WO2003076886A1 - Appareil electronique avec dispositif semi-conducteur et sonde thermometrique - Google Patents

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transistors
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Inventor
Takatsugu Wachi
Akira Nakamura
Original Assignee
Rohm Co., Ltd.
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/4508—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using bipolar transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45085—Long tailed pairs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions

Definitions

  • the present invention relates to a temperature sensor, and more particularly to an IC temperature sensor utilizing a phenomenon that a voltage between a pace and an emitter of a bipolar transistor changes almost linearly according to an ambient temperature.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional example of an IC temperature sensor.
  • the IC temperature sensor la shown in this figure has two npn-type transistors Ql and Q2 (here, an area ratio of 1:10) having different emitter areas.
  • the collectors of the transistors Q 1 and Q 2 are connected to a power supply line via constant current sources I I and I 2, respectively. Constant currents i cl and i c 2 are supplied to both collectors.
  • the collector of the transistor Q1 is also connected to the base of the npn transistor Q4.
  • the emitters of the transistors Ql and Q2 are connected to each other, and the connection node is connected to the ground via the constant current source I3.
  • the base of transistor Q1 is connected to the emitter of transistor Q4 while also being connected to one end of resistor R1.
  • the base of the transistor Q2 is connected to the other end of the resistor R1 and also to the ground via the resistor R2.
  • the collector of transistor Q4 is connected to the power supply line.
  • the IC temperature sensor 1a shown in the figure has a configuration in which the base of the transistor Q1 is used as an output terminal Tout and an output voltage Vout is obtained from the output terminal Tout. Therefore, the output voltage Vout is a value represented by the following equation (1).
  • V out ⁇ ⁇ ⁇ . VF ...
  • AVF VBE1-VBE2
  • k is the Boltzmann constant
  • T is the ambient temperature (absolute temperature)
  • q is the charge of electrons
  • ic 1 and ic 2 are the collector currents of transistors Ql and Q2
  • VC E 1 VC E2 represents the voltage between the collector and the emitter of the transistors Ql and Q2
  • VA represents the Early voltage of the transistors Ql and Q2
  • IS represents the leakage current of the transistors Ql and Q2.
  • the difference voltage AVF between the base-emitter voltages VBE1 and VBE2 of the two transistors Ql and Q2 having different emitter current densities is equal to the surrounding voltage.
  • the value changes according to the temperature T.
  • the output voltage Vout of the IC temperature sensor 1a also changes in accordance with the ambient temperature T.
  • FIG. 3 is a correlation diagram showing the dependence of the difference voltage AVF (or the output voltage Vout) on the ambient temperature T.
  • the abscissa of this figure indicates the ambient temperature T, and the ordinate indicates the difference voltage ⁇ V F (or the output voltage V 0 u t). If the collector currents ic 1 and ic 2 of the transistors Q l and Q 2 and the collector-emitter voltages VCE 1 and VCE 2 are equal to each other, the difference voltage AVF is expressed by the following equation (3). Thus, the ideal fluctuation value is proportional to the ambient temperature T (broken line in the figure).
  • the ambient temperature T can be detected with a certain degree of accuracy based on the output voltage Vout obtained at the output terminal Tout. Can be Therefore, it can be applied as temperature detecting means for various devices.
  • the manner of variation of the current flowing through the collectors of the transistors Q1 and Q2 is different between the transistors Q1 and Q2. Since the collector current ratio ic 1 ic 2 and the collector-emitter voltage ratio VCE 1 / VCE 2 vary according to the ambient temperature T and cause an error, as shown by the solid line in FIG.
  • the IC temperature sensor 1a having the above configuration is used for electronic devices that need to detect the ambient temperature with high accuracy and high linearity (for example, a hard disk drive or a DVD drive installed in a car navigation system). In some cases, it was inappropriate as a temperature sensor for use in control devices and drive devices. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a temperature sensor capable of detecting an ambient temperature with high accuracy and high linearity.
  • a temperature sensor includes two transistors having different emitter current densities, and a difference between a voltage between a base and an emitter of both transistors fluctuates according to a temperature. Feedback for controlling the collector voltage of both transistors and the current or the emitter current so that the collector voltages of both transistors fluctuate with similar temperature characteristics.
  • the circuit is provided.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an IC temperature sensor according to the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional example of an IC temperature sensor.
  • FIG. 3 is a correlation diagram showing a dependence characteristic of the difference voltage ⁇ V F with respect to the ambient temperature T.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an IC temperature sensor according to the present invention.
  • the IC temperature sensor 1 according to the embodiment has, in addition to the conventional configuration shown in FIG. 2, the transistors Ql and Q2 so that the collector voltages VA and VB of the transistors Ql and Q2 fluctuate with similar temperature characteristics.
  • the configuration is such that a feedback circuit REV 1 for controlling the collector voltages VA, VB and the emitter current ie is provided. Therefore, the same parts as those of the conventional IC temperature sensor 1a are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2 and the description thereof is omitted.
