CN100474206C - 半导体装置 - Google Patents

Abstract

提供一种半导体装置，包括：具有2个输入端子(N1)、(N2)，在一个输入端子上输入电源电压，在另一个输入端子上输入基准电压且对电压值进行比较的比较器(1)；连接与比较器(1)的输入端子(N1)相连接的信号线(L1)和与比较器(1)的输入端子(N2)相连接的信号线(L2)的电阻元件(2)；以及一端与施加电源电压的电源端子相连接，另一端与比较器(1)的一个输入端子相连接的电容元件(3)。因此，可以不取决于电压变动前的电源电压值来检测电源电压的急剧变动。

Description

半导体装置

技术领域

本发明涉及半导体装置，特别涉及具有检测电源电压和基准电压的电压差的急剧变动的电源电压变动检测电路的半导体装置。

背景技术

下面利用图11对具有电源电压变动检测电路的现有的半导体装置进行说明(参照专利文献1)。如图11所示，半导体装置，在电源端子101和接地端子102之间分别具有2个电阻元件(电阻元件103～106)。另外，还具有双输入比较器107、108。比较器107从一个输入端子输入电阻元件103及104分压的电源电压109，而从另一个输入端子输入基准电压110。同样，比较器108从一个输入端子输入电阻元件105及106分压的电源电压111，而从另一个输入端子输入基准电压112。另外，在连接比较器107的一个输入端子和节点113的信号线和电源端子115之间设置有电容元件117。同样，在连接比较器108的一个输入端子和节点114的信号线和电源端子116之间设置有电容元件118。另外，还设置有对比较器107、108的输出信号进行运算的逻辑积(“与”逻辑)电路119。

在如上构成的半导体装置中，比较器107通过输入分压的电源电压109和基准电压110进行比较来检测电源电压的正侧的变动，并且比较器108通过输入分压的电源电压111和基准电压112进行比较来检测电源电压的负侧的变动。电源电压在正侧变动时，对该电压的变动量，利用电容元件117进行电容耦合，由此输入到比较器107的一个(输入端子)的电源电压也发生变动，变得比基准电压高。比较器107检测到该电压差并输出表示该内容的信号。同样，在电源电压在负侧变动时，比较器108检测到电压差并输出表示该内容的信号。对比较器107、108的输出信号，由逻辑积电路119进行运算。利用以上这样的构成，半导体装置可以输出表示检测到电源电压变动的逻辑信号。

另外，利用图12对具有电源电压变动检测电路的现有的另外的半导体装置进行说明(参照专利文献2)。在此半导体装置中，具有输入电源电压和接地电压的2个反相器电路201、202，第1级反相器电路201的输出和第2级反相器电路202的输入经过由电阻元件203和电容元件204组成的积分延迟电路相连接，并且第2级反相器电路202的输出和第1级反相器电路201的输入相连接。由此，在电源电压和接地电压的电位差急剧变动时，预先存储的初始值反转，电压差的急剧增加及下降可以作为逻辑信号输出。

专利文献1：EP1160580A1(第5页、图1)

专利文献2：日本专利特开平6-152358号公报(第7页、图3)

发明内容

但是，在上述现有的半导体装置中，过去存在的问题是急剧的电源电压变动的检测电平取决于电压变动前的电压值，即正常时的电源电压值。例如，在图11所示的半导体装置中，在检测到负侧的电压变动的场合，变动前的电源电压值低时，例如，即使是由于微小的噪声引起的很小的电压变动也会检测到异常，因此可能将不会影响半导体装置的动作的电压变动检测为异常。另外，在变动前的电源电压高时，如果不发生比较大的电压变动，就可能检测不到异常。

另外，关于图12所示的半导体装置，由于电源电压变动检测电平取决于电压变动前的电压值，也存在与图11所示的半导体装置同样的问题。

从上述可知，在现有的半导体装置中，在设计检测电源电压变动的电路时，不仅是要考虑电源电压变动的大小，还必须考虑变动前的电源电压的值，因此，存在设计上应该考虑的参数增多，电路设计变得困难的问题。

因此，在本发明中，目的是在具有检测电源电压的变动的电路的半导体装置中，提供可以不取决于电压变动前的电源电压值来检测电源电压的急剧变动的半导体装置。

为解决上述课题，本发明的第一方面(对应于权利要求1)的半导体装置的特征在于包括：一端与电源电压相连接的电容元件；具有极性各自不同的2个输入节点，输入基准电压和上述电容元件的另一端的输出、对各个电压值进行比较并输出表示比较结果的信号的第1比较器；连接上述第1比较器的一个输入节点和另一个输入节点的第1电阻元件；上述第1比较器，在输入的上述基准电压和上述电容元件的另一端的输出之间产生电压差时，使表示上述比较结果的输出信号激活。

