 단자 사이의 전압을 분압하고, 분압 전압을 출력하는 분압 회로와, 센서 회로의 출력 전압과 분압 전압을 입력하고, 그 차이에 기초하는 전압을 출력하는 차동 증폭 회로와, 차동 증폭 회로의 출력 단자가 게이트에 접속되고, 제 1 외부 단자와 제 2 외부 단자에 드레인과 소스가 접속된 출력 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 2 단자형 반도체 센서 장치로 하였다.
본 발명에서는, 상기 서술한 바와 같은 구성으로 하였으므로, 2 단자형 반도체 센서 장치의 출력 전압은, 분압 회로의 저항비 및 하나의 물리량에 기초한 전압 에 의해 결정된다. 즉, 외부 장치의 입력 단자의 회로 또는 소자의 정밀도에 영향을 받지 않는 고정밀한 2 단자형 반도체 센서 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 2 단자형 반도체 센서 장치를, 반도체 온도 센서를 예로 들어, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 2 단자형 반도체 센서 장치를 나타내는 회로도이다.
2 단자형 반도체 센서 장치는, 정전류 회로 (10), 온도 검출 회로 (20), 저항 (30, 40), 차동 증폭 회로 (50) 및 출력 트랜지스터 (60) 를 구비한다. 또, 2 단자형 반도체 센서 장치는, 외부 단자 (61, 62) 를 구비한다.
정전류 회로 (10) 는, 정전류원 (11) 및 PMOS 트랜지스터 (12, 13) 를 갖는다. 온도 검출 회로 (20) 는, PNP 바이폴러 트랜지스터 (21) 를 갖는다.
정전류 회로 (10) 는, 외부 단자 (62) 와 외부 단자 (61) 사이에 형성되고, 출력 단자가 차동 증폭 회로 (50) 의 반전 입력 단자에 접속된다. 온도 검출 회로 (20) 는, 차동 증폭 회로 (50) 의 반전 입력 단자와 외부 단자 (61) 사이에 형성된다. 저항 (30) 은, 일단 (一端) 이 외부 단자 (62) 에 접속되고, 타단이 차동 증폭 회로 (50) 의 비반전 입력 단자에 접속된다. 저항 (40) 은, 일단이 차동 증폭 회로 (50) 의 비반전 입력 단자에 접속되고, 타단이 외부 단자 (61) 에 접속된다. 차동 증폭 회로 (50) 는, 외부 단자 (62) 와 외부 단자 (61) 사이에 형성된다. 출력 트랜지스터 (60) 는, 게이트가 차동 증폭 회로 (50) 의 출력 단자에 접속되고, 소스가 외부 단자 (61) 에 접속되고, 드레인이 외부 단자 (62) 에 접속된다. 외부 단자 (62) 는, 외부 단자 (72) 에 접속된다. 외부 단자 (61) 는, 외부 단자 (71) 에 접속된다.
정전류원 (11) 은, PMOS 트랜지스터 (12) 의 드레인과 외부 단자 (61) 사이에 형성된다. PMOS 트랜지스터 (12) 는, 게이트가 드레인에 접속되고, 소스가 외부 단자 (62) 에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (13) 는, 게이트가 PMOS 트랜지스터 (12) 의 드레인에 접속되고, 소스가 외부 단자 (62) 에 접속되고, 드레인이 정전류 회로 (10) 의 출력 단자에 접속된다. PNP 바이폴러 트랜지스터 (21) 는, 베이스 및 콜렉터가 외부 단자 (61) 에 접속되고, 에미터가 온도 검출 회로 (20) 의 출력 단자에 접속된다.
외부 단자 (62) 는, 출력 전압 VOUT 를 출력한다. 외부 단자 (61) 에는, 접지 전압 VSS 가 입력된다. 정전류 회로 (10) 는, 정전류를 공급한다. 구체적으로는, PM0S 트랜지스터 (12, 13) 로 이루어지는 커런트 미러 회로가, 정전류원 (11) 의 전류에 기초하여 정전류를 공급한다. 온도 검출 회로 (20) 는, 정전류 및 온도에 기초하여, 온도 전압 Vbe 를 출력한다. 구체적으로는, 온도 검출 회로 (20) 의 PNP 바이폴러 트랜지스터 (21) 는 부 (負) 의 온도 계수를 가지며, 온도가 높아지면 에미터 전압이 낮아지고, 온도가 낮아지면 에미터 전압이 높아진다. 저항 (30) 및 저항 (40) 으로 이루어지는 분압 회로는, 출력 전압 VOUT 가 입력되어 분압되고, 분압 전압 Vfb 를 출력한다. 차동 증폭 회로 (50) 는, 온도 전압 Vbe 와 분압 전압 Vfb 를 비교하여, 온도 전압 Vbe 와 분압 전압 Vfb 가 동일해지도록 출력 트랜지스터 (60) 를 제어한다. 출력 트랜지스터 (60) 는, 출력 전압 VOUT 를 출력한다. 또, 출력 트랜지스터 (60) 는, NMOS 트랜지스터이다.
