DE4038319A1

DE4038319A1 - Bezugsspannungserzeugungsschaltung

Info

Publication number: DE4038319A1
Application number: DE4038319A
Authority: DE
Inventors: Takahiko Hara; Syuso Fujii
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1991-06-06
Anticipated expiration: 2010-12-01
Also published as: KR940004445B1; US5150188A; JP2809768B2; KR910010707A; DE4038319C2; JPH03171309A

Description

Die Erfindung betrifft eine Bezugsspannungserzeugungs schaltung(sanordnung) der für verschiedene Arten von integrierten Halbleiterschaltkreisen verwendeten Art.

Mit der Entwicklung der Halbleitertechnik und speziell der Entwicklung von Mikrominiaturisierungs-Bearbei tungstechniken ergab sich in neuerer Zeit eine zuneh mende Tendenz in Richtung auf eine Mikrominiaturisie rung auf dem Gebiet der Halbleiterspeicher. Im Hinblick darauf und unter Berücksichtigung der Zuverlässigkeit des Elements und des Energie- oder Leistungsverlusts des Chips ist es wünschenswert, eine an das Element an zulegende Stromquellenspannung zu senken.

Unter Berücksichtigung der Vereinbarkeit mit dem der zeit angewandten System ist es für einen Anwender, der verschiedene Arten von die verfügbaren Halbleiterspei cher verwendenden Systemen benutzt, wünschenswert, daß die von außen bzw. vom externen Abschnitt des Chips an gelegte Stromquellenspannung Vcc (EXT) so benutzt wer den kann, wie sie ist, auch wenn der Integrationsgrad des Halbleiterspeichers erhöht wird. Aus diesem Grund ist eine Technik entwickelt worden, bei welcher im in ternen Abschnitt des Chips ein Speisespannungs-Begren zungskreis vorgesehen wird, um damit die an das (eigent liche) Element angelegte Spannung niedriger einzustel len als die externe Speisespannung.

Der Speisespannungs-Begrenzungskreis umfaßt im allge meinen eine Bezugsspannungserzeugungsschaltung, die eine als Referenz- oder Bezugsspannung für die interne Speisespannung des Chips dienende Spannung erzeugt, und einen internen Speisespannungs-Ausgangskreis, welcher die interne Speisespannung auf der Grundlage des Aus gangssignals von der Bezugsspannungserzeugungsschaltung konstanthält. Herkömmlicherweise wird in der Bezugsspan nungserzeugungsschaltung eine Schaltung verwendet, in welcher ein Widerstand R und zwei Dioden D1 und D2 in Reihe geschaltet sind. Wenn bei dieser Bezugsspannungs erzeugungsschaltung der Vorwärts- oder Durchlaßspan nungsabfall der Dioden gleich VF ist, kann ein konstan tes Ausgangssignal von 2VF erzielt werden. Erforderli chenfalls können durch Erhöhung der Zahl der Dioden auch höhere Bezugsspannungen erreicht werden.

Bei einer solchen bisherigen Bezugsspannungserzeugungs schaltung entstehen jedoch Probleme, wenn zur Durchfüh rung eines Spannungsbeschleunigungs- bzw. -anstiegs versuchs eine höhere Spannung an den Chip angelegt wird. Genauer gesagt: zur Durchführung des Spannungs beschleunigungsversuchs im Halbleiterspeicher mit einem eingebauten Speisespannungs-Begrenzungskreis ist es - als erstes Problem - nötig, die Bezugsspannungserzeu gungsschaltung so zu steuern, daß eine höhere Spannung als die interne Chip-Speisespannung Vcc (INT) erreicht wird, wenn die externe Speisespannung Vcc (EXT) eine normale Arbeitsspannung übersteigt. In diesem Fall ist die wünschenswerte Beziehung zwischen der externen Speisespannung und der internen Speisespannung derart, daß die interne Speisespannung Vcc (INT) eine konstan te Größe aufweist, wenn die externe Speisespannung Vcc (EXT) eine bestimmte Größe übersteigt, und die interne Speisespannung Vcc (INT) mit einer konstanten Rate wie der ansteigt, wenn die externe Speisespannung Vcc (EXT) die maximale Größe Vcc max der normalen Arbeitsspannung erreicht. Da jedoch bei der herkömmlichen, Dioden ver wendenden Bezugsspannungserzeugungsschaltung unabhän gig von der externen Speisespannung eine konstante Be zugsspannung erzeugt wird, kann diese bisherige Bezugs spannungserzeugungsschaltung nicht als Speisespannungs- Begrenzungskreis der oben angegebenen Art benutzt wird.