另外，本发明的第二方面(对应于权利要求2)的半导体装置的特征在于，在本发明的第一方面中所述的半导体装置中，上述第1比较器，是在上述输入的基准电压和上述电容元件的另一端的输出的电压差比预先设定的磁滞幅度大时，使表示上述比较结果的输出信号激活的磁滞比较器。

另外，本发明的第三方面(对应于权利要求3)的半导体装置的特征在于，在本发明的第一方面中所述的半导体装置中还包括：在上述电源电压和接地之间串联配置，对上述电源电压进行分压的第2及第3电阻元件；具有2个输入节点，输入由上述第2及第3电阻元件分压的电压和基准电压进行比较的第2比较器；以及进行上述第1比较器的输出信号和上述第2比较器的输出信号的逻辑和运算的逻辑和电路。

另外，本发明的第四方面(对应于权利要求4)的半导体装置的特征在于，在本发明的第一方面至第三方面中的任一项中所述的半导体装置中还包括：输入上述第1比较器或上述逻辑和电路的输出信号，上述第1比较器或上述第2比较器的输出信号被激活时，使包含上述半导体装置的***的动作停止的复位部。

另外，本发明的第五方面(对应于权利要求5)的半导体装置的特征在于，在本发明的第一方面至和第三方面中的任一项中所述的半导体装置中还包括：将输入到上述第1比较器的任一个输入节点的上述电容元件的另一端的输出的值切换为任意的值的切换部。

另外，本发明的第六方面(对应于权利要求6)的半导体装置的特征在于，在本发明的第五方面中所述的半导体装置中还包括：在上述半导体装置的电源接通时使上述切换部动作的控制部。

另外，本发明的第七方面(对应于权利要求7)的半导体装置的特征在于包括：一端与电源电压相连接的第1及第2电容元件；具有极性各自不同的2个输入节点，输入基准电压和上述第1电容元件的另一端的输出、对各个电压值进行比较并输出表示比较结果的信号的第1比较器；具有极性各自不同的2个输入节点，输入基准电压和上述第2电容元件的另一端的输出、对各个电压值进行比较并输出表示比较结果的信号的第2比较器；分别连接上述第1及第2比较器的一个输入节点和另一个输入节点的第1及第2电阻元件；以及进行上述第1比较器的输出信号和上述第2比较器的输出信号的逻辑和运算的逻辑和电路；上述第1及第2比较器，在输入的上述基准电压和上述电容元件的另一端的输出之间产生电压差时，分别使表示上述比较结果的输出信号激活；上述第1比较器的输入上述第1电容元件的另一端的输出的输入节点的极性与上述第2比较器的输入上述第2电容元件的另一端的输出的输入节点的极性相反。

另外，本发明的第八方面(对应于权利要求8)的半导体装置的特征在于，在本发明的第七方面中所述的半导体装置中：上述第1及第2比较器，分别是在输入的上述基准电压和上述第2电容元件的另一端的输出的电压差比预先设定的磁滞幅度大时，使表示上述比较结果的输出信号激活的磁滞比较器。

另外，本发明的第九方面(对应于权利要求9)的半导体装置的特征在于，在本发明的第七方面中所述的半导体装置中还包括：在上述电源电压和接地之间串联配置，对上述电源电压进行分压的第3及第4电阻元件；具有2个输入节点，输入由上述第3及第4电阻元件分压的电压和基准电压进行比较并将表示比较结果的信号输出到上述逻辑和电路的第3比较器。

另外，本发明的第十方面(对应于权利要求10)的半导体装置的特征在于，在本发明的第七方面至第九方面中的任一项中所述的半导体装置中还包括：输入上述逻辑和电路的输出信号，上述第1比较器、上述第2比较器或上述第3比较器的输出信号被激活时，使包含上述半导体装置的***的动作停止的复位部。

另外，本发明的第十一方面(对应于权利要求11)的半导体装置的特征在于，在本发明的第七方面至第九方面中的任一项中所述的半导体装置中包括：将输入到上述第1比较器的任一个输入节点的上述第1电容元件的另一端的输出的值和输入到上述第2比较器的任一个输入节点的上述第2电容元件的另一端的输出的值切换为任意的值的切换部。

另外，本发明的第十二方面(对应于权利要求12)的半导体装置的特征在于，在本发明的第十一方面中所述的半导体装置中包括：在上述半导体装置的电源接通时使上述切换部动作的控制部。