또, PMOS 트랜지스터 (12) 와 PMOS 트랜지스터 (13) 의 드라이브 능력비는, 1 : 1 이다. 저항 (30) 및 저항 (40) 으로 이루어지는 분압 회로의 저항비는, N : 1 이다.
본 발명의 2 단자형 반도체 센서 장치는, 상기 서술한 바와 같은 구성으로 하였으므로, 외부 단자에 접속되는 외부 장치는 이하와 같이 구성된다.
2 단자형 반도체 센서 장치와 외부 장치는, 외부 단자 (61 과 71), 외부 단자 (62 와 72) 에 의해 접속된다. 외부 장치의 외부 단자 (72) 는, 정전류원 (70) 을 통하여 전원 VDD 와 접속되고, 외부 단자 (71) 는 접지 전압 VSS 와 접속된다.
외부 장치의 외부 단자 (72) 는, 2 단자형 반도체 센서 장치에 동작 전류를 공급함과 함께, 2 단자형 반도체 센서 장치의 출력 전압 VOUT 를 입력한다. 따라서, 정전류원 (70) 은, 2 단자형 반도체 센서 장치의 최대 동작 전류 이상의 전류를 공급할 필요가 있다.
다음으로, 2 단자형 반도체 센서 장치의 동작에 대하여 설명한다.
온도가 높아지면, 온도 전압 Vbe 가 낮아진다. 온도 전압 Vbe 가 분압 전압 Vfb 보다 낮아지면, 차동 증폭 회로 (50) 의 출력 전압은 높아져 간다. 따라서, 출력 트랜지스터 (60) 는 온되고, 출력 전압 VOUT 가 낮아져 간다. 여기에서의 출력 전압 VOUT 의 저하는 온도 전압 Vbe 의 저하와 정합된다. 요컨 대, 차동 증폭 회로 (50) 의 출력 전압은 출력 전압 VOUT 를 통하여 온도 전압 Vbe 로 귀환한다. 또한, 출력 전압 VOUT 는 저항 (30) 및 저항 (40) 에 의해 분압되어 분압 전압 Vfb 가 되고, 차동 증폭 회로 (50) 의 비반전 입력 단자와 반전 입력 단자는 이미저너리 쇼트되기 때문에, 분압 전압 Vfb 는 온도 전압 Vbe 와 거의 동일하다. 따라서, 출력 전압 VOUT 는
VOUT = N × Vbe
에 의해 산출된다. 상기 식으로부터 온도에 기초한 출력 전압 VOUT 는, 외부 장치의 정전류원 (70) 의 정전류 및 2 단자형 반도체 센서 장치의 출력 트랜지스터 (60) 의 전류에 기초하지 않고, 2 단자형 반도체 센서 장치의 저항 (30) 및 저항 (40) 으로 이루어지는 분압 회로의 저항비 및 온도 전압 Vbe 에 기초한다. 이 온도에 근거한 출력 전압 V0UT 는, 외부 장치에서 사용된다.
온도가 낮아지면, 온도 전압 Vbe 가 높아진다. 온도 전압 Vbe 가 분압 전압 Vfb 보다 높아지면, 차동 증폭 회로 (50) 의 출력 전압은 낮아져 간다. 따라서, 출력 트랜지스터 (60) 는 오프되고, 출력 전압 VOUT 가 높아져 간다.