  • the configuration and the configuration of the feedback circuit REV 1 which is a characteristic part of the present embodiment will be described. ⁇ I will explain the operation with emphasis.
  • the feedback circuit REV 1 of the present embodiment includes an npn-type transistor Q5 provided corresponding to the transistor Q4, and pnp-type transistors Q6 and Q7 forming a pair of current mirror circuits. And npn-type transistors Q8 and Q9, which also form a pair of current mirror circuits, and npn-type transistor Q10, which forms a start-up circuit that determines the operation state of the feedback circuit REV1 at power-on. And anti-R4 to R8.
  • the collector of transistor Q5 is connected to the power supply line.
  • the base of transistor Q5 is connected to the collector of transistor Q2.
  • the emitter of the transistor Q5 is connected to the emitter of the transistor Q7, and is also connected to the ground via the resistors R4 and R5.
  • the resistances R4 and R5 are resistance elements having the same resistance values as the resistances Rl and R2.
  • the emitter of the transistor Q6 is connected to the output terminal Tout.
  • the collectors of transistors Q6 and Q7 are connected to the collectors of transistors Q8 and Q9, respectively.
  • the bases of the transistors Q6 and Q7 are connected to each other, and the connection node is connected to the collector of the transistor Q6.
  • the emitters of transistors Q8 and Q9 are connected to ground via resistors R6 and R7, respectively.
  • the bases of the transistors Q8 and Q9 are connected to each other, and the connection node is connected to the collector of the transistor Q9.
  • the bases of the transistors Q8 and Q9 are also connected to the base of an npn-type transistor Q3 that forms the constant current source I3.
  • the collector of the transistor Q3 is connected to the emitters of the transistors Q1 and Q2, respectively.
  • the emitter of transistor Q3 is connected to ground via resistor R3.
  • PT / JP03 / 02810 1 5-The base of transistor Q10 is connected to the connection node between the collector and base of transistor Q6 and the collector of transistor Q8.
  • the collector of the transistor Q10 is connected to the power supply line.
  • the emitter of the transistor 10 is connected to ground via a resistor R8.
  • the current i 1 according to the collector voltage VA of the transistor Q 1 flows through the emitter of the transistor Q 6, and the collector voltage VB of the transistor Q 2 flows through the emitter of the transistor Q 7.
  • a current i 2 flows according to.
  • the collector voltage VA of the transistor Q1 fluctuates according to the ambient temperature T
  • the emitter current i1 of the transistor Q6 fluctuates, and the emitter current i1 of the transistor Q7 follows the fluctuation.
  • the operating voltage of the transistors Q9 and Q8 is determined by the fluctuation of the emitter current i2, and the emitter current ie of the transistors Ql and Q2 is determined by the transistor Q3.
  • the collector voltage VB of the transistor Q 2 and the emitter current ie of the transistors Q 1 and Q 2 are feedback controlled so that the current i 1 and the current i 2 match. (So-called common mode feedback control).
  • the collector current ratio ic1 / ic2 of the transistors Ql and Q2 and the collector-emitter voltage ratio VCE 1 / VCE 2 is less prone to errors, and therefore, it is possible to detect the ambient temperature T with high accuracy and high linearity.
  • the transistors Q 4 and Q 5, the transistors Q 6 and Q 7, the transistors Q 8 and Q 9, and the resistors R 6 and R 7 Use the same size and the same characteristics. Therefore, the collector voltage VA of the transistor Q1 is determined by the output voltage Vout and the operating voltage of the transistor Q4, and the collector voltage VB of the transistor Q2 is determined by the output voltage Vout and each of the transistors Q5, Q6, and Q7. Since it is determined by the operating voltage, the collector voltages VA and VB are both less susceptible to power supply fluctuations than in the past. Therefore, the IC temperature sensor 1 of the present embodiment can perform stable temperature detection even when different power supply voltages (for example, 3 and 5) are applied.
  • different power supply voltages for example, 3 and 5
  • the feedback circuit REV1 of the present embodiment includes a current path for flowing the emitter current of the transistor Q5 to the emitter of the transistor Q7, as well as the resistors Rl and R2 A current path is provided for flowing to the ground via the resistors R 4 and R 5 having the same resistance value as the current.
  • the resistances R1, R2 and the resistances R4, R5 are configured such that their resistance values can be adjusted by laser trimming or the like. With such a configuration, it is possible to arbitrarily adjust the dependence of the output voltage V out on the ambient temperature T even after the circuit is formed.
  • the detection error due to the fluctuation of the collector current ratio of the transistor and the collector-emitter voltage ratio is less likely to occur.
  • it is possible to detect the ambient temperature with high accuracy and high linearity. Therefore, it can be further applied as a control device or drive device for electronic devices that need to detect the ambient temperature with high accuracy and high linearity (for example, hard disk drive devices and DVD drive devices installed in car navigation systems).
  • a control device or drive device for electronic devices that need to detect the ambient temperature with high accuracy and high linearity for example, hard disk drive devices and DVD drive devices installed in car navigation systems.