为解决上述课题，本发明的第一方面(对应于权利要求1)的半导体装置包括：一端与电源电压相连接的电容元件；具有极性各自不同的2个输入节点，输入基准电压和上述电容元件的另一端的输出、对各个电压值进行比较并输出表示比较结果的信号的第1比较器；连接上述第1比较器的一个输入节点和另一个输入节点的第1电阻元件；上述第1比较器，在输入的上述基准电压和上述电容元件的另一端的输出之间产生电压差时，使表示上述比较结果的输出信号激活；因此可以不取决于电压变动前的电源电压值来检测电压变动。其结果，与现有的半导体装置相比，设计上应该考虑的参数减少，电路的设计变得容易。

另外，因为本发明的第二方面(对应于权利要求2)的半导体装置，在本发明的第一方面中所述的半导体装置中，上述第1比较器，是在输入的上述基准电压和上述电容元件的另一端的输出的电压差比预先设定的磁滞幅度大时，使表示上述比较结果的输出信号激活的磁滞比较器，所以不会将不影响半导体装置的动作的电源电压的变动误检为异常电压变动。

另外，因为本发明的第三方面(对应于权利要求3)的半导体装置，在本发明的第一方面中所述的半导体装置中还包括：在上述电源电压和接地之间串联配置，对上述电源电压进行分压的第2及第3电阻元件；具有2个输入节点，输入上述第2及第3电阻元件分压的电压和基准电压进行比较的第2比较器；进行上述第1比较器的输出信号和上述第2比较器的输出信号的逻辑和运算的逻辑和电路；所以不仅是急剧的电压变动，缓慢变化的电压变动也可以检测。

另外，因为本发明的第四方面(对应于权利要求4)的半导体装置，在本发明的第一方面至第三方面中的任一项中所述的半导体装置中还包括：输入上述第1比较器或上述逻辑和电路的输出信号，上述第1比较器或上述第2比较器的输出信号被激活时，使包含上述半导体装置的***的动作停止的复位部，所以即使是通过使电源电压急剧变动来从外部进行数据篡改及非法读出等的攻击，也可以检测到这一点而自动地实施复位以对抗此种攻击等。

另外，因为本发明的第五方面(对应于权利要求5)的半导体装置，在本发明的第一方面至第三方面中的任一项中所述的半导体装置中还包括将输入到上述第1比较器的任一个输入节点的上述电容元件的另一端的输出的值切换为任意的值的切换部，所以可以确认比较器动作是否正常。

另外，因为本发明的第七方面(对应于权利要求7)的半导体装置包括：一端与电源电压相连接的第1及第2电容元件，具有极性各自不同的2个输入节点，输入基准电压和上述第1电容元件的另一端的输出、对各个电压值进行比较并输出表示比较结果的信号的第1比较器；具有极性各自不同的2个输入节点，输入基准电压和上述第2电容元件的另一端的输出、对各个电压值进行比较并输出表示比较结果的信号的第2比较器；分别连接上述第1及第2比较器的一个输入节点和另一个输入节点的第1及第2电阻元件；以及进行上述第1比较器的输出信号和上述第2比较器的输出信号的逻辑和运算的逻辑和电路；上述第1及第2比较器，在输入的上述基准电压和上述电容元件的另一端的输出之间产生电压差时，分别使表示上述比较结果的输出信号激活；上述第1比较器的输入上述第1电容元件的另一端的输出的输入节点的极性与上述第2比较器的输入上述第2电容元件的另一端的输出的输入节点的极性相反，所以可以不取决于电压变动前的电源电压值来检测正侧及负侧的电压变动。其结果，与现有的半导体装置相比，设计上应该考虑的参数减少，电路的设计变得容易。

另外，因为本发明的第八方面(对应于权利要求8)的半导体装置，在本发明的第七方面中所述的半导体装置中上述第1及第2比较器，分别是在输入的上述基准电压和上述电容元件的另一端的输出的电压差比预先设定的磁滞幅度大时，使表示上述比较结果的输出信号激活的磁滞比较器，所以不会将不影响半导体装置的动作的电源电压的变动误检为异常电压变动。

另外，因为本发明的第九方面(对应于权利要求9)的半导体装置，在本发明的第七方面中所述的半导体装置中还包括：在上述电源电压和接地之间串联配置，对上述电源电压进行分压的第3及第4电阻元件；具有2个输入节点，输入由上述第3及第4电阻元件分压的电压和基准电压进行比较并将表示比较结果的信号输出到上述逻辑和电路的第3比较器；所以不仅是急剧的电压变动，缓慢变化的电压变动也可以检测。

另外，因为本发明的第十方面(对应于权利要求10)的半导体装置，在本发明的第七方面至第九方面中的任一项中所述的半导体装置中还包括：输入上述逻辑和电路的输出信号，上述第1比较器、上述第2比较器或上述第3比较器的输出信号被激活时，使包含上述半导体装置的***的动作停止的复位部，所以即使是通过使电源电压急剧变动来从外部进行数据篡改及非法读出等的攻击，也可以检测到这一点而自动地实施复位以对抗此种攻击等。