이와 같이 하면, 온도에 기초한 2 단자형 반도체 센서 장치의 출력 전압 VOUT 는, 외부 장치의 정전류원 (70) 의 정전류 및 2 단자형 반도체 센서 장치의 출력 트랜지스터 (60) 의 전류에 기초하지 않고, 2 단자형 반도체 센서 장치의 저항 (30) 및 저항 (40) 으로 이루어지는 분압 회로의 저항비 및 온도 전압 Vbe 에 기초한다. 따라서, 출력 전압 VOUT 를 수용하는 외부 장치의 정전류원 (70) 의 정전류의 정밀도는 낮아도 된다. 따라서, 외부 장치의 회로나 소자의 정밀도에 영향을 받지 않는, 고정밀한 2 단자형 반도체 센서 장치를 제공할 수 있다.
또한, 온도 검출 회로 (20) 는, 도 1 에서는, 베이스 및 콜렉터가 외부 단자 (61) 에 접속되고, 에미터가 온도 검출 회로 (20) 의 출력 단자에 접속되는 PNP 바이폴러 트랜지스터 (21) 를 갖고 있다. 그러나, 온도 검출 회로 (20) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 베이스 및 콜렉터가 외부 단자 (61) 에 접속되는 PNP 바이폴러 트랜지스터 (21), 베이스가 PNP 바이폴러 트랜지스터 (21) 의 에미터에 접속되고, 콜렉터가 외부 단자 (61) 에 접속되는 PNP 바이폴러 트랜지스터 (22), 및 베이스가 PNP 바이폴러 트랜지스터 (22) 의 에미터에 접속되고, 에미터가 온도 검출 회로 (20) 의 출력 단자에 접속되고, 콜렉터가 외부 단자 (61) 에 접속되는 PNP 바이폴러 트랜지스터 (23) 를 가져도 된다. 이와 같이 하면, PNP 바이폴러 트랜지스터가 1 개에서 3 개가 되므로, 그 만큼 온도 전압 Vbe 가 높아지고, 출력 전압 VOUT 도 높아진다.
또, 도 2 에서는, 정전류가 PNP 바이폴러 트랜지스터 (23) 의 에미터에만 공급되고 있다. 그러나, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 정전류가 PNP 바이폴러 트랜지스터 (21 ∼ 23) 의 에미터에 각각 공급되어도 된다. 이와 같이 하면, PNP 바이폴러 트랜지스터 (21 ∼ 23) 에 흐르는 전류가 조정될 수 있어, 예를 들어, 이들의 전류가 동일해질 수 있다.
또, 도 1 에서는, 차동 증폭 회로 (50) 는, 비반전 입력 단자에 온도 전압 Vbe 가 입력되고, 반전 입력 단자에 분압 전압 Vfb 가 입력되고, 출력 전압이 NMOS 트랜지스터의 게이트에 출력되고 있다. 그러나, 도시하지 않지만, 차동 증폭 회로 (50) 는, 비반전 입력 단자에 분압 전압 Vfb 가 입력되고, 반전 입력 단자에 온도 전압 Vbe 가 입력되고, 출력 전압이 PM0S 트랜지스터의 게이트에 출력되어도 된다.
도 4 는, 다른 온도 센서 회로를 구비한 2 단자형 반도체 센서 장치를 나타내는 회로도이다.
도 4 의 2 단자형 반도체 센서 장치는, 온도 검출 회로 (20a) 와, 저항 (30, 40), 차동 증폭 회로 (50) 및 출력 트랜지스터 (60) 를 구비한다. 온도 검출 회로 (20a) 는, PMOS 트랜지스터 (16 ∼ 18), PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25), 저항 (27, 28) 및 차동 증폭 회로 (19) 를 갖고 있다.
온도 검출 회로 (20a) 는, 외부 단자 (62) 와 외부 단자 (61) 사이에 형성되고, 출력 단자가 차동 증폭 회로 (50) 의 반전 입력 단자에 접속된다. 차동 증폭 회로 (19) 는, 외부 단자 (62) 와 외부 단자 (61) 사이에 형성되고, 비반전 입력 단자를 PMOS 트랜지스터 (16) 의 드레인과 저항 (27) 의 일단의 접속점에 접속하고, 반전 입력 단자가 PMOS 트랜지스터 (17) 의 드레인과 PNP 바이폴러 트랜지스터 (25) 의 에미터의 접속점에 접속되고, 출력 단자가 PMOS 트랜지스터 (16 ∼ 18) 의 게이트에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (16, 17) 는, 소스가 외부 단자 (62) 에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (18) 는, 소스가 외부 단자 (62) 에 접속되고, 드레인이 온도 검출 회로 (20a) 의 출력 단자에 접속된다. 저항 (27) 은, PMOS 트랜지스터 (16) 의 드레인과 PNP 바이폴러 트랜지스터 (24) 의 에미터 사이에 형성된다. 저항 (28) 은, 온도 검출 회로 (20a) 의 출력 단자와 외부 단자 (61) 사이에 형성된다. PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 는, 베이스 및 콜렉터가 외부 단자 (61) 에 접속된다.