Das zweite Problem der herkömmlichen Bezugsspannungser zeugungsschaltung besteht darin, daß die Stabilität der Charakteristik oder Kennlinie unzureichend ist. Insbe sondere ist der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung der Diode im Herstellungsprozeß unterschiedlich. Insbeson dere dann, wenn mehrere Dioden in Reihe geschaltet sind, kann der dadurch ausgeübte Einfluß nicht vermie den werden. Zudem ist der Spannungsabfall in Durchlaß richtung bzw. Durchlaßspannungsabfall der Diode tempe raturabhängig.

Wie erwähnt, ergeben sich bei der im herkömmlichen in tegrierten Schaltkreis verwendeten Bezugsspannungserzeu gungsschaltung Probleme, wenn sie als Speisespannungs- Begrenzungskreis bei der Durchführung des Spannungsbe schleunigungsversuchs oder -tests benutzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Be zugsspannungserzeugungsschaltung, die sich zweckmäßig für einen Speisespannungs-Begrenzungskreis eignet, der bei Durchführung eines Spannungsbeschleunigungsver suchs bzw. auch bei ansteigender Spannung wirksam und zuverlässig arbeitet.

Gegenstand der Erfindung ist eine Bezugsspannungserzeu gungsschaltung mit einem Widerstand, dessen einer An schluß mit einem ersten Speise(spannungs)quellenan schluß verbunden ist, einer oder mehreren ersten Dio den, die zwischen den anderen Anschluß des Widerstands und einen zweiten Speisequellenanschluß mit einer Durchlaßpolarität gegen die Speisespannung bzw. in Durchlaßrichtung für die Speisespannung geschaltet sind, und einer oder mehreren Dioden, die parallel zum Widerstand mit einer Durchlaßpolarität gegen die Spei sespannung geschaltet sind.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Bezugsspannungserzeu gungsschaltung die Speisespannung abgetastet oder ge wobbelt (swept) wird bzw. Schwankungen unterliegt, wird ein Ausgangssignal entsprechend 1 : 1, d. h. Verhältnis der Speisespannung zur Ausgangsspannung, erzielt, bis die erste Diode durchschaltet. Daraufhin bleibt das Ausgangssignal bis zu einem bestimmten Bereich auf einer konstanten Größe, die durch die erste Diode be stimmt wird. Wenn das Ausgangssignal den Bereich über schreitet und die zweite Diode durchschaltet, kann ein auf die Änderung der Speisespannung ansprechendes Aus gangssignal mit einer Anstiegsrate erzielt werden, die durch das Verhältnis der EIN- oder Durchschaltwider stände von erster und zweiter Diode bestimmt wird. Da mit läßt sich eine Charakteristik erzielen, die für die Verwendung der Bezugsspannungserzeugungsschaltung als Speisespannungs-Begrenzungskreis bei der Durchführung eines Spannungsbeschleunigungsversuchs günstig ist.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zei gen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Bezugsspannungserzeu gungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Verdeut lichung der Arbeitsweise der Bezugsspannungs erzeugungsschaltung,

Fig. 3 ein Schaltbild einer anderen Ausführungs form der Bezugsspannungserzeugungsschaltung unter Verwendung eines MOS-Transistors,

Fig. 4 eine Schnittansicht des Aufbaus des bei der Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Fig. 3 verwendeten MOS-Transistors,

Fig. 5 ein Schaltbild einer Bezugsspannungserzeu gungsschaltung gemäß noch einer anderen Aus führungsform der Erfindung, bei welcher die Abhängigkeit von der externen Speisespan nung änderbar ist,

Fig. 6 ein Schaltbild einer Bezugsspannungserzeu gungsschaltung gemäß noch einer anderen Aus führungsform der Erfindung, bei welcher die Abhängigkeit von der externen Speisespan nung änderbar ist,

