DE4214403A1

DE4214403A1 - Bezugsstromgeneratorschaltung

Info

Publication number: DE4214403A1
Application number: DE4214403A
Authority: DE
Inventors: Jae-Hyeong Lee; Dong-Jae Lee
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1992-03-20
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1993-09-23
Also published as: KR940005510B1; FR2688903A1; FR2688903B1; KR930020847A; CN1065532A; GB9209400D0; JPH0675648A; ITMI921016A0; IT1254947B; GB2265479A; ITMI921016A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit Halbleiterbauelementen oder -baugruppen und betrifft eine Bezugsstromgenerator schaltung eines Halbleiterbauelementes oder einer Halblei terbaugruppe.

Bezugsstromgeneratorschaltungen, die bei Halbleiterbau elementen oder Halbleiterbaugruppen verwandt werden, müssen einen konstanten Strom unabhängig von den äußeren Umgebungs verhältnissen liefern. Die erforderlichen Eigenschaften einer Bezugsstromgeneratorschaltung sind somit im wesentli chen die folgenden: zunächst sollte ein konstanter Strom als Ausgangsstrom innerhalb eines gewünschten Bereiches ausgege ben werden, der frei von Schwankungen der anliegenden Span nung ist, und zum zweiten sollte ein konstanter Strom als Ausgangsstrom innerhalb eines gewünschten Bereiches ausgege ben werden, der frei von Änderungen in Abhängigkeit der Außentemperatur und/oder den Bedingungen des Herstellungs verfahrens ist.

Fig. 4 zeigt eine Bezugsstromgeneratorschaltung eines herkömmlichen Halbleiterbauelementes oder einer herkömmli chen Halbleiterbaugruppe, bei der der durch einen PMOS-Tran sistor MP2 fließende Bezugsstrom Iref in Ampere durch gegeben ist. Dabei bezeichnet "V_tMN1" die Schwellenspannung eines NMOS-Transistors MN1. Der Bezugsstrom Iref ist somit proportional zur Schwellenspannung Vt des NMOS-Transistors MN1.

Die herkömmliche Schaltung hat daher den Nachteil, daß sich der Bezugsstrom Iref nach Maßgabe der Schwellenspannung des NMOS-Transistors MN1 ändert, die für Schwankungen in der Temperatur oder im Herstellungsverfahren empfindlich ist.

Durch die Erfindung soll daher eine Bezugsstromgenera torschaltung geschaffen werden, die für Änderungen in der Temperatur und dem Herstellungsverfahren unempfindlich ist.

Dazu umfaßt die erfindungsgemäße Bezugsstromgenerator schaltung eine eine Spannung erzeugende Einrichtung mit einer Widerstandseinrichtung und einem MOS-Transistor zwi schen einer ersten und einer zweiten Spannung, die eine konstante Spannung ausgibt, sowie eine MOS-Diodeneinrichtung und einen Widerstand, die zwischen die konstante Spannung und die zweite Spannung geschaltet sind, wobei der konstante Strom in einer Stärke ausgegeben wird, die dadurch erhalten wird, daß ein Wert, der durch Subtrahieren der Schwellen spannung der MOS-Diodeneinrichtung und der konstanten Span nung erhalten wird, durch den Widerstandswert des Widerstan des dividiert wird.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bezugsstromgeneratorschaltung eines Halbleiterbauelementes oder einer Halbleiterbaugruppe,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Bezugsstromgeneratorschaltung eines Halbleiterbau elementes oder einer Halbleiterbaugruppe,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Bezugsstromgeneratorschaltung eines Halbleiterbau elementes oder einer Halbleiterbaugruppe,

Fig. 4 eine Bezugsstromgeneratorschaltung eines her kömmlichen Halbleiterbauelementes oder einer herkömmlichen Halbleiterbaugruppe.

Die in Fig. 4 dargestellte herkömmliche Bezugsstromge neratorschaltung weist einen PMOS-Transistor MP1 zum Begren zen des Stromes, an dessen Source-Elektrode die Energiever sorgungsspannung Vcc liegt und dessen Gate-Elektrode an Masse Vss liegt, einen PMOS-Transistor MP2 zum Begrenzen des Stromes, an dessen Source-Elektrode die Energieversorgungs spannung Vcc liegt und dessen Drain-Elektrode mit seiner Gate-Elektrode verbunden ist, einen NMOS-Transistor MN2, dessen Gate-Elektrode mit der Drain-Elektrode des PMOS-Tran sistors MP1 verbunden ist und dessen Drain-Elektrode mit der Drain-Elektrode des PMOS-Transistors MP2 verbunden ist, einen NMOS-Transistor MN1, dessen Drain-Elektrode mit der Gate-Elektrode des NMOS-Transistors MN2 verbunden ist, des sen Gate-Elektrode mit der Source-Elektrode des NMOS-Transi stors MN2 verbunden ist und dessen Source-Elektrode an Masse Vss liegt, und einen Widerstand R₁ auf, der zwischen der Gate-Elektrode des NMOS-Transistors MN1 und Masse Vss liegt.