  • a high-precision band gap circuit can be formed.
  • the circuit scale is relatively small and can be diverted as an analog IP, c which can be utilized in the multi-machine thermal circuit capacity IC (thermal shutdown), etc.

Description

明細書 半導体装置、 温度センサ、 及びこれを用いた電子機器 技術分野
本発明は、 温度センサに関するものであり、 特に、 バイポーラ トランジスタの ペース · エミ ッタ間電圧が周囲温度に応じてほぼ直線的に変化する現象を利用し た I C化温度センサに関するものである。 背景技術
図 2は I C化温度センサの一従来例を示す回路図である。 本図に示す I C化温 度センサ l aは、 ェミ ッタ面積の異なる 2つの n p n型トランジスタ Q l、 Q 2 (ここでは面積比 1 ： 1 0 ) を有して成り、 両トランジスタ Q l、 Q 2における ペース ' ェミッタ間電圧 V B E 1、 ¥ 8 £ 2の差電圧厶 ¥ ( = V B E 1 - V B E 2 ) に基づいて周囲温度 Tの検出を行う構成である。
トランジスタ Q 1、 Q 2のコ レクタは、 それぞれ定電流源 I I、 I 2を介して 電源ラインに接続されており、 両コレクタには定電流 i c l、 i c 2が供給され ている。 また、 トランジスタ Q 1のコ レクタは、 n p n型トランジスタ Q 4のべ ースにも接続されている。 トランジスタ Q l、 Q 2のェミッタは互いに接続され ており、 その接続ノードは、 定電流源 I 3を介してグランドに接続されている。 トランジスタ Q 1 のベースは、 トランジスタ Q 4のエミ ッタに接続される一方で 抵抗 R 1 の一端にも接続されている。 トランジスタ Q 2のベースは、 抵抗 R 1 の 他端に接続される一方で、 抵抗 R 2を介してグランドにも接続されている。 トラ ンジスタ Q 4のコレクタは、 電源ラインに接続されている。
ここで、 本図に示す I C化温度センサ 1 aは、 トランジスタ Q 1のベースを出 力端子 T o u t と し、 該出力端子 T o u tから出力電圧 V o u tを得る構成であ る。 従って、 出力電圧 V o u tは、 次の （ 1 ) 式で表される値となる。
Vout = ^±^ . VF … （
m また、 上記 （ 1 ) 式に含まれる差電圧 Δ V Fは、 ダイオード方程式に基づいて 次の （2) 式で表される形に展開される。
AVF = VBE1-VBE2
Figure imgf000004_0001
なお、 上記 （ 2 ) 式中において、 kはボルツマン定数、 Tは周囲温度 （絶対温 度） 、 qは電子の電荷量、 i c 1、 i c 2は トランジスタ Q l、 Q 2のコレクタ 電流、 VC E 1、 VC E 2は トランジスタ Q l、 Q 2のコレクタ ' ェミッタ間電 圧、 VAは トランジスタ Q l、 Q 2のアーリ電圧、 I Sはトランジスタ Q l、 Q 2のリーク電流、 をそれぞれ表している。
上記 （ 2 ) 式から分かるように、 ェミ ッタ電流密度の異なる 2つの トランジス タ Q l、 Q 2各々のベース ' ェミ ッタ間電圧 V B E 1、 VB E 2の差電圧 A V F は、 周囲温度 Tに応じた変動値となる。 また、 上記 （ 1 ) 式で表される相関関係 に基づいて、 I C化温度センサ 1 aの出力電圧 V o u t も、 周囲温度 Tに応じた 変動値となる。
図 3は周囲温度 Tに対する差電圧 AVF (或いは出力電圧 V o u t ) の依存特 性を示す相関図である。 本図の横軸は周囲温度 Tを示しており、 縦軸は差電圧 Δ V F (或いは出力電圧 V 0 u t ) を示している。 なお、 トランジスタ Q l、 Q 2 のコレクタ電流 i c 1、 i c 2及びコレクタ ' ェミ ッタ間電圧 V C E 1、 V C E 2がそれぞれ互いに等しい場合、 差電圧 AVFは、 次の （ 3 ) 式で表されるよう に、 周囲温度 Tに比例した理想変動値となる （図中破線） 。
k-T
AVF = •lnlO (3) 確かに、 上記構成から成る I C化温度センサ 1 aであれば、 出力端子 T o u t で得られた出力電圧 V o u tに基づいて、 周囲温度 Tをある程度高精度に検出す ることができる。 従って、 様々な機器の温度検出手段として適用が可能である。 しかしながら、 上記構成から成る I C化温度センサ 1 aでは、 トランジスタ Q 1 、 Q 2のコレクタに流れる電流の変動の仕方が、 トランジスタ Q 1 と Q 2 とで 異なっており、 両 卜ランジスタ Q l、 Q 2のコ レクタ電流比 i c 1 i c 2及び コレクタ · ェミ ツタ間電圧比 V C E 1 / V C E 2それぞれが周囲温度 Tに応じて 変動して誤差となるので、 図 3の実線で示すよ うに、 差電圧 A V Fが上記 （ 3 ) 式で表される理想直線から不規則に乖離してしまう といった課題を有していた。 そのため、 上記構成から成る I C化温度センサ 1 aは、 周囲温度を高精度かつ高 リニアリティに検知する必要のある電子機器 （例えば、 カーナビゲーシヨ ンシス テムに搭載されるハードディスク ドライブ装置や D V D ドライブ装置） の制御装 置や駆動装置に用いる温度センサと して不適当な場合があった。 発明の開示
本発明は、 上記の問題点に鑑み、 周囲温度を高精度 · 高リニアリティに検出す ることが可能な温度センサを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、 本発明に係る温度センサは、 ェミ ッタ電流密度の 異なる 2つの トランジスタを有して成り、 両卜ランジスタのベース ' ェミッタ間 電圧の差が温度に応じて変動することに基づいて温度検出を行う温度センサにお いて、 両トランジスタのコレクタ電圧が同様の温度特性をもって変動するよ うに 両トランジスタのコ レクタ電圧及びノまたはェミ ッタ電流を制御するための帰還 回路を設けた構成と している。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る I C化温度センサの一実施形態を示す回路図である。 図 2は、 I C化温度センサの一従来例を示す回路図である。