另外，本发明的第十一方面(对应于权利要求11)的半导体装置，在本发明的第七方面至第九方面中的任一项中所述的半导体装置中包括将输入到上述第1比较器的任一个输入节点的上述第2电容元件的另一端的输出的值和输入到上述第2比较器的任一个输入节点的上述第2电容元件的另一端的输出的值切换为任意的值的切换部，所以可以确认比较器动作是否正常。

附图说明

图1为本发明的实施方式1的半导体装置的电路结构图。

图2为说明本发明实施方式1的半导体装置的动作的时序图。

图3为本发明的实施方式2的半导体装置的电路结构图。

图4为说明本发明实施方式2的半导体装置的动作的时序图。

图5为本发明的实施方式3的半导体装置的电路结构图。

图6为说明本发明实施方式3的半导体装置的动作的时序图。

图7为本发明的实施方式4的半导体装置的电路结构图。

图8为示出本发明实施方式4的半导体装置的动作的时序图。

图9为本发明的实施方式5的半导体装置的电路结构图。

图10为说明本发明实施方式5的半导体装置的动作的时序图。

图11为具有电源电压变动检测电路的现有的半导体装置的电路结构图。

图12为具有电源电压变动检测电路的现有的半导体装置的电路结构图。

(附图标记说明)

1、11 比较器

2、8、12、13 电阻元件

3、9 电容元件

4 电源电压

5 基准电压的输入端子

6、7 磁滞比较器

10、14 逻辑和电路

15 切换部

16 反相器

17 P沟道晶体管

18 N沟道晶体管

19 控制部

IN1 任意的电压的输入端子

N1、N2、N7、N8 比较器的输入端子

N3～N6 磁滞比较器的输入端子

Y1～Y5 检测信号

101、115、115 电源端子

102 接地端子

103、104、105、106、203 电阻元件

107、108 比较器

109、111 分压电压

110、112 基准电压

113、114 节点

117、118、204 电容元件

119 逻辑积电路

201、202 反相器

205 输入线

206 输出线

207 电源电压变动检测输出线

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式1)

下面利用图1及图2对本发明的实施方式1的半导体装置进行说明。图1为本发明的实施方式1的半导体装置的电路结构图。图1所示的半导体装置具有比较器1、电阻元件2及电容元件3。比较器1具有2个输入端子(输入端子N1及N2)。电容元件3的一端与电源电压4相连接，另一端经信号线L1与比较器1的一个输入端子(输入端子N1)连接。基准电压的输入端子5经信号线L2与比较器1的另一个输入端子(输入端子N2)相连接。比较器1输入基准电压和电容元件3的另一端的输出而进行比较。电阻元件2将与比较器1的输入端子N1相连接的信号线L1和与比较器1的输入端子N2相连接的信号线L2相连接。

另外，在此图1中，既可以将输入端子N1(N2)及与其相连接的信号线L1(L2)两者看作是输入节点，也可以只将输入端子N1(N2)看作是输入节点。因此，也可以将电阻元件2只经信号线L1、L2中的任一个与比较器1的输入端子N1、N2间相连接，或者，也可以直接与输入端子N1、N2间相连接。

下面参照图2对以上结构的半导体装置的动作进行说明。图2为用来说明图1所示的半导体装置的动作的时序图。在此图2中，VDD表示电源电压、VREF表示基准电压、Y1表示作为比较器1的输出的检测信号。

首先，在时间t0，施加电源电压4(电源电压VDD)，而在基准电压的输入端子5上施加基准电压VREF。此时，输入到比较器1的输入端子N1、N2的电压由于电阻元件2而相等。

然后假设在时间t1至t2之间在电源电压VDD产生正侧的电压变动。此时，电压的变动量由电容元件3进行电容耦合，因此，输入到比较器1的输入端子N1的电压也改变而成为高于基准电压VREF的电压。此电压差由比较器1放大，检测信号Y1从低电平转移到高电平，输出高电平的检测信号Y1。此高电平的检测信号Y1，输入到复位部(未图示)，此复位部使包含半导体装置的整个***(例如，LSI)停止动作。所以，对于此半导体装置，即使是通过使电源电压急剧变动来从外部进行数据篡改及非法读出等的攻击，也可以检测到这一点而自动地实施复位以对抗此种攻击，而且该检测可以不取决于电源电压变动前的电源电压值进行。