Fig. 7 ein Schaltbild einer Bezugsspannungserzeu gungsschaltung gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform der Erfindung, bei welcher die Ab hängigkeit von der Ausgangsspannung und der externen Speisespannung änderbar ist,

Fig. 8 ein Schaltbild einer Bezugsspannungserzeu gungsschaltung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Ausgangsspannungs-Anstiegsbereich und ein Ausgangsspannungs-Konstantbereich be liebig oder willkürlich änderbar sind,

Fig. 9 ein Schaltbild einer Bezugsspannungserzeu gungsschaltung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform, bei welcher ein MOS-Tran sistor des anderen Polaritätstyps verwendet wird, und

Fig. 10 ein Schaltbild eines internen Spannungsaus gangskreises zur Erzeugung einer internen Speisespannung auf der Grundlage einer Be zugsspannung von der Bezugsspannungserzeu gungsschaltung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind ein Widerstand 1 und zwei pn-Übergang-Dioden 2 ₁ und 2 ₂ in Reihe zwischen einen ersten Speiseanschluß 4, an dem eine externe Speisespannung Vcc (EXT) anliegt, und einen zweiten Speiseanschluß 5, der normalerweise an Massespannung liegt, geschaltet. Ein Knotenpunkt oder eine Verzweigung zwischen dem Widerstand 1 und der Diode 2 ₁ dient als Ausgangsanschluß 6. Zwischen den ersten Speiseanschluß 4 und den Ausgangsanschluß 6 sind drei pn-Übergang-Dioden 3 ₁, 3 ₂ und 3 ₃ in Reihe geschal tet.

Bei dieser Ausführungsform werden in einem Bereich, in welchem die extern an den Chip angelegte Speisespannung Vcc niedriger ist als die doppelte Durchlaßanstiegsspan nung VF der pn-Übergang-Diode 2 ₁, 2 ₂, 3 ₁, 3 ₂ und 3 ₃ die pn-Übergang-Dioden 2 ₁, 2 ₂, 3 ₁, 3 ₂ und 3 ₃ abgeschaltet bzw. zum Sperren gebracht, wobei eine der Speisespannung Vcc gleiche Ausgangsspannung gemäß Fig. 2 am Ausgangs anschluß 6 erhalten wird (Bereich a). Wenn die Speise spannung Vcc ansteigt und die pn-Übergang-Dioden 2 ₁ und 2 ₂ durchschalten, kann am Ausgangsanschluß 6 eine durch die Durchlaßanstiegsspannung (forward rising voltage) der pn-Übergang-Dioden 2 ₁ und 2 ₂ bestimmte konstante Größe erzielt werden (Bereich b). Wenn die Speisespan nung Vcc weiter ansteigt und die pn-Übergang-Dioden 2 ₁, 2 ₂, 3 ₁, 3 ₂ und 3 ₃ durchschalten, wird eine Teil-Span nung der Speisespannung Vcc, die durch das Impedanzver hältnis der pn-Übergang-Dioden 2 ₁ und 2 ₂ zu den pn- Übergang-Dioden 3 ₁-3 ₃ bestimmt wird und die in Ab hängigkeit von der Speisespannung Vcc ansteigt, ausge geben (Bereich c).

Da bei der beschriebenen Bezugsspannungserzeugungsschal tung die Ausgangsspannung entsprechend dem Anstieg der Speisespannung ansteigt, kann der Spannungsbeschleuni gungsversuch durchgeführt werden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Be zugsspannungserzeugungsschaltung sind der Widerstand 1 und ein p-Kanal-MOS-Transistor 8 in Reihe zwischen den ersten Speiseanschluß 4, an dem die externe Speisespan nung Vcc (EXT) anliegt, und den zweiten Speiseanschluß 5, der an der normalen Massespannung (am Massepoten tial) liegt, geschaltet. Der Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 1 und dem p-Kanal-MOS-Transistor 8 dient als Ausgangsanschluß 6. Der genannte Transistor 8, bei dem Gate und Drain zusammengeschaltet sind, dient als Diode mit einer Vorwärts- bzw. Durchlaßcharakteristik in be zug auf eine Speisespannung. Mit anderen Worten: Gate und Drain des Transistors 8 sind an den zweiten Speise spannungsanschluß 5, Source und Substrat (oder Wanne) an den Widerstand 1 angeschlossen. Zwei p-Kanal-MOS- Transistoren 9 ₁ und 9 ₂ sind in Reihe zwischen den er sten Speisespannungsanschluß 4 und den Ausgangsanschluß 6 geschaltet. Ähnlich wie beim MOS-Transistor 8 sind bei diesen Transistoren 9 ₁ und 9 ₂ jeweils Gate und Drain zusammengeschaltet (d. h. kurzgeschlossen), so daß eine Diode gebildet ist.