図 3は、 周囲温度 Tに対する差電圧 Δ V Fの依存特性を示す相関図である。 発明を実施するための最良の形態
図 1は本発明に係る I C化温度センサの一実施形態を示す回路図である。 本実 施形態の I C化温度センサ 1は、 図 2の従来構成に加えて、 トランジスタ Q l、 Q 2のコレクタ電圧 VA、 VBが同様の温度特性をもって変動するように、 トラ ンジスタ Q l、 Q 2のコレクタ電圧 VA、 VB及ぴエミ ッタ電流 i eを制御する ための帰還回路 R EV 1 を設けた構成としている。 よって、 従来の I C化温度セ ンサ 1 a と同様の部分については、 図 2 と同一符号を付すことで説明を省略し、 以下では、 本実施形態の特徴部分である帰還回路 R E V 1の構成及ぴ動作につい て重点を置いた説明を行うことにする。
本図に示す通り、 本実施形態の帰還回路 R E V 1は、 トランジスタ Q 4に対応 して設けられた n p n型トランジスタ Q 5 と、 一対のカレン トミラー回路を形成 する p n p型トランジスタ Q 6、 Q 7 と、 同じく一対のカレン トミ ラー回路を形 成する n p n型トランジスタ Q 8、 Q 9 と、 電源投入時における帰還回路 R E V 1の動作状態を決定する起動回路を形成する n p n型 トランジスタ Q 1 0と、 抵 抗 R 4〜R 8 と、 を有して成る。
トランジスタ Q 5のコ レクタは、 電源ラインに接続されている。 トランジスタ Q 5のベースは、 トランジスタ Q 2のコレクタに接続されている。 トランジスタ Q 5のェミ ッタは、 トランジスタ Q 7のェミ ッタに接続される一方、 抵抗 R 4、 R 5を介してグランドにも接続されている。 抵抗 R 4、 R 5は、 抵抗 R l、 R 2 と同一の抵抗値を有する抵抗素子である。
トランジスタ Q 6のェミ ッタは、 出力端子 T o u tに接続されている。 トラン ジスタ Q 6、 Q 7のコ レクタは、 それぞれトランジスタ Q 8、 Q 9のコレクタに 接続されている。 トランジスタ Q 6、 Q 7のベースは、 互いに接続されており、 その接続ノー ドは、 トランジスタ Q 6のコレクタに接続されている。
トランジスタ Q 8、 Q 9のェミ ッタは、 それぞれ抵抗 R 6、 R 7を介して、 グ ラン ドに接続されている。 トランジスタ Q 8、 Q 9のベースは、 互いに接続され ており、 その接続ノー ドは、 トランジスタ Q 9のコ レクタに接続されている。 ま た、 トランジスタ Q 8、 Q 9のベースは、 定電流源 I 3を構成する n p n型トラ ンジスタ Q 3のベースにも接続されている。 トランジスタ Q 3のコレクタは、 ト ランジスタ Q 1、 Q 2のェミ ッタにそれぞれ接続されている。 トランジスタ Q 3 のェミ ッタは、 抵抗 R 3を介してグランドに接続されている。 P T/JP03/02810 一 5 - トランジスタ Q 1 0のベースは、 トランジスタ Q 6 のコレクタ及びベースと、 トランジスタ Q 8のコレクタとの接続ノードに接続されている。 トランジスタ Q 1 0のコレクタは、 電源ラインに接続されている。 トランジスタお! 1 0のエミ ッ タは、 抵抗 R 8を介してグラン ドに接続されている。
上記構成から成る帰還回路 R E V 1 において、 トランジスタ Q 6のェミッタに は、 トランジスタ Q 1 のコレクタ電圧 V Aに応じた電流 i 1が流れ、 トランジス タ Q 7のェミッタには、 トランジスタ Q 2のコレクタ電圧 V Bに応じた電流 i 2 が流れる。 ここで、 周囲温度 Tに応じて トランジスタ Q 1のコレクタ電圧 V Aが 変動した場合には、 まず、 トランジスタ Q 6のェミ ッタ電流 i 1が変動し、 それ に追従して トランジスタ Q 7のエミ ッタ電流 i 2が変動することにより、 トラン ジスタ Q 9、 Q 8の動作電圧が決定され、 トランジスタ Q 3 によ り 、 トランジス タ Q l、 Q 2のェミ ッタ電流 i eがそれぞれ決定される。 その結果、 本実施形態 の帰還回路 R E V 1では、 電流 i 1 と電流 i 2がー致するように、 トランジスタ Q 2のコレクタ電圧 V B及びトランジスタ Q 1、 Q 2のエミ ッタ電流 i eが帰還 制御 （いわゆるコモンモード帰還制御） されることになる。
このよ うな構成とすることによ り、 本実施形態の I C化温度センサ 1では、 ト ランジスタ Q l、 Q 2のコレクタ電流比 i c 1 / i c 2及ぴコレクタ ' ェミ ッタ 間電圧比 V C E 1 / V C E 2に誤差が生じにく くなるため、 周囲温度 Tを高精度 かつ高リニアリティに検知することが可能となる。
なお、 本実施形態の I C化温度センサ 1において、 トランジスタ Q 4 と 卜ラン ジスタ Q 5、 トランジスタ Q 6 と トランジスタ Q 7、 トランジスタ Q 8 と トラン ジスタ Q 9、 及ぴ抵抗 R 6 と抵抗 R 7 とは、 それぞれ同じサイズ、 同じ特性のも のを用いるようにしている。 従って、 トランジスタ Q 1のコレクタ電圧 V Aは、 出力電圧 V o u t と トランジスタ Q 4の動作電圧によって決まり、 トランジスタ Q 2のコレクタ電圧 V Bは、 出力電圧 V o u t と トランジスタ Q 5、 Q 6、 Q 7 の各動作電圧によって決まるので、 コレクタ電圧 V A、 V Bはいずれも、 従来に 比べて電源変動の影響を受けにくいと言える。 従って、 本実施形態の I C化温度 センサ 1は、 異なる電源電圧 （例えば、 3 と 5 ） を印加された場合であって も、 安定した温度検出を行うことが可能である。 また、 本実施形態の帰還回路 R E V 1には、 トランジスタ Q 5のェミ ッタ電流 を トランジスタ Q 7のエミッタへ流すための電流経路以外に、 該ェミ ッタ電流を 抵抗 R l、 R 2 と同抵抗値の抵抗 R 4、 R 5を介してグランドに流すための電流 経路が設けられている。 このような電流経路を設けることにより、 トランジスタ Q 6、 Q 7のェミ ッタに流れ込む電流 i 1、 i 2の誤差要因を排除することがで きるので、 周囲温度 Tをより高精度 · 高リニアリティに検出することが可能とな る。 もちろん、 チップ規模縮小を重視する場合には該電流経路をなくせばよい。 さらに、 本実施形態の I C化温度センサ 1 において、 抵抗 R l、 R 2及ぴ抵抗 R 4、 R 5は、 その抵抗値がレーザ トリ ミング等によって調整可能な構成とされ ている。 このような構成とすることにより、 回路形成後でも、 周囲温度 Tに対す る出力電圧 V o u t の依存特性を任意に調整することが可能となる。