如上所述，根据实施方式1的半导体装置，可以得到以下所示的效果。即，因为在现有的半导体装置中，只是由电阻元件对电源电压进行分压，比较分压的电压和基准电压，电压变动的检测电平取决于变动前的电源电压值，但在本发明的实施方式1的半导体装置中，因为是检测由电阻元件2使一端与电源电压连接的电容元件3的另一端的输出的值和基准电压值变成同值的状态的电压变动，所以电压变动的检测电平不取决于电压变动前的电源电压值。其结果，与现有的半导体装置相比，设计上应该考虑的参数减少，电路设计变得容易。

另外，在实施方式1中，是对检测正侧的电压变动的动作进行说明，但通过使比较器1的输入端子N1和输入端子N2的极性相反，即，使输入端子N1变成反相输入端子(以下记作-端子)和使输入端子N2变成正相输入端子(以下记作+端子)，可以检测负侧的电压变动。

(实施方式2)

下面利用图3及图4对本发明的实施方式2的半导体装置进行说明。图3为本发明的实施方式2的半导体装置的电路结构图。图3所示的半导体装置的特征在于，具有磁滞(hysteresis)比较器6来代替图1所示的半导体装置的比较器1。另外，对于与图1所示的半导体装置同样的结构要素赋予同一符号并省略说明。

磁滞比较器6，在从两个输入端子(输入端子N3及N4)输入的基准电压和电容元件3的输出之差比设定的磁滞幅度(电压变动的大小)大时，使检测信号Y1成为高电位。

下面参照图4对以上结构的半导体装置的动作进行说明。图4为用来说明图3所示的半导体装置的动作的时序图。

在图4中，首先，在时间t0，施加电源电压4(电源电压VDD)，而在基准电压的输入端子5上施加基准电压VREF。此时，输入到比较器6的输入端子N3、N4的电压由于电阻元件2而相等。

然后假设在时间t1至t2之间在电源电压VDD中产生正侧的电压变动。此时，电压的变动量由电容元件3进行电容耦合，因此，从输入端子N3输入到磁滞比较器6的电压也改变而成为高于基准电压VREF的电压。然而，此处，由于电压差比在磁滞比较器6中设定的磁滞幅度小，磁滞比较器6不会对电压差进行放大，其结果，检测信号Y1保持低电平原样不变。

之后，假设在时间t3至t4之间在电源电压VDD产生比在磁滞比较器6中设定的磁滞幅度大的正侧的电压变动。此时，电压的变动量由电容元件3进行电容耦合，因此，磁滞比较器6的输入端子N3的电压也改变而成为高于基准电压VREF的电压。于是，此电压差由磁滞比较器6放大，检测信号Y1从低电平转移到高电平。此高电平的检测信号Y1输入到复位部(未图示)，此复位部使包含半导体装置的整个***停止动作。

如上所述，根据实施方式2的半导体装置，是利用磁滞比较器6检测由电阻元件2使基准电压值和电容元件3的输出的值变成同值的状态的电压变动。所以，电压变动的检测可以不取决于电压变动前的电源电压值。其结果，与现有的半导体装置相比，设计上应该考虑的参数减少，电路设计变得容易。此外，由于即使是产生比在磁滞比较器6中设定的磁滞幅度小的电压变动，也不会使检测信号Y1成为高电平，所以不会将不影响半导体装置的动作的电源电压的变动误检为异常电压变动。

另外，在实施方式2中，是对检测正侧的电压变动的动作进行说明，但通过使磁滞比较器6的输入端子N3和输入端子N4的极性相反，即，使输入端子N3变成-端子和使输入端子N4变成+端子，可以检测负侧的电压变动。

(实施方式3)

下面利用图5及图6对本发明的实施方式3的半导体装置进行说明。图5为本发明的实施方式3的半导体装置的电路结构图，对于与图3所示的半导体装置同样的结构要素赋予同一符号。

上述实施方式1及2的半导体装置，只能检测正侧或负侧中一个的电压变动。所以，实施方式3的半导体装置是可以检测正侧及负侧的电压变动的结构。

图5所示的半导体装置具有磁滞比较器6及7、电阻元件2及8、电容元件3及9以及逻辑和电路10。磁滞比较器6具有2个输入端子(输入端子N3及N4)。电容元件3的一端与电源电压4相连接，另一端与磁滞比较器6的一个输入端子(输入端子N3)相连接。磁滞比较器6输入基准电压和电容元件3的另一端的输出进行比较。磁滞比较器7具有2个输入端子(输入端子N5及N6)。电容元件9，一端与电源电压4连接，另一端与磁滞比较器7的一个输入端子(输入端子N5)相连接。磁滞比较器7输入基准电压和电容元件9的另一端的输出进行比较。但是，使输入基准电压和电容元件9的另一端的输出的端子的极性与磁滞比较器6相反。电阻元件2将与磁滞比较器6的输入端子N3相连接的信号线L3和与磁滞比较器6的输入端子N4相连接的信号线L4相连接。电阻元件8将与磁滞比较器7的输入端子N5相连接的信号线L5和与磁滞比较器7的输入端子N6相连接的信号线L6相连接。逻辑和电路10，对磁滞比较器6及7输出的检测信号Y1、Y2进行逻辑和运算，输出检测信号Y3。