온도 검출 회로 (20a) 는, 온도에 기초하여, 온도 전압 Vt 를 출력한다. 구체적으로는, 온도 검출 회로 (20a) 의 PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 는 부의 온도 계수를 가지며, 온도가 높아지면 에미터 전압이 낮아지고, 온도가 낮아지면 에미터 전압이 높아진다.
저항 (27) 은, PNP 바이폴러 트랜지스터 (24) 와 PNP 바이폴러 트랜지스터 (25) 의 에미터 전압의 차분 전압 ΔVbe 를 발생시킨다. 저항 (28) 은, 차분 전압 ΔVbe 에 기초하여, 온도 전압 Vt 를 발생시킨다. PMOS 트랜지스터 (16 ∼ 18) 의 커런트 미러 회로는, 입력 단자의 전압 (차동 증폭 회로 (19) 의 출력 전압) 에 기초하여, 제 1 출력 단자로부터 저항 (27) 및 PNP 바이폴러 트랜지스터 (24) 에 전류를 출력하고, 제 2 출력 단자로부터 PNP 바이폴러 트랜지스터 (25) 에 전류를 출력하고, 제 3 출력 단자로부터 저항 (28) 에 전류를 출력한다. 차동 증폭 회로 (19) 는, 커런트 미러 회로의 제 1 출력 단자의 전압과 제 2 출력 단자의 전압 (저항 (27) 의 일단의 전압 V3 과 에미터 전압 V2) 이 동일해지도록 커런트 미러 회로의 입력 단자의 전압을 제어한다.
또, PMOS 트랜지스터 (16) 와 PMOS 트랜지스터 (17) 의 드라이브 능력비는, 1 : 1 이다. PNP 바이폴러 트랜지스터 (24) 와 PNP 바이폴러 트랜지스터 (25) 의 에미터 면적비는, M : 1 이다 (M ＞ 1). 따라서, PNP 바이폴러 트랜지스터 (24) 의 온도 계수는, PNP 바이폴러 트랜지스터 (25) 의 온도 계수보다 크다. 저항 (27, 28) 은, 동일한 종류의 재료로 구성되고, 마스크 레이아웃상 근접하여 배치되므로, 거의 동일한 제조 편차 및 온도 특성을 갖는다.
다음으로, 도 4 의 2 단자형 반도체 센서 장치의 동작에 대하여 설명한다. 도 5 는, 온도에 기초한 에미터 전압 및 에미터 전류를 나타내는 도면이다.
온도가 높아지면 PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 의 에미터 전압 V1, V2 가 낮아지고, 이들 에미터 면적비에 따라, 에미터 전압 V1 은 에미터 전압 V2 보다 한층 더 낮아진다. 그러면, 후술하지만, 차동 증폭 회로 (19) 의 동작에 의해 저항 (27) 의 일단의 전압 V3 과 에미터 전압 V2 가 동일하기 때문에, 저항 (27) 에 발생하는 차분 전압 (V3-V1=V2-V1=ΔVbe) 이 높아지고, 저항 (27) 에 흐르는 전류가 많아진다. 여기에서, 온도가 높아지면, 차분 전압 ΔVbe 도 높아지므로, 차분 전압 ΔVbe 는 정 (正) 의 온도 계수를 갖는다. 또, 온도가 높아지면, 저항 (27) 에 흐르는 전류가 많아지므로, 이 전류는 정의 온도 계수를 갖는다. 이 전류는, PMOS 트랜지스터 (16 ∼ 18) 의 커런트 미러 접속에 의해, 저항 (28) 에 흐른다. 또한, 저항 (27, 28) 은 거의 동일한 제조 편차 및 온도 특성을 가지므로, 저항 (28) 에 흐르는 전류는 저항 (27, 28) 의 제조 편차 및 온도 특성의 영향을 거의 받지 않는다. 따라서, 저항 (28) 에 차분 전압 ΔVbe 에 기초한 온도 전압 Vt 가 발생한다. 이 온도 전압 Vt 는 정의 온도 계수를 갖고, 온도가 높아지면, 온도 전압 Vt 도 높아진다. 온도 전압 Vt 가 분압 전압 Vfb 보다 높아지면, 차동 증폭 회로 (50) 의 출력 전압은 낮아져 간다. 따라서, 출력 트랜지스터 (60) 는 오프되고, 출력 전압 VOUT 가 높아져 간다. 여기에서의 출력 전압 VOUT 의 상승은 온도 전압 Vt 의 상승과 정합된다. 즉, 차동 증폭 회로 (50) 의 출력 전압은 출력 전압 VOUT 를 통하여 온도 전압 Vt 로 귀환한다. 또한, 출력 전압 VOUT 는 저항 (30) 및 저항 (40) 에 의해 분압되어 분압 전압 Vfb 가 되고, 차동 증폭 회로 (50) 의 비반전 입력 단자와 반전 입력 단자는 이미저너리 쇼트되기 때문에, 분압 전압 Vfb 는 온도 전압 Vt 와 거의 동등하다. 따라서, 출력 전압 VOUT 는
VOUT = N × Vt
에 의해 산출된다.