なお、 上記の実施形態では、 より高精度になるように、 帰還回路 R E V I と し て 2段構成の力レン トミラー回路を採用した場合を例に挙げて説明を行ったが、 本発明の回路構成はこれに限定されるものではなく、 上記の実施形態と同様の機 能 ( トランジスタ Q 1、 Q 2のコレクタ電圧 V A、 V Bが同様の温度特性をもつ て変動するように帰還制御する機能） を実現できるのであれば、 従来に比べて精 度向上を期待できる。 産業上の利用可能性
上記した通り、 本発明に係る温度センサ及ぴこれを有する半導体装置であれば、 トランジスタのコレクタ電流比及ぴコレクタ · エミ ッタ間電圧比の変動に伴う検 出誤差が生じにく くなるため、 周囲温度を高精度かつ高リニァリティに検知する ことが可能となる。 従って、 周囲温度を高精度かつ高リニアリティに検知する必 要のある電子機器 （例えばカーナビゲーションシステムに搭載されるハードディ スク ドライブ装置や D V D ドライブ装置） の制御装置や駆動装置としてより一層 の適用が可能となる。 また、 本発明に係る温度センサをパン ドギャップ回路と併 用することにより、 高精度バン ドギャップ回路を形成することが可能となる。 ま た、 回路規模も比較的小さいのでアナログ I P と しての流用も可能であり、 多機 能 I Cのサーマル回路 （サーマルシャッ トダウン） 等にも利用することができる c

Claims

請求の範囲
1 . ェミ ッタ面積の異なる 2つの トランジスタを有して成り、 両トランジスタの ベース · ェミッタ間電圧の差が温度に応じて変動することに基づいて温度検出を 行う温度検出回路を有する半導体装置において、
前記温度検出回路は、 両トランジスタのコ レクタ電圧が同様の温度特性をもつ て変動するように、 両トランジスタのコレクタ電圧及ぴノまたはェミ ッタ電流を 制御するための帰還回路を有して成ることを特徴とする半導体装置。
2 . エミ ッタ電流密度の異なる第 1、 第 2 トランジスタ と、 両トランジスタのコ レクタ電圧が同様の温度特性をもって変動するように、 両トランジスタのコレク タ電圧及びノまたはエミ ッタ電流を制御するための帰還回路と、 を有して成り、 第 1、 第 2 トランジスタのベース . エミ ッタ間電圧の差が温度に応じて変動する ことに基づいて温度検出を行うことを特徴とする温度センサ。
3 . 請求項 2に記載の温度センサにおいて、
前記帰還回路は、 以下のものを有して成る ：
第 1 トランジスタのコレクタ電圧に応じた電流がエミ ッタに流れる第 3 トラン ジスタと、 第 2 トランジスタのコレクタ電圧に応じた電流がエミ ッタに流れる第 4 トランジスタから成り、 第 3 トランジスタのエミ ッタ電流の変動に追従して、 第 4 トランジスタのエミ ッタ電流を変動させる第 1 カレン トミラー回路、
第 4 トランジスタのェミッタ電流の変動に追従して動作電圧が決定され、 第 1 . 第 2 トランジスタのエミ ッタ電流を決定する第 2力レン トミラー回路。
4 . 以下のものを有して成る温度センサ ：
コレクタが第 1定電流源を介して電源ラインに接続され、 ベースが出力端子に 接続された n p n型の第 1 トランジスタ、
コレクタが第 2定電流源を介して電源ラインに接続され、 ベースが前記出力端 子とグランドラインとの間に直列接続された第 1、 第 2抵抗の接続ノードに接続 されており、 第 1 トランジスタ とはエミ ッタ電流密度の異なる n p n型の第 2 ト ランジスタ、
コ レクタが第 1、 第 2 トランジスタの両ェミ ッタに接続され、 ェミ ッタが第 3 抵抗を介して接地された n p n型の第 3 トランジスタ、
コ レクタが電源ラインに接続され、 ベースが第 1 トランジスタのコ レクタに接 続され、 ェミッタが前記出力端子に接続された n p n型の第 4 トランジスタ、 コレクタが電源ライ ンに接続され、 ベースが第 2 トランジスタのコ レクタに接 続された n p n型の第 5 トランジスタ、
エミ ッタが前記出力端子に接続され、 コレクタとベースが互いに接続された p n p型の第 6 トランジスタ、
ェミ ッタが第 5 トランジスタのエミ ッタに接続され、 ベースが第 6 トランジス タのベースに接続された p n p型の第 7 トランジスタ、
コ レクタが第 6 トランジスタのコレクタに接続され、 ェミ ッタが第 6抵抗を介 して接地された n p n型の第 8 トランジスタ、
コ レクタが第 7 トランジスタのコ レクタに接続され、 コ レクタ とベースが互い に接続され、 ェミ ッタが第 7抵抗を介して接地され、 ベースが第 3 トランジスタ 及ぴ第 8 トランジスタのベースに接続され ^ n p n型の第 9 トランジスタ。
5 . 請求項 4に記載の温度センサにおいて、
第 6、 第 7 トランジスタ、 第 8、 第 9 トランジスタ、 及ぴ第 6、 第 7抵抗は、 それぞれ同じサイズ、 同じ特性である。
6 . 請求項 4に記載の温度センサは、 さらに以下のものを有して成る ：
第 5 トランジスタのェミ ッタとグランドラインとの間に直列接続され、 第 1、 第 2抵抗と同抵抗値を有する第 4、 第 5抵抗。
7 . 請求項 6に記載の温度センサにおいて、
第 1、 第 2抵抗及び第 4、 第 5抵抗の抵抗値は、 トリ ミング調整が可能である c
8 . 請求項 4に記載の温度センサは、 さらに以下のものを有して成る ： コレクタが電源ラインに接続され、 ベースが第 6 トランジスタのコレクタと第