下面参照图6对以上结构的半导体装置的动作进行说明。图6为用来说明图5所示的半导体装置的动作的时序图。

在图6中，首先，在时间t0，施加电源电压4(电源电压VDD)，而在基准电压的输入端子5上施加基准电压VREF。

之后，假设在时间t1至t2之间在电源电压VDD产生比在磁滞比较器6中设定的磁滞幅度大的电压变动。此时，电压的变动量由电容元件3进行电容耦合，因此，磁滞比较器6的输入端子N3的电压也改变而成为高于基准电压VREF的电压。此电压差由磁滞比较器6放大，检测信号Y1从低电平转移到高电平。于是，逻辑和电路10输出高电平的检测信号Y3。此高电平的检测信号Y3输入到复位部(未图示)，上述复位部使包含半导体装置的整个***的动作在时间t3停止。即，在时间t3电压变为0V。

之后，在时间t4，再次启用电源。在时间t4，施加电源电压4(电源电压VDD)，而在基准电压的输入端子上施加基准信号VREF。

之后，在时间t5至t6之间在电源电压VDD产生比在磁滞比较器7中设定的磁滞幅度大的负侧的电压变动时，电压的变动量由电容元件9进行电容耦合，因此，磁滞比较器7的输入端子N5的电压成为低于基准电压VREF的电压。此电压差由磁滞比较器7放大，检测信号Y2从低电平转移到高电平。于是，逻辑和电路10输出高电平的检测信号Y3。此高电平的检测信号Y3输入到复位部(未图示)，此复位部使包含半导体装置的整个***的动作停止。

如上所述，根据本发明的实施方式3的半导体装置，是利用磁滞比较器6、7检测由电阻元件2、8使基准电压值和电容元件3、9的输出的值变成同值的状态的正侧及负侧两者的电压变动。所以，正侧及负侧的电压变动的检测可以不取决于电压变动前的电源电压值。其结果，与现有的半导体装置相比，设计上应该考虑的参数减少，电路设计变得容易。此外，由于即使是产生比在磁滞比较器6、7中设定的磁滞幅度小的正侧及负侧的电压变动，也不会使检测信号Y3成为高电平，所以不会将不影响半导体装置的动作的电源电压的变动误检为异常电压变动。

另外，在实施方式3中，是对具有磁滞比较器的场合进行说明，但也可以使用图1所示的通常的比较器代替磁滞比较器。

(实施方式4)

下面利用图7及图8对本发明的实施方式4的半导体装置进行说明。图7为本发明的实施方式4的半导体装置的电路结构图。图7所示的半导体装置是，在图1所示的半导体装置中还设置有由电阻元件12及13和具有两个输入端子的比较器11构成的电压变动检测电路以及逻辑和电路14。

电阻元件12及13对电源电压进行分压。比较器11从一个输入端子N7输入分压的电压，从另一个输入端子N8输入基准电压。

下面参照图8对以上结构的半导体装置的动作进行说明。图8为用来说明图7所示的半导体装置的动作的时序图。

在图8中，在时间t0，施加电源电压4(电源电压VDD)，而在基准电压的输入端子5上施加基准电压VREF。

然后假设在时间t1至t2之间在电源电压VDD产生正侧的电压变动时，该电压的变动量由电容元件3进行电容耦合，因此，输入到比较器1的输入端子N1的电压也改变而成为高于基准电压VREF的电压。此电压差由比较器1放大，检测信号Y1从低电平转移到高电平。由此从逻辑和电路14输出高电平的检测信号Y5。高电平的检测信号Y5，输入到复位部(未图示)，上述复位部使包含半导体装置的整个***在时间t3停止动作。即，在时间t3电压变为0V。另一方面，由于输入到比较器11的输入端子N7的电压由电阻元件12及13分压，所以在时间t1至t2的急剧的电压变动不能由比较器11检测。

之后，在时间t4，再次启用电源。施加电源电压4(电源电压VDD)，而在基准电压的输入端子5上施加基准电压VREF。

之后，假设在时间t4至t5之间电源电压VDD缓慢上升时，由电阻元件12及13分压的电压也上升，变为比基准电压VREF高的电压。由比较器11放大此电压差，检测信号Y4从低电平转移到高电平。于是，从逻辑和电路14输出高电平的检测信号Y5，输入到上述复位部。另外，由于由电阻元件2使输入到比较器1的电容元件3的输出和基准电压为相同的电压值，所以比较器1不能检测在时间t4至t5中产生的缓慢的电压变动。

