TWI828738B - 定電流電路 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種製造成本低、且於高電壓電路中具有良好的電流特性的定電流電路。將所述定電流電路設為如下的構成：包括在第一端子與第二端子之間串聯連接的高耐壓的空乏型NMOS電晶體與低耐壓的空乏型NMOS電晶體，低耐壓的空乏型NMOS電晶體包含經串聯連接的第一空乏型NMOS電晶體與第二空乏型NMOS電晶體，高耐壓的空乏型NMOS電晶體的閘極連接於第一空乏型NMOS電晶體與第二空乏型NMOS電晶體的連接點。

Description

定電流電路
本發明是有關於一種定電流電路。
定電流電路被要求於高電壓電路中亦具有良好的電流特性。
圖3中所示的先前的定電流電路300包含低耐壓的空乏型的N通道金氧半導體(N-channel Metal Oxide Semiconductor，NMOS)電晶體30、及高耐壓的空乏型的NMOS電晶體31。
NMOS電晶體30的源極及閘極與端子N2連接，汲極與NMOS電晶體31的源極連接。NMOS電晶體31的閘極與端子N2連接，汲極與端子N1連接。
定電流電路300由於NMOS電晶體30的汲極‧源極間電壓被限制成NMOS電晶體31的臨限值電壓的絕對值以下，因此可減少由NMOS電晶體30的通道長度調變效應所引起的電流的變動，而可獲得穩定的定電流(例如，參照專利文獻1)。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2005-222301號公報
但是，先前的定電流電路300為了作為定電流電路進行運作，高耐壓的NMOS電晶體31的臨限值電壓的絕對值必須較低耐壓的NMOS電晶體30的臨限值電壓的絕對值大。即，由於高耐壓的NMOS電晶體31的臨限值電壓存在制約，因此於為與同樣的高耐壓的NMOS電晶體不同的臨限值電壓的情況下，需要設置臨限值電壓不同的高耐壓的NMOS電晶體的製程。因此，先前的定電流電路300存在製造成本變高這一課題。
本發明是為了解決所述課題而成者，其目的在於提供一種製造成本低、且於高電壓電路中具有良好的電流特性的定電流電路。
本發明的定電流電路包括：高耐壓的空乏型NMOS電晶體，汲極與第一端子連接；以及低耐壓的空乏型NMOS電晶體，汲極與所述高耐壓的空乏型NMOS電晶體的源極連接，源極與第二端子連接；其中，所述低耐壓的空乏型NMOS電晶體具有經串聯連接的低耐壓的第一空乏型NMOS電晶體與低耐壓的第二空乏型NMOS電晶體，且所述高耐壓的空乏型NMOS電晶體的閘極連接於所述第一空乏型NMOS電晶體與所述第二空乏型NMOS電晶體的連接點。
本發明的定電流電路將高耐壓的空乏型NMOS電晶體 的閘極連接於低耐壓的第一空乏型NMOS電晶體與低耐壓的第二空乏型NMOS電晶體的連接點，藉此可使高耐壓的空乏型NMOS電晶體的閘極電壓變高。因此，可大幅度地減少用於低耐壓的空乏型NMOS電晶體進行飽和運作的高耐壓的空乏型NMOS電晶體的臨限值電壓的限定條件，可降低製造成本。
10、11:低耐壓的空乏型NMOS電晶體
12:高耐壓的空乏型NMOS電晶體
30、31:NMOS電晶體
100、200、300:定電流電路
N1、N2、N3:端子
圖1是表示本發明的實施方式的定電流電路的電路圖。
圖2是表示本實施方式的定電流電路的另一例的電路圖。
圖3是表示先前的定電流電路的電路圖。
以下，一面參照圖式一面對本發明的實施方式進行說明。
圖1是表示作為本發明的實施方式的定電流電路的一例的定電流電路100的電路圖。定電流電路100包括：低耐壓的空乏型的NMOS電晶體10、低耐壓的NMOS電晶體11；及高耐壓的空乏型的NMOS電晶體12。
NMOS電晶體10的源極及閘極與端子N2連接，汲極與NMOS電晶體11的源極連接。NMOS電晶體11的閘極與端子N2連接，汲極與NMOS電晶體12的源極連接。NMOS電晶體12的閘極連接於NMOS電晶體10的汲極及NMOS電晶體11的源極，即NMOS電晶體10與NMOS電晶體11的連接點，汲極與端子 N1連接。如此，於定電流電路100中，低耐壓的空乏型的NMOS電晶體具有NMOS電晶體10、NMOS電晶體11，藉由將NMOS電晶體10、NMOS電晶體11串聯連接來構成。
於定電流電路100中，為了NMOS電晶體11進行飽和運作，必須滿足式(1)。
VD11-VN2>VG11-VN2-VTH10＿11…(1)
此處，VD11是NMOS電晶體11的汲極電壓，VN2是端子N2的電壓，VG11是NMOS電晶體11的閘極電壓，VTH10＿11是將NMOS電晶體10與NMOS電晶體11作為一個NMOS電晶體時的臨限值電壓。
另外，NMOS電晶體11的汲極電壓VD11由式(2)表示。
VD11-VN2=VG12-VN2-VTH12…(2)
此處，VG12是NMOS電晶體12的閘極電壓，VTH12是NMOS電晶體12的臨限值電壓。
NMOS電晶體11的閘極與端子N2連接，因此根據式(1)與式(2)獲得式(3)。
VG12-VN2>VTH12-VTH10＿11…(3)
由於將定電流電路100設為自NMOS電晶體10的汲極取得NMOS電晶體12的閘極電壓VG12的構成，因此例如即便臨限值電壓VTH12較臨限值電壓VTH10＿11高，亦可滿足式(3)。因此，由於滿足式(1)，因此可使NMOS電晶體11進行飽和運作。
如以上所說明般，將定電流電路100設為如下的構成：將低耐壓的NMOS電晶體分割成NMOS電晶體10與NMOS電晶體11，自NMOS電晶體10與NMOS電晶體11的連接點取得高耐壓的NMOS電晶體12的閘極電壓。包含所述構成的定電流電路100藉由調整NMOS電晶體10的汲極電壓，而可調整NMOS電晶體12的閘極電壓VG12，因此不需要設置臨限值電壓不同的高耐壓的NMOS電晶體的製程，能夠進行調整以滿足用於NMOS電晶體11進行飽和運作的NMOS電晶體12的臨限值電壓的限定條件。因此，於定電流電路100中，大幅度地緩和用於NMOS電晶體11進行飽和運作的NMOS電晶體12的臨限值電壓的限定條件。另外，於定電流電路100中，不需要設置臨限值電壓不同的高耐壓的NMOS電晶體的製程，因此可減少定電流電路100的製造成本。
再者，在NMOS電晶體11的飽和運作因臨限值電壓VTH12與臨限值電壓VTH10＿11的關係而嚴格的情況下，亦可增加低耐壓的NMOS電晶體的分割數而自更高的電壓取得NMOS電晶體12的閘極電壓。另外，亦可於低耐壓的NMOS電晶體的L長度中使NMOS電晶體10的比相對於NMOS電晶體11變大。
圖2是表示作為本實施方式的定電流電路的另一例的定電流電路200的電路圖。定電流電路200相對於定電流電路100，在將低耐壓的NMOS電晶體的閘極與第三端子N3連接這一方面上不同，其他方面實質上相同。即，定電流電路200對低耐壓的 NMOS電晶體的閘極施加與源極不同的電壓。
本實施方式的定電流電路200根據式(1)與式(2)獲得式(4)。
VG12>VG11+VTH12-VTH10＿11…(4)
於此情況下，與定電流電路100相比，僅電壓VG11的條件變得嚴格，但可藉由自更高的電壓取得NMOS電晶體12的閘極電壓來應對。即，可不變更高耐壓的NMOS電晶體的臨限值電壓，而使低耐壓的NMOS電晶體進行飽和運作。
以上，對本發明的實施方式進行了說明，但本發明並不限定於所述實施方式，可於不脫離本發明的主旨的範圍內進行各種變更。
10、11:低耐壓的空乏型NMOS電晶體
12:高耐壓的空乏型NMOS電晶體
100:定電流電路
N1、N2:端子