8 トランジスタのコレクタとの接続ノードに接続され、 ェミ ッタが第 8抵抗を介 して接地された n p n型の第 1 0 トランジスタ。
9 . 周囲温度の検出手段と して温度センサを有する電子機器において、
前記温度センサは、 ェミ ッタ電流密度の異なる 2つの トランジスタと、 両トラ ンジスタのコレクタ電圧が同様の温度特性をもって変動するように、 両トランジ スタのコ レクタ電圧及び/またはエミ ッタ電流を制御するための帰還回路と、 を 有して成り、 両トランジスタのベース · エミ ッタ間電圧の差が温度に応じて変動 することに基づいて温度検出を行い、
前記温度センサでの検出結果に基づき、 機器の制御及び または駆動を行うこ とを特徴とする電子機器。
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Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6724220B1 (en) 2000-10-26 2004-04-20 Cyress Semiconductor Corporation Programmable microcontroller architecture (mixed analog/digital)
US8176296B2 (en) 2000-10-26 2012-05-08 Cypress Semiconductor Corporation Programmable microcontroller architecture
US8149048B1 (en) 2000-10-26 2012-04-03 Cypress Semiconductor Corporation Apparatus and method for programmable power management in a programmable analog circuit block
US7765095B1 (en) 2000-10-26 2010-07-27 Cypress Semiconductor Corporation Conditional branching in an in-circuit emulation system
US8103496B1 (en) 2000-10-26 2012-01-24 Cypress Semicondutor Corporation Breakpoint control in an in-circuit emulation system
JP3861613B2 (ja) * 2001-03-27 2006-12-20 日産自動車株式会社 オンチップ温度検出装置
US7406674B1 (en) 2001-10-24 2008-07-29 Cypress Semiconductor Corporation Method and apparatus for generating microcontroller configuration information
US8078970B1 (en) 2001-11-09 2011-12-13 Cypress Semiconductor Corporation Graphical user interface with user-selectable list-box
US8042093B1 (en) 2001-11-15 2011-10-18 Cypress Semiconductor Corporation System providing automatic source code generation for personalization and parameterization of user modules
US7774190B1 (en) 2001-11-19 2010-08-10 Cypress Semiconductor Corporation Sleep and stall in an in-circuit emulation system
US7844437B1 (en) 2001-11-19 2010-11-30 Cypress Semiconductor Corporation System and method for performing next placements and pruning of disallowed placements for programming an integrated circuit
US6971004B1 (en) 2001-11-19 2005-11-29 Cypress Semiconductor Corp. System and method of dynamically reconfiguring a programmable integrated circuit
US8069405B1 (en) 2001-11-19 2011-11-29 Cypress Semiconductor Corporation User interface for efficiently browsing an electronic document using data-driven tabs
US7770113B1 (en) 2001-11-19 2010-08-03 Cypress Semiconductor Corporation System and method for dynamically generating a configuration datasheet
US8103497B1 (en) 2002-03-28 2012-01-24 Cypress Semiconductor Corporation External interface for event architecture
US7308608B1 (en) 2002-05-01 2007-12-11 Cypress Semiconductor Corporation Reconfigurable testing system and method
US7761845B1 (en) 2002-09-09 2010-07-20 Cypress Semiconductor Corporation Method for parameterizing a user module
US7295049B1 (en) * 2004-03-25 2007-11-13 Cypress Semiconductor Corporation Method and circuit for rapid alignment of signals