如上所述，根据实施方式4的半导体装置，因为是检测由电阻元件2使基准电压值和电容元件3的输出的值变成同值的状态的电压变动，所以可以不取决于电压变动前的电源电压值，检测急剧的电压变动。其结果，与现有的半导体装置相比，设计上应该考虑的参数减少，电路设计变得容易。此外，由于设置有对电源电压进行分压的电阻元件12及13和对上述分压电压及基准电压进行比较的比较器11，所以也可以检测缓慢的电压变动。

另外，在实施方式4中，对将由比较器11、电阻元件12及13构成的电压变动检测电路添加到实施方式1的半导体装置的场合进行了说明，但本发明并不限定于此，也可以在实施方式2或3的半导体装置中设置上述电压变动检测电路。

另外，在检测负侧的电压变动的场合，使比较器1及11的输入端子N1、N2及输入端子N7、N8的极性分别相反即可。

(实施方式5)

下面利用图9及图10对本发明的实施方式5的半导体装置进行说明。图9为本发明的实施方式5的半导体装置的电路结构图。图9所示的半导体装置的特征为，在图1所示的实施方式1的半导体装置中添加切换部15和控制部19。

切换部15具有反相器16、P沟道晶体管17及N沟道晶体管18。反相器16的输出与P沟道晶体管17的栅相连接。P沟道晶体管17及N沟道晶体管18的源与输入IN1相连接，漏与比较器1的输入端子N1相连接。如上结构的切换部15可将输入到比较器1的输入端子N1的电压值切换为任意的值，即输入到输入端子IN1的任意的电压电平。

控制部19使测试(TEST)信号变为“高(高电平)”，在使切换部15动作的同时，输入比较器1的检测信号Y1而检测该信号是否激活。

例如，控制部19，在每次半导体装置的电源接通时使测试信号变为“高”，切换部15使输入到输入端子N1的电压值变得高于基准电压值。此时，比较器1检测电压差，由控制部19检测是否输出高电平的检测信号Y1。

通过采用这种结构，可以确认比较器1是否正常动作。

下面参照图10对以上结构的半导体装置的动作进行说明。图10为用来说明图9所示的半导体装置的动作的时序图。

首先，在时间t0，施加电源电压4(电源电压VDD)，而在基准电压的输入端子5上施加基准电压VREF。此时，输入到比较器1的输入端子N1、N2的电压由于电阻元件2而相等。

然后在时间t1控制部19使输入到切换部15的测试信号从低电平上升到高电平，则P沟道晶体管17及N沟道晶体管18变成“ON”，输入到输入端子IN1的任意的电压(以下记作任意的电压IN1)，即比基准电压VREF高的电压输入到比较器1的输入端子N1。此时，如果比较器1正常动作，则基准电压VREF和任意的电压IN1的电压差由比较器1放大而检测信号Y1从低电平转移到高电平。对于是否随着输入端子N1的电压变得高于基准电压VREF的电压，检测信号Y1变成高电平，由控制部19输入检测信号Y1进行确认。

如上所述，本实施方式5的半导体装置，由于在比较器的输入电源电容元件3的输出的端子(输入端子N1)上具有输入任意的电压的切换部15，可以检查比较器是否正常动作。

另外，在实施方式5中，说明的是由切换部15将输入到输入端子N1的电压切换为比基准电压高的电压的场合，但本发明并不限定于此，也可以将输入端子N1作为-端子，将输入端子N2作为+端子，将输入到输入端子N1的电压切换为比基准电压低的电压。

另外，在实施方式5中，说明的是在半导体装置内的控制部19，使TEST信号变为“高”，使切换部15动作的同时，输入比较器1的检测信号Y1来检测该信号是否激活的场合，但本发明并不限定于此，也可以是外部装置控制切换部15，输入比较器1的检测信号Y1来检测该信号是否激活。

另外，在实施方式5中，说明的是对实施方式1的半导体装置添加切换部15、控制部19的场合，但本发明并不限定于此，也可以是对在实施方式2～4中说明的半导体装置添加切换部15、控制部19。在该场合，输入到各比较器的一个端子的电容元件的输出的值由切换部15切换为任意的电压值。

此外，在上述实施方式2～4中，电阻元件连接与比较器的2个输入端子相连接的2个信号线，但也可以是只经过2个信号线中的任一个与比较器的2个输入端子相连接，或者也可以是直接与2个输入端子相连接。