Fig. 4 zeigt im Schnitt den Aufbau der genannten MOS- Transistoren 8, 9 ₁ und 9 ₂. Dabei sind eine p-(Typ-) Sourcezone 12 und eine Drainzone 13 auf einen n-(Typ-) Siliziumsubstrat (oder einer -wanne) 11 geformt, wobei ein Substratbereich zwischen Sourcezone 12 und Drain zone 13 als Kanalbereich oder -zone 14 dient, auf dem bzw. der eine Gateelektrode 16 unter Zwischenfügung eines Gateisolierfilms 15 geformt ist. In die Kanal zone 14 sind keine Fremdatome durch Ionenimplantation eingeführt. Genauer gesagt: das Substrat 11 besitzt z. B. eine Fremdatomkonzentration von 1×10¹⁷/cm³; der Gateisolierfilm 15 besteht aus einem Siliziumoxidfilm einer Dicke von 16 nm (160 Å), und die Gateelektrode 16 ist aus einem polykristallinen n⁺-(Typ-)Silizium ge formt. Mit anderen Worten: die Kanalzone 14 enthält kein durch Ionenimplantation eingeführtes Fremdatom und besitzt eine Fremdatomkonzentration von 1×10¹⁷/cm³, was praktisch derjenigen des Oberflächenbereichs des Substrats entspricht. Infolgedessen betragen die Schwel lenwertspannungen Vth der MOS-Transistoren 8, 9 ₁ und 9 ₂ etwa -1,8 V, und diese MOS-Transistoren 8, 9 ₁ und 9 ₂ besitzen die Charakteristik von Dioden, wobei die MOS- Transistoren 8, 9 ₁ und 9 ₂ einen Anstieg auf eine Schwel lenwertspannung |Vth| zeigen.

In dem Bereich, in welchem die dem Chip extern aufge prägte Speisespannung Vcc niedriger ist als die Schwel lenwertspannung |Vth| des MOS-Transistors 8, wird bei dieser Ausführungsform der MOS-Transistor 8 zum Sperren gebracht. Da dabei die MOS-Transistoren 9 ₁ und 9 ₂ sper ren, kann ein(e) Ausgangssignal oder -spannung, das bzw. die der Speisespannung Vcc gleich ist, gemäß Fig. 2 am Ausgangsanschluß 6 erhalten werden (Bereich a). Wenn die Speisespannung Vcc ansteigt und der MOS-Tran sistor 8 durchschaltet, kann eine durch die Schwellen wertspannung Vth des MOS-Transistors 8 bestimmte kon stante Größe am Ausgangsanschluß 6 erhalten werden (Be reich b). Wenn die Speisespannung Vcc weiter ansteigt und die MOS-Transistoren 9 ₁ und 9 ₂ durchschalten, kann eine Teil-Spannung (divisional voltage) der Speisespan nung Vcc, die durch das Impedanzverhältnis des MOS- Transistors 8 zu den MOS-Transistoren 9 ₁ und 9 ₂ be stimmt wird und die in Abhängigkeit von der Speisespan nung Vcc ansteigt, als Ausgangsspannung erhalten werden (Bereich c).