Der Bezugsstrom Iref, der durch den PMOS-Transistor MP2 fließt, ergibt sich nach der folgenden Gleichung:

Aus der obigen Gleichung 1 ist erkennbar, daß der Be zugsstrom Iref proportional zur Schwellenspannung des NMOS- Transistors MN1 ist. Der Bezugsstrom Iref unterliegt daher Änderungen nach Maßgabe von Temperaturschwankungen und Schwankungen im Herstellungsprozeß.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Bezugsstromgeneratorschaltung.

Verglichen mit der in Fig. 4 dargestellten Schaltung umfaßt die in Fig. 1 dargestellte Schaltung weiterhin einen NMOS-Transistor MN3, dessen Gate- und Drain-Elektroden mit dem Widerstand R₁ verbunden sind und dessen Source-Elektrode an Masse liegt.

Der dabei durch den PMOS-Transistor MP2 fließende Be zugsstrom Iref ergibt sich nach der folgenden Gleichung:

Aus der obigen Gleichung 2 ist erkennbar, daß der Be zugsstrom Iref proportional zu einem Wert ist, der dadurch erhalten wird, daß die Schwellenspannung des NMOS-Transi stors MN3 von der Schwellenspannung des NMOS-Transistors MN1 abgezogen wird. Der Bezugsstrom Iref ist daher für Schwan kungen in der Temperatur und dem Herstellungsprozeß unemp findlich.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der er findungsgemäßen Bezugsstromgeneratorschaltung.

Um die Schwellenspannungen der NMOS-Transistoren MN1 und MN3 verschieden zu machen, liegt bei der in Fig. 2 dar gestellten Schaltung eine Vorspannung V_BB in Sperrichtung am Substrat des NMOS-Transistors MN1 und des NMOS-Transistors MN2. Verglichen mit der Schaltung von Fig. 1 liegen die Source-Elektrode des NMOS-Transistors MN3 und das Substrat an Masse Vss.

Der durch den PMOS-Transistor fließende Bezugsstrom Iref kann dann wie folgt ausgedrückt werden:

Aus der Gleichung 3 ergibt sich, daß der gewünschte Bezugsstrom Iref durch Einstellen des Widerstandes R₁ erhal ten werden kann.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der er findungsgemäßen Bezugsstromgeneratorschaltung. Verglichen mit der Schaltung von Fig. 4 weist die in Fig. 3 dargestell te Schaltung weiterhin einen NMOS-Transistor MN5, dessen Drain- und Gate-Elektroden am Widerstand R₁ liegen und des sen Source-Elektrode mit dem Substrat verbunden ist, und einen PMOS-Transistor MP3 auf, dessen Source-Elektrode mit dem Substrat verbunden ist und dessen Gate- und Drain-Elek troden an Masse liegen. Im Fall des NMOS-Transistors MN1 wird die Source-Spannung größer als das Massepotential und zwar um die Schwellenspannung des PMOS-Transistors MP3, und liegt das Substrat an Masse, wodurch ein Sperrvorspannungs effekt erzielt wird. Da somit der durch den PMOS-Transistor MP2 fließende Strom proportional zum Schwellenspannungsun terschied zwischen den NMOS-Transistoren MN1 und MN5 ist, ergibt sich eine Bezugsstromgeneratorschaltung, die für Schwankungen in der Temperatur und im Herstellungsprozeß unempfindlich ist.

Die Änderungen im Bezugsstrom mit der Temperatur bei der herkömmlichen Schaltung von Fig. 4 und bei der erfin dungsgemäßen Schaltung, die in Fig. 3 dargestellt ist, erge ben sich aus der folgenden Tabelle.