本发明的半导体装置，由于可以检测电源电压和接地电压的电位差的急剧的变动，适用于可以对抗对半导体装置从外部进行数据篡改及非法读出等的攻击的LSI。

Claims (14)

1.一种半导体装置，其特征在于包括：

一端与电源电压相连接的电容元件；

具有极性各自不同的2个输入节点，输入基准电压和上述电容元件的另一端的输出、对各个电压值进行比较并输出表示比较结果的信号的第1比较器；

连接上述第1比较器的一个输入节点和另一个输入节点的第1电阻元件；

上述第1比较器，在输入的上述基准电压和上述电容元件的另一端的输出之间产生电压差时，使表示上述比较结果的输出信号激活。

2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：

上述第1比较器，是在输入的上述基准电压和上述电容元件的另一端的输出之间的电压差比预先设定的磁滞幅度大时，使表示上述比较结果的输出信号激活的磁滞比较器。

3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于还包括：

在上述电源电压和接地之间串联配置，对上述电源电压进行分压的第2及第3电阻元件；

具有2个输入节点，输入由上述第2及第3电阻元件分压了的电压和基准电压进行比较的第2比较器；以及

进行上述第1比较器的输出信号和上述第2比较器的输出信号的逻辑和运算的逻辑和电路。

4.如权利要求1或2中所述的半导体装置，其特征在于还包括：

输入上述第1比较器或上述逻辑和电路的输出信号，上述第1比较器的输出信号被激活时，使包含上述半导体装置的***的动作停止的复位部。

5.如权利要求3中所述的半导体装置，其特征在于还包括：

输入上述第1比较器或上述逻辑和电路的输出信号，上述第1比较器或上述第2比较器的输出信号被激活时，使包含上述半导体装置的***的动作停止的复位部。

6.如权利要求1至权利要求3中的任一项中所述的半导体装置，其特征在于还包括：

将输入到上述第1比较器的任一个输入节点的上述电容元件的另一端的输出的值切换为任意的值的切换部。

7.如权利要求6中所述的半导体装置，其特征在于还包括：

在上述半导体装置的电源接通时使上述切换部动作的控制部。

8.一种半导体装置，其特征在于包括：

一端与电源电压相连接的第1及第2电容元件；

具有极性各自不同的2个输入节点，输入基准电压和上述第1电容元件的另一端的输出、对各个电压值进行比较并输出表示比较结果的信号的第1比较器；

具有极性各自不同的2个输入节点，输入基准电压和上述第2电容元件的另一端的输出、对各个电压值进行比较并输出表示比较结果的信号的第2比较器；

分别连接上述第1及第2比较器的一个输入节点和另一个输入节点的第1及第2电阻元件；

进行上述第1比较器的输出信号和上述第2比较器的输出信号的逻辑和运算的逻辑和电路；

上述第1及第2比较器，在输入的上述基准电压和上述电容元件的另一端的输出之间产生电压差时，分别使表示上述比较结果的输出信号激活；上述第1比较器的输入上述第1电容元件的另一端的输出的输入节点的极性与上述第2比较器的输入上述第2电容元件的另一端的输出的输入节点的极性相反。

9.如权利要求8中所述的半导体装置，其特征在于：

上述第1及第2比较器，分别是在输入的上述基准电压和上述电容元件的另一端的输出的电压差比预先设定的磁滞幅度大时，使表示上述比较结果的输出信号激活的磁滞比较器。

10.如权利要求8中所述的半导体装置，其特征在于还包括：

在上述电源电压和接地之间串联配置，对上述电源电压进行分压的第3及第4电阻元件；

具有2个输入节点，输入由上述第3及第4电阻元件分压了的电压和基准电压进行比较并将表示比较结果的信号输出到上述逻辑和电路的第3比较器。

11.如权利要求8或9中所述的半导体装置，其特征在于还包括：

输入上述逻辑和电路的输出信号，上述第1比较器、或上述第2比较器的输出信号被激活时，使包含上述半导体装置的***的动作停止的复位部。

12.如权利要求10中所述的半导体装置，其特征在于还包括：

输入上述逻辑和电路的输出信号，上述第1比较器、上述第2比较器或上述第3比较器的输出信号被激活时，使包含上述半导体装置的***的动作停止的复位部。

13.如权利要求8至权利要求10中的任一项中所述的半导体装置，其特征在于包括：

将输入到上述第1比较器的任一个输入节点的上述第1电容元件的另一端的输出的值和输入到上述第2比较器的任一个输入节点的上述第2电容元件的另一端的输出的值切换为任意的值的切换部。

14.如权利要求13中所述的半导体装置，其特征在于包括：

在上述半导体装置的电源接通时使上述切换部动作的控制部。

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