Wenn - wie erwähnt - der Spannungsbegrenzungskreis die Bezugsspannungserzeugungsschaltung gemäß dieser Ausfüh rungsform umfaßt und ein noch näher zu beschreibender interner Spannungsausgangskreis, der auf dem gleichen Substrat ausgebildet ist, in der Bezugsspannungserzeu gungsschaltung verwendet wird, kann bei der Durchfüh rung des Spannungsbeschleunigungsversuchs oder -tests die interne Spannung in Abhängigkeit von der externen Speisespannung erhöht werden. Da weiterhin bei dieser Ausführungsform die zu erzeugende Bezugsspannung die Schwellenwertspannung des MOS-Transistors ist, bei dem in die Kanalzone kein Fremdatom durch Ionenimplantation eingeführt ist, kann die bei der Ausführungsform nach Fig. 1 durch eine Anzahl von pn-Übergang-Dioden gelie ferte Bezugsspannung von einem (einzigen) MOS-Transi stor erhalten werden. Bei Verwendung des MOS-Transi stors, bei dem - wie erwähnt - keine Ionenimplantation in der Kanalzone vorgenommen wurde, ist außerdem die Differenz der Schwellenwertspannung Vth im Herstel lungsprozeß (zwischen einzelnen) Transistoren sehr klein, so daß eine stabile Bezugsspannung erzielt wer den kann. Die Temperaturabhängigkeit der (MOS-)Diode ist geringer als bei der pn-Übergang-Diode.

Fig. 5 zeigt eine Bezugsspannungserzeugungsschaltung gemäß noch einer anderen Ausführungsform, bei welcher - im Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 3 - ein Widerstand 7 zwischen den MOS-Transistor 8 und den Aus gangsanschluß 6 eingefügt ist.

Beim Leistungstest am Halbleiter-Chip wird häufig eine Methode angewandt, bei welcher verschiedene Parameter, wie Zugriffszeit, durch Änderung der Speisespannung ge messen oder bestimmt werden. Da jedoch bei der Schal tung gemäß obiger Ausführungsform die Spannung am Aus gangsanschluß im Bereich b konstant ist, hängt die in terne Speisespannung des Halbleiter-Chips nicht von der externen Speisespannung ab, und sie wird (oder bleibt) konstant. Infolgedessen ist (wäre) zu erwarten, daß der Leistungstest am Halbleiter-Chip schwierig durchzufüh ren ist. Da jedoch bei der Ausführungsform nach Fig. 5 der Widerstand 7 zur Schaltung hinzugefügt ist, kann die Spannung am Ausgangsanschluß 6 im Bereich b mit dem Anstieg der externen Speisespannung geringfügig erhöht werden. Der Leistungstest am Halbleiter-Chip läßt sich mithin einfach durchführen. Dabei kann die Abhängigkeit der Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß 6, wenn die externe Speisespannung im Bereich b liegt, durch Ände rung des Widerstandswerts geändert werden. Mit anderen Worten: die Abhängigkeit der externen Speisespannung wird mit höherem Widerstandswert des Widerstands 7 grö ßer. Für die Übertragung der milden bzw. schwachen (lenient) Speisespannungsabhängigkeit auf die Bezugs spannung kann auch folgende Methode in Betracht gezogen werden:
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht - ge nauer gesagt - die Substrat-(Wannen-)Spannung des MOS- Transistors 8 für Bezugsspannungserzeugung der Drain spannung. Die Substratspannung wird jedoch im Bereich bis zur Speisespannung verschiedentlich geändert, so daß damit die genannte Speisespannungsabhängigkeit ge ändert werden kann. Beispielsweise kann gemäß Fig. 6 die Substratspannung des MOS-Transistors 8 vom Zwi schenpunkt (Abgriff) des zwischen den Speiseanschluß 4 und den Ausgangsanschluß 6 eingeschalteten Widerstands 1 (1 ₁) abgenommen werden. Da die sog. Substratvorspan nung (Sperrvorspannung) an den MOS-Transistor 8 ange legt ist, behält (holds) mithin die Schwellenwertspan nung Vth die Speisespannungsabhängigkeit, so daß die milde bzw. schwache (lenient) Speisespannungsabhängig keit auf die Ausgangsspannung ausgeübt werden kann.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform in Form einer Abwand lung der Ausführungsform nach Fig. 5. Dabei ist ein Wi derstand 10 zwischen einen Knotenpunkt, an dem der Wi derstand 1 sowie Gate und Drain des Transistors 9 ₂ zu sammengeschaltet sind, und den Ausgangsanschluß 6 ein geschaltet. Außerdem kann dabei die Substratspannung des MOS-Transistors 9 ₂ nicht von dessen Source, son dern von der Speisespannung Vcc erhalten werden. Bei dieser Bezugsspannungserzeugungsschaltung werden (sind) der Widerstandswert des hinzugefügten Widerstands 10 und die Substratspannung des MOS-Transistors 9 ₂ geän dert, so daß die Größe der Speisespannung bei Änderung der Spannung am Ausgangsanschluß 6 vom Bereich b gemäß Fig. 2 auf den Bereich c und die Abhängigkeit (von) der externen Speisespannung (Spannungsanstiegswinkel) ein gestellt werden können. Wenn insbesondere der Wider stand 10 und die von der Substratspannung des MOS-Tran sistors 9 ₂ verschiedenen Parameter nicht geändert wer den, kann die Speisespannungsabhängigkeit im Bereich c mit Vergrößerung des Werts des Widerstands 10 klein eingestellt werden. Da außerdem die Substratspannung des MOS-Transistors 9 ₂ höher eingestellt ist als die Sourcespannung des MOS-Transistors 9 ₂, kann die ex terne Speisespannung zur Hochpotentialseite verschoben werden, wenn sich die Spannung am Ausgangsanschluß 6 vom Bereich b zum Bereich c ändert.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind ein MOS- Transistor als erste Diode für Bezugsspannungserzeugung und zwei MOS-Transistoren als zweite Diode für die Be stimmung der Anstiegskurve der Ausgangsspannung bei Durchführung der (des) Spannungsbeschleunigung(stests) vorgesehen. Je nach der Einstellung der Größen (ranges) der Bereiche a und b der Ausgangsspannung kann die Zahl dieser Transistoren beliebig gewählt werden.