US20070237207A1 (en) * 2004-06-09 2007-10-11 National Semiconductor Corporation Beta variation cancellation in temperature sensors
JP4771043B2 (ja) * 2004-09-06 2011-09-14 日本電気株式会社 薄膜半導体素子及びその駆動回路並びにそれらを用いた装置
US7439601B2 (en) * 2004-09-14 2008-10-21 Agere Systems Inc. Linear integrated circuit temperature sensor apparatus with adjustable gain and offset
US7332976B1 (en) 2005-02-04 2008-02-19 Cypress Semiconductor Corporation Poly-phase frequency synthesis oscillator
US7429129B2 (en) * 2005-02-28 2008-09-30 Standard Microsystems Corporation Proportional settling time adjustment for diode voltage and temperature measurements dependent on forced level current
US7400183B1 (en) 2005-05-05 2008-07-15 Cypress Semiconductor Corporation Voltage controlled oscillator delay cell and method
US8089461B2 (en) 2005-06-23 2012-01-03 Cypress Semiconductor Corporation Touch wake for electronic devices
CN100445712C (zh) * 2005-10-24 2008-12-24 圆创科技股份有限公司 通过平移转换参考电平以进行校正的温度测量电路
US8085067B1 (en) 2005-12-21 2011-12-27 Cypress Semiconductor Corporation Differential-to-single ended signal converter circuit and method
US20080063027A1 (en) * 2006-03-15 2008-03-13 Giovanni Galli Precision temperature sensor
US8067948B2 (en) 2006-03-27 2011-11-29 Cypress Semiconductor Corporation Input/output multiplexer bus
US7821320B2 (en) * 2007-02-07 2010-10-26 Denso Corporation Temperature detection circuit
US8040266B2 (en) 2007-04-17 2011-10-18 Cypress Semiconductor Corporation Programmable sigma-delta analog-to-digital converter
US9564902B2 (en) 2007-04-17 2017-02-07 Cypress Semiconductor Corporation Dynamically configurable and re-configurable data path
US8130025B2 (en) 2007-04-17 2012-03-06 Cypress Semiconductor Corporation Numerical band gap
US7737724B2 (en) * 2007-04-17 2010-06-15 Cypress Semiconductor Corporation Universal digital block interconnection and channel routing
US8516025B2 (en) 2007-04-17 2013-08-20 Cypress Semiconductor Corporation Clock driven dynamic datapath chaining
US8026739B2 (en) 2007-04-17 2011-09-27 Cypress Semiconductor Corporation System level interconnect with programmable switching
US8092083B2 (en) * 2007-04-17 2012-01-10 Cypress Semiconductor Corporation Temperature sensor with digital bandgap
US9720805B1 (en) 2007-04-25 2017-08-01 Cypress Semiconductor Corporation System and method for controlling a target device
US8065653B1 (en) 2007-04-25 2011-11-22 Cypress Semiconductor Corporation Configuration of programmable IC design elements
US8266575B1 (en) 2007-04-25 2012-09-11 Cypress Semiconductor Corporation Systems and methods for dynamically reconfiguring a programmable system on a chip
US8049569B1 (en) 2007-09-05 2011-11-01 Cypress Semiconductor Corporation Circuit and method for improving the accuracy of a crystal-less oscillator having dual-frequency modes