Claims (1)

  1. 一種定電流電路，包括：高耐壓的空乏型N通道金氧半導體電晶體，汲極與第一端子連接；以及低耐壓的空乏型N通道金氧半導體電晶體，汲極與所述高耐壓的空乏型N通道金氧半導體電晶體的源極連接，源極與第二端子連接；其特徵在於，所述低耐壓的空乏型N通道金氧半導體電晶體具有經串聯連接的低耐壓的第一空乏型N通道金氧半導體電晶體與低耐壓的第二空乏型N通道金氧半導體電晶體，且所述高耐壓的空乏型N通道金氧半導體電晶體的閘極連接於所述第一空乏型N通道金氧半導體電晶體與所述第二空乏型N通道金氧半導體電晶體的連接點，其中所述第一空乏型N通道金氧半導體電晶體及所述第二空乏型N通道金氧半導體電晶體的閘極與第三端子連接，所述第一空乏型N通道金氧半導體電晶體的汲極耦接所述第二空乏型N通道金氧半導體電晶體的源極，所述第一空乏型N通道金氧半導體電晶體的源極耦接所述第二端子，所述第二空乏型N通道金氧半導體電晶體的汲極耦接所述高耐壓的空乏型N通道金氧半導體電晶體的源極，所述第一空乏型N通道金氧半導體電晶體及所述第二空乏型N通道金氧半導體電晶體的閘極被施加與所述第一空乏型N通道金氧半導體電晶體的源極不同的電壓，通過調整所述第一空乏型N通道金氧半導體電晶體的 閘極及源極的電壓，使所述低耐壓的空乏型N通道金氧半導體電晶體進行飽和運作。
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