Aus der obigen Tabelle ist erkennbar, daß die Änderun gen des Bezugsstromes gegenüber Temperaturschwankungen bei der erfindungsgemäßen Schaltung geringer als bei der her kömmlichen Schaltung sind. Das hat zur Folge, daß die erfin dungsgemäße Bezugsstromgeneratorschaltung eine gute Bezugs stromcharakteristik hat und somit durch ihre Verwendung bei Halbleiterelementen und -baugruppen, die eine derartige Schaltung benötigen, eine höhere Produktzuverlässigkeit erzielt werden kann.

Claims

1. Bezugsstromgeneratorschaltung, gekennzeichnet durch eine eine Spannung erzeugende Einrichtung mit einer Wider standseinrichtung und einem MOS-Transistor zwischen einer ersten und einer zweiten Spannung, die eine konstante Span nung ausgibt, und eine MOS-Diodeneinrichtung und einen Wi derstand (R₁), die zwischen die konstante Spannung und die zweite Spannung geschaltet sind, wobei ein konstanter Strom in einer Stärke ausgegeben wird, die dadurch erhalten wird, daß ein Wert, der durch Subtrahieren der Schwellenspannung der MOS-Diodeneinrichtung von der konstanten Spannung erhal ten wird, durch den Widerstandswert des Widerstandes (R₁) dividiert wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die eine Spannung erzeugende Einrichtung
einen ersten MOS-Transistor (MP1), an dessen Source- Elektrode die erste Spannung liegt, und an dessen Gate-Elek trode die zweite Spannung liegt,
einen zweiten MOS-Transistor (MN1), dessen Drain-Elek trode mit der Drain-Elektrode des ersten MOS-Transistors verbunden ist und an dessen Source-Elektrode die zweite Spannung liegt,
einen dritten MOS-Transistor (MP2), an dessen Source- Elektrode die erste Spannung liegt und dessen Gate- und Drain-Elektroden miteinander verbunden sind, und
einen vierten MOS-Transistor (MN2) aufweist, dessen Drain-Elektrode mit der Gate-Elektrode des dritten MOS-Tran sistors verbunden ist, dessen Gate-Elektrode mit der Drain- Elektrode des zweiten MOS-Transistors verbunden ist und dessen Source-Elektrode an der Gate-Elektrode des zweiten MOS-Transistors liegt.

3. Schaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die MOS-Diodeneinrichtung (MN3) eine Drain-Elektrode und eine Gate-Elektrode, die mit dem Widerstand verbunden ist, sowie eine Source-Elektrode umfaßt, an der die zweite Span nung liegt.

4. Schaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die MOS-Diodeneinrichtung einen ersten NMOS-Transistor (MN5), dessen Drain- und Gate-Elektroden mit dem Widerstand verbunden sind und dessen Source-Elektrode an seinem Sub strat liegt, und einen zweiten PMOS-Transistor (MP3) umfaßt, dessen Source-Elektrode mit der Source-Elektrode des ersten NMOS-Transistors und dem Substrat verbunden ist und an des sen Drain- und Gate-Elektroden die zweite Spannung liegt.

5. Schaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Spannung größer als die Schwellenspannung der MOS-Diodeneinrichtung ist.

6. Schaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Spannung den Schwellenwertunterschied der MOS-Diodeneinrichtung unter Verwendung eines Sperrvorspan nungsunterschiedes einstellt.

7. Schaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die eine Spannung erzeugende Einrichtung
einen ersten MOS-Transistor (MP1), an dessen Source- Elektrode die erste Spannung liegt und an dessen Gate-Elek trode die zweite Spannung liegt,
einen zweiten MOS-Transistor (MN1), dessen Drain-Elek trode mit der Drain-Elektrode des ersten MOS-Transistors verbunden ist, an dessen Source-Elektrode die zweite Span nung liegt und an dessen Substrat eine dritte Spannung liegt,
einen dritten MOS-Transistor (MP2), an dessen Source- Elektrode die erste Spannung liegt und dessen Gate- und Drain-Elektroden zusammengeschaltet sind, und
einen vierten MOS-Transistor (MN2) umfaßt, dessen Drain-Elektrode mit der Gate-Elektrode des dritten MOS-Tran sistors verbunden ist, dessen Gate-Elektrode mit der Drain- Elektrode des zweiten MOS-Transistors verbunden ist, dessen Source-Elektrode an der Gate-Elektrode des zweiten MOS-Tran sistors liegt und an dessen Substrat die dritte Spannung liegt.

8. Schaltung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die MOS-Diodeneinrichtung (MN3) Drain- und Gate-Elektro den, die mit dem Widerstand verbunden sind, sowie eine Sour ce-Elektrode, an der die zweite Spannung liegt, und ein Sub strat umfaßt.