Beispielsweise können gemäß Fig. 8 die erste Diode durch zwei MOS-Transistoren 8 ₁ und 8 ₂ und die zweite Diode durch einen MOS-Transistor 9 gebildet sein.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform unter Verwendung eines n-Kanal-MOS-Transistors als Diode. Insbesondere sind dabei ein n-Kanal-MOS-Transistor 18 als erste Diode für Bezugsspannungserzeugung und zwei n-Kanal- MOS-Transistoren 19 ₁ und 19 ₂ als zweite Diode vorge sehen. Im Gegensatz zum p-Kanal-MOS-Transistor sind in diesem Fall bei den MOS-Transistoren 18, 19 ₁ und 19 ₂ Gate und Drain gemäß Fig. 9 (jeweils) mit der Hoch potentialseite verbunden. Damit kann die Charakte ristik der Diode, die einen Anstieg auf der Schwellen wertspannung zeigt, erzielt werden. Wie erwähnt, kann erfindungsgemäß nicht nur der p-Kanal-MOS-Transistor, sondern auch ein n-Kanal-MOS-Transistor als Diode be nutzt werden.

Fig. 10 veranschaulicht einen internen Spannungsaus gangskreis, der eine interne Speisespannung auf der Grundlage der durch die bechriebene Bezugsspannungser zeugungsschaltung erzeugten Bezugsspannung erzeugt.

Im internen Spannungsausgangskreis (internal voltage output circuit) ist ein Differentialverstärker 20 vor gesehen, und eine reversierende bzw. invertierende (reverse) Eingangsklemme des Differentialverstärkers 20 ist mit der Ausgangsklemme der Bezugsspannungserzeu gungsschaltung verbunden, während die Ausgangsklemme mit der Gateelektrode eines p-Kanal-MOS-Transistors 2 ₃ verbunden ist, dessen Drain an einen internen Speise ausgangsanschluß 2 ₁ angeschlossen ist. Widerstände 24 und 25, die jeweils Widerstandswerte R1 bzw. R2 auf weisen, sind in Reihe zwischen den internen Speise (spannungs)ausgangsanschluß 2 ₁ und eine Erdungs- oder Masseelektrode geschaltet. Ein Knotenpunkt 2 ₂ zwischen den Widerständen 24 und 25 ist mit der nichtreversie renden bzw. -invertierenden Eingangsklemme des Diffe rentialverstärkers 20 verbunden. Weiterhin sind der Differentialverstärker 20 und der MOS-Transistor 2 ₃ über den Speiseanschluß 4 mit der externen Speisespan nungsversorgung (external supply) verbunden.