도 5 에 있어서, 저항 (27) 에 의해, 전압 V3 에 대한 PNP 바이폴러 트랜지스터 (24) 의 에미터 전류의 기울기는, 에미터 전압 V2 에 대한 PNP 바이폴러 트랜지스터 (25) 의 에미터 전류의 기울기보다 작다. 온도가 높아지면, 이들 에미터 면적비에 따라 PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 의 에미터 전류가 증가되기 때문에, 양자의 기울기는 매우 급준해진다. 또, 온도가 높아지면, 이들 에미터 면적비에 따라 이들 에미터 전류가 흐르기 쉬워지기 때문에, 전압 V3 및 에미터 전압 V2 가 낮더라도, 이들 에미터 전류가 흐르기 시작한다.
도 5 의 소정 온도에 있어서, 만일 PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 의 에미터 전류가 전류 Ia 보다 적은 전류 Ib 가 되고, 만일 에미터 전압 V2 가 전압 V3 보다 높아지면, 차동 증폭 회로 (19) 의 출력 전압이 낮아지고, PMOS 트랜지스터 (16, 17) 의 드레인 전류가 많아지고, PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 의 에미터 전류도 많아져 전류 Ia 에 가까워진다. 또, 만일 PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 의 에미터 전류가 전류 Ia 보다 많은 전류 Ic 가 되면, PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 의 에미터 전류도 적어져 전류 Ia 에 가까워진다. 요컨대, PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 의 에미터 전류는, 에미터 전압 V2 와 전압 V3 이 동일한 때의 전류 Ia 에서 안정되게 된다. 요컨대, 에미터 전압 V2 와 전압 V3 은 동일해진다.
이 소정 온도보다 온도가 높아지면, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 에미터 전압 V2 및 전압 V3 이 낮더라도, PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 의 에미터 전류가 많아진다. 즉, 차분 전압 ΔVbe 가 높아지면, 에미터 전압 V2 및 전압 V3 이 낮아지고, PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 의 에미터 전류가 많아진다. 또, 이 소정 온도보다 온도가 낮아지면, 에미터 전압 V2 및 전압 V3 이 높더라도, PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 의 에미터 전류가 적어진다. 요컨대, 차분 전압 ΔVbe 가 낮아지면, 에미터 전압 V2 및 전압 V3 이 높아지고, PNP 바이폴러 트랜지스터 (24, 25) 의 에미터 전류가 적어진다.
온도가 낮아지면, 온도 전압 Vt 가 낮아진다. 온도 전압 Vt 가 분압 전압 Vfb 보다 낮아지면, 차동 증폭 회로 (50) 의 출력 전압은 높아진다. 따라서, 출력 트랜지스터 (60) 는 온되고, 출력 전압 VOUT 가 낮아진다.
도 1 은 본 발명의 2 단자형 반도체 센서 장치를 나타내는 회로도이다.
도 2 는 그 밖의 온도 센서 회로를 구비한 2 단자형 반도체 센서 장치를 나타내는 회로도이다.