JP5210589B2 (ja) * 2007-10-04 2013-06-12 ローム株式会社 充電制御装置及びこれを用いた電子機器
CN101816113B (zh) * 2007-10-04 2013-01-23 罗姆股份有限公司 充电控制装置及利用该充电控制装置的电子设备
CN101586987B (zh) * 2008-05-23 2011-04-20 震一科技股份有限公司 适用于低电压运作的温度感应电路
JP5213175B2 (ja) * 2008-11-14 2013-06-19 セイコーインスツル株式会社 温度センサ
US8376611B2 (en) * 2009-04-14 2013-02-19 O2Micro International Limited Circuits and methods for temperature detection
US9448964B2 (en) 2009-05-04 2016-09-20 Cypress Semiconductor Corporation Autonomous control in a programmable system
CN103098198B (zh) * 2010-09-03 2015-04-22 三菱电机株式会社 半导体装置
CN102109390B (zh) * 2010-12-20 2013-02-13 惠州市蓝微电子有限公司 用于电池保护板的温度识别电路
US9240775B2 (en) * 2013-03-12 2016-01-19 Intel Deutschland Gmbh Circuit arrangements
CN103722274B (zh) * 2013-12-27 2015-05-13 深圳华意隆电气股份有限公司 一种镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机
US9939335B2 (en) * 2014-12-17 2018-04-10 Nxp Usa, Inc. Over-temperature detector with test mode
US10330510B2 (en) 2015-05-07 2019-06-25 Natural Gas Solutions North America, Llc Temperature sensing system and flow metering apparatus comprised thereof
US9753138B1 (en) * 2016-04-13 2017-09-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Transducer measurement
CN107436199B (zh) * 2016-05-27 2020-09-11 上海贝岭股份有限公司 温度传感器电路
DE102017104434B3 (de) 2017-03-03 2018-07-12 Infineon Technologies Ag Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, Temperatursensor, Drucksensor und Kombinationssensor
EP3608644B1 (de) * 2018-08-09 2021-03-24 Infineon Technologies AG Verfahren zum bestimmen eines vorzeichens eines laststroms in einer brückenschaltung mit mindestenes einer leistungshalbleiterschaltung
CN111538365B (zh) * 2020-04-30 2022-03-18 深圳芯能半导体技术有限公司 高压集成电路及其温度检测电路
US11381235B2 (en) 2020-05-25 2022-07-05 Mavagail Technology, LLC Temperature sensor circuits for integrated circuit devices

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5823578B2 (ja) * 1977-05-20 1983-05-16 横河電機株式会社 トランジスタ温度変換器
JPH0431721A (ja) * 1990-05-25 1992-02-03 Nippondenso Co Ltd Ｉｃ式温度検出装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58221507A (ja) * 1982-06-18 1983-12-23 Toshiba Corp トランジスタ回路
JP2749925B2 (ja) * 1990-01-09 1998-05-13 株式会社リコー Ｉｃ温度センサ
GB9716838D0 (en) * 1997-08-08 1997-10-15 Philips Electronics Nv Temperature sensing circuits
GB0011542D0 (en) * 2000-05-12 2000-06-28 Sgs Thomson Microelectronics Generation of a voltage proportional to temperature with stable line voltage
JP3861613B2 (ja) * 2001-03-27 2006-12-20 日産自動車株式会社 オンチップ温度検出装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5823578B2 (ja) * 1977-05-20 1983-05-16 横河電機株式会社 トランジスタ温度変換器
JPH0431721A (ja) * 1990-05-25 1992-02-03 Nippondenso Co Ltd Ｉｃ式温度検出装置

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US7176701B2 (en) 2007-02-13
TW589448B (en) 2004-06-01
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