Wenn eine Bezugsspannung Vref dem internen Spannungs ausgangskreis über den Anschluß 6 von der Bezugsspan nungserzeugungsschaltung zugespeist wird, gibt der in terne Spannungsausgangskreis die interne Spannung ((R1 + R2)/R2) × Vref aus. Durch beliebige Wahl der Widerstandswerte R1 und R2 kann die interne Spannung auf eine gewünschte Größe entsprechend der Bezugsspan nung eingestellt werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen kann eine der ersten und zweiten Dioden durch mindestens eine pn- Übergang-Diode und die andere durch mindestens einen MOS-Transistor gebildet werden.

Wie vorstehend beschrieben, wird mit der Erfindung eine Bezugsspannungserzeugungsschaltung geschaffen, die eine als Bezugsspannung eines Speisespannungsbegrenzungs kreises geeignete Ausgangsspannung erzeugt.

Claims

1. Bezugsspannungserzeugungsschaltung, die auf einem Halbleitersubstrat einheitlich geformt bzw. inte griert und zwischen erste und zweite Speise(span nungs)anschlüsse (4, 5), an denen eine externe Speisespannung anliegt, geschaltet ist, gekenn zeichnet durch
eine elektrische Widerstandseinheit (1) mit einem ersten Anschluß, der mit dem ersten Speise anschluß, an welchem ein hohes Potential anliegt, verbunden ist, und mit einem zweiten Anschluß,
mindestens eine zwischen den zweiten Anschluß der elektrischen Widerstandseinheit (1) und den zweiten Speiseanschluß (5), der an einem niedrigen Potential liegt, geschaltete erste Diode (2 ₁, 2 ₂, 8, 8 ₁, 8 ₂, 18) mit einer Vorwärts- oder Durchlaß charakteristik in bezug auf die Speisespannung und
mindestens eine zur elektrischen Widerstandsein heit (1) parallelgeschaltete und mit der ersten Diode in Reihe geschaltete zweite Diode (3 ₁, 3 ₂, 3 ₃, 9, 9 ₁, 9 ₂, 19, 19 ₂) mit einer Vorwärts- oder Durchlaßcharakteristik in bezug auf die Speisespan nung, wobei ein(e) Verzweigung oder Knotenpunkt zwischen der ersten Diode und der zweiten Diode an eine Ausgangsanschlußeinheit angeschlossen ist.

2. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und zweiten Dioden (8, 8 ₁, 9, 9 ₁, 9 ₂, 18, 19 ₁, 19 ₂) durch einen MOS-Transistor mit Gate und Drain, die zusammengeschaltet sind, gebildet ist.

3. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Diode (8, 8 ₁, 8 ₂, 18) durch eine MOS-Transistorkreiseinheit mit mindestens einem p-Kanal-MOS-Transistor oder n-Ka nal-MOS-Transistor gebildet ist, der eine Gate- und eine Drainelektrode, die zusammengeschaltet sind und den einen Anschluß der Diode bilden, sowie eine den anderen Anschluß der Diode bildende Sourceelek trode aufweist, wobei der eine Anschluß mit dem zweiten Speiseanschluß und der andere Anschluß mit der Widerstandseinheit (1) verbunden sind.

4. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der MOS-Transistor einen Substratspannungsanschluß aufweist und die Widerstandseinheit (1) einen mit dem Substratspan nungsanschluß des MOS-Transistors verbundenen Zwi schenanschluß bzw. Abgriff aufweist.

5. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die MOS-Transistorkreis einheit aus einer Anzahl von in Reihe geschalteten MOS-Transistoren (8 ₁, 8 ₂) gebildet ist.

6. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diode aus einer MOS-Transistorkreiseinheit mit einer Gate- und einer Drainelektrode, die zusammengeschaltet sind und den einen Anschluß der Diode bilden, und einer den anderen Anschluß der Diode bildenden Sourceelektrode gebildet ist und der eine An schluß mit der Widerstandseinheit (1) und der an dere Anschluß mit dem ersten Speiseanschluß (4) verbunden sind.

7. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die MOS-Transistor kreiseinheit aus einer Anzahl von in Reihe geschal teten MOS-Transistoren (9 ₁, 9 ₂) besteht.

8. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Diode aus einer MOS-Transistorkreiseinheit umfassend minde stens einen p-Kanal-MOS-Transistor (8, 8 ₁, 8 ₂) oder n-Kanal-MOS-Transistor (18) mit einer Gate- und einer Drainelektrode, die zusammengeschaltet sind und den einen Anschluß der ersten Diode bilden, und einer den anderen Anschluß der ersten Diode bilden den Sourceelektrode, gebildet ist, der eine An schluß mit dem zweiten Speiseanschluß (5) und der andere Anschluß mit der Widerstandseinheit (1) ver bunden sind, und die zweite Diode durch eine MOS-Transistorkreiseinheit, umfassend mindestens einen p-Kanal-MOS-Transistor (9, 9 ₁, 9 ₂) oder n- Kanal-MOS-Transistor (19 ₁, 19 ₂) mit einer Gate- und einer Drainelektrode, die zusammengeschaltet sind und den einen Anschluß der zweiten Diode bilden, und einer den anderen Anschluß der zweiten Diode bildenden Sourceelektrode, gebildet ist, wobei der eine Anschluß der zweiten Diode mit der Widerstands einheit und ihr anderer Anschluß mit dem ersten Speiseanschluß (4) verbunden sind.

9. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Wider stand zwischen die erste Diode und die zweite Diode geschaltet ist, so daß die Abhängigkeit von der ex ternen Speisespannung änderbar ist.

10. Bezugsspannungserzeugungsschaltung, die auf einem Halbleitersubstrat einheitlich geformt bzw. inte griert und zwischen erste und zweite Speise(span nungs)anschlüsse (4, 5), an denen eine externe Speisespannung anliegt, geschaltet ist, gekenn zeichnet durch
eine elektrische Widerstandseinheit mit einem ersten Anschluß, der mit dem ersten Speiseanschluß (4), an welchem ein hohes Potential anliegt, ver bunden ist, und einem zweiten Anschluß,
mindestens einen ersten MOS-Transistor (8, 8 ₁, 8 ₂, 18 ₁, 18 ₂), der zwischen den zweiten Anschluß der elektrischen Widerstandseinheit (1) und den zweiten Speiseanschluß (5), der an einem niedrigen Potential liegt, geschaltet ist und der eine Gate- und eine Drainelektrode aufweist, die zusammenge schaltet sind, um als Durchlaß-Diode (forward diode) zu wirken,
mindestens einen zweiten MOS-Transistor (9, 9 ₁, 9 ₂, 19 ₁, 19 ₂), der zur elektrischen Widerstands einheit (1) parallelgeschaltet und mit dem ersten MOS-Transistor in Reihe geschaltet ist und der eine Gate- und eine Drainelektrode aufweist, die zusam mengeschaltet sind, um als Durchlaß-Diode zu wir ken, und
eine mit einem Knotenpunkt zwischen erstem und zweitem MOS-Transistor verbundene Ausgangsanschluß einheit (6) .

11. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein zwischen die Widerstandseinheit (1) und die Ausgangsan schlußeinheit (6) geschaltetes erstes Widerstands element (10) und ein zwischen die Ausgangsanschluß einheit (6) und den ersten MOS-Transistor (8) ge schaltetes zweites Widerstandselement (7) aufweist und der zweite MOS-Transistor einen mit dem ersten Speiseanschluß (4) verbundenen Substratspannungs anschluß aufweist.

12. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß erster und zweiter MOS-Transistor jeweils einen Wannenbereich (well region) (11) einer vorbestimmten Fremdatomkonzen tration und einen Kanalbereich (14) einer Fremd atomkonzentration, die praktisch der Fremdatomkon zentration des Wannenbereichs entspricht, aufwei sen.

13. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß erster und zweiter MOS-Transistor jeweils einen aus einem Silizium oxidfilm einer Dicke von 16 nm (160 Å) bestehen den Gateisolierfilm (15) und eine aus einem poly kristallinen n⁺-(Typ-)Siliziumfilm bestehende Gate elektrode (16) aufweisen und der Kanalbereich (14) eine Fremdatomkonzentration von 1×10¹⁷/cm³ auf weist.

14. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste MOS- Transistor einen Substratspannungsanschluß aufweist und die Widerstandseinheit (1) aus einem Widerstand mit einem Zwischenanschluß, der mit dem Substrat spannungsanschluß des ersten MOS-Transistors ver bunden ist, besteht.

15. Bezugsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Widerstand zwischen den ersten und den zweiten MOS- Transistor geschaltet ist, so daß die Abhängigkeit von der externen Speisespannung änderbar ist.