도 3 은 그 밖의 온도 센서 회로를 구비한 2 단자형 반도체 센서 장치를 나타내는 회로도이다.
도 4 는 그 밖의 온도 센서 회로를 구비한 2 단자형 반도체 센서 장치를 나타내는 회로도이다.
도 5 는 온도에 기초한 에미터 전압 및 에미터 전류를 나타내는 도면이다.
도 6 은 종래의 2 단자형 반도체 온도 센서 장치를 나타내는 회로도이다. ※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 정전류 회로
11, 70 : 정전류원
20 : 온도 검출 회로
50 : 차동 증폭 회로
60 : 출력 트랜지스터
61, 62 : 외부 단자

Claims (6)

  1. 2 개의 단자로 외부 장치와 접속되는 2 단자형 반도체 센서 장치로서,
    상기 외부 장치와 공통인 접지 전위와 접속되는 제 1 외부 단자와,
    상기 외부 장치로부터 동작 전류가 입력되는 제 2 외부 단자와,
    하나의 물리량을 측정하고, 상기 물리량에 기초한 전압을 출력하는 센서 회로와,
    상기 제 1 외부 단자와 상기 제 2 외부 단자 사이의 전압을 분압하고, 분압 전압을 출력하는 분압 회로와,
    상기 센서 회로의 출력 전압과 상기 분압 전압을 입력하고, 그 차이에 기초하는 전압을 출력하는 차동 증폭 회로와,
    상기 차동 증폭 회로의 출력 단자가 게이트에 접속되고, 상기 제 1 외부 단자와 상기 제 2 외부 단자에 드레인과 소스가 접속된 출력 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 2 단자형 반도체 센서 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 물리량은 온도인 것을 특징으로 하는 2 단자형 반도체 센서 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 회로는,
    정전류를 공급하는 정전류 회로와,
    상기 정전류가 공급되고, 온도에 기초한 전압을 출력하는 온도 검출 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 2 단자형 반도체 센서 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 온도 검출 회로는,
    베이스 및 콜렉터가 상기 제 1 외부 단자에 접속되고, 에미터가 상기 센서 회로의 출력 단자에 접속되는 바이폴러 트랜지스터를 갖는 것을 특징으로 하는 2 단자형 반도체 센서 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 온도 검출 회로는,
    베이스 및 콜렉터가 상기 제 1 외부 단자에 접속되는 제 1 바이폴러 트랜지스터와,
    베이스가 상기 제 1 바이폴러 트랜지스터의 에미터에 접속되고, 콜렉터가 상기 제 1 외부 단자에 접속되는 제 2 바이폴러 트랜지스터와,
    베이스가 상기 제 2 바이폴러 트랜지스터의 에미터에 접속되고, 에미터가 상기 온도 검출 회로의 출력 단자에 접속되고, 콜렉터가 상기 제 1 외부 단자에 접속되는 제 3 바이폴러 트랜지스터를 갖는 것을 특징으로 하는 2 단자형 반도체 센서 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 온도 검출 회로는,
    베이스 및 콜렉터가 상기 제 1 외부 단자에 접속되는 제 1 바이폴러 트랜지스터와,
    베이스 및 콜렉터가 상기 제 1 외부 단자에 접속되는 제 2 바이폴러 트랜지스터와,
    일방의 단자가 상기 제 1 바이폴러 트랜지스터의 에미터에 접속된 제 1 저항과,
    상기 제 1 저항 타방의 단자와 상기 제 2 바이폴러 트랜지스터의 에미터가 입력 단자에 접속된 차동 증폭 회로와,
    상기 차동 증폭 회로의 출력 단자의 전압에 기초한 전류를 복수의 출력 단자로부터 출력하는 커런트 미러 회로와,
    일방의 단자를 상기 제 1 외부 단자에 접속한 제 2 저항을 구비하고,
    상기 커런트 미러 회로의 제 1 출력 단자로부터 상기 제 1 저항 및 상기 제 1 바이폴러 트랜지스터에 전류를 출력하고, 제 2 출력 단자로부터 상기 제 2 바이폴러 트랜지스터에 전류를 출력하고, 제 3 출력 단자로부터 상기 제 2 저항에 전류를 출력하고,
    상기 제 2 저항의 타방의 단자를 센서 회로의 출력 단자로 하는 것을 특징으 로 하는 2 단자형 반도체 센서 장치.
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