JP2005122277A - バンドギャップ定電圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】広い温度範囲における基準電圧の温度非直線性を改善可能なバンドギャップ定電圧回路を提供する。
【解決手段】各トランジスタＱ１１〜Ｑ１６および温度補正用抵抗素子Ｒｂは、同一のシリコン基板に形成されてバイポーラ・モノリシック集積回路を構成している。第１実施形態のバンドギャップ定電圧回路７１は、ベースが共通接続されたｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ１１，Ｑ１２を有し、各トランジスタＱ１１，Ｑ１２のベース−エミッタ間電圧に関連づけて基準電圧Ｖｏを生成するバンドギャップ定電圧回路において、各トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタ電流が流れる抵抗素子Ｒ１１２に対して、温度非直線性を有する拡散抵抗によって形成された温度補正用抵抗素子Ｒｂが直列接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明はバンドギャップ定電圧回路（バンドギャップレギュレータ、バンドギャップリファレンス回路）に関するものである。

従来より、 ベースが共通接続された第１及び第２のバイポーラトランジスタを有し、前記第１及び第２のバイポーラトランジスタのベース−エミッタ間電圧に関連づけて基準電圧を出力するバンドギャップレギュレータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

図９は、特許文献１の図３に開示されているバンドギャップレギュレータを一部変更した従来のバンドギャップ定電圧回路７８の構成を示す回路図である。このバンドギャップ定電圧回路７８は、抵抗素子Ｒ１１〜Ｒ１８、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１７，Ｑ１８、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタＱ１５，Ｑ１６、ダイオードＤ１１、コンデンサＣ２から構成されており、プラス側電源（図示略）に接続されて電源電位Ｖccが印加され、ノードＮ１１の電圧が一定電圧である基準電圧Ｖｏとなり、その基準電圧Ｖｏを各抵抗Ｒ１５，Ｒ１６の抵抗分割により所望の一定電圧に設定したノードＮ１２の電圧ＯＵＴが外部へ出力される。尚、特許文献１の図３に開示されている回路では基準電圧Ｖｏが外部へ出力されるのに対して、図９に示す回路ではノードＮ１２の電圧ＯＵＴが外部へ出力される点が異なっている。

また、カソード端子がグランド端子に接続された第１及び第２のダイオードと、前記第１のダイオードのアノード端子と第１端子とに接続された第１の抵抗と、前記第２のダイオードのアノード端子と第２端子とに接続された第３の抵抗と、前記第１端子と前記第２端子とに接続された第２の抵抗と、前記第１のダイオードのアノード端子の電位と前記第２端子の電位とが等しくなるように前記第１端子の電圧を制御するフィードバック回路とを備えたバンドギャップリファレンス回路が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、コレクタとベースを接続した第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタの整数倍のエミッタ面積を有し、該第１のトランジスタのベースにベースを接続し、エミッタを第１の抵抗を介して電源端子の一端に接続した第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタのコレクタにベースを接続した第３のトランジスタと、前記第２のトランジスタのコレクタと出力端子の間に接続された第２の抵抗と、前記第１のトランジスタのコレクタと出力端子との間に接続された第３の抵抗とを備え、前記第１のトランジスタのエミッタを電源端子の一端に接続し、前記第３のトランジスタのエミッタを電源端子の一端に接続したバンドギャップ回路を用いた定電圧回路が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２０００−３３９０４９号公報（第２〜３頁、図３） 特開２００１−２０２１４７号公報（第３頁、図１３） 特開平６−１１０５７３号公報（第２頁、図３）

トランジスタのバンドギャップを利用して定電圧を得る回路には、特許文献１〜３に開示されているように種々の呼び名があるが、以下の説明では「バンドギャップ定電圧回路」と呼ぶ。また、バンドギャップ定電圧回路が生成する一定電圧を「基準電圧」と呼ぶ。

特許文献１〜３に開示されている従来のバンドギャップ定電圧回路では、回路を構成するトランジスタの温度特性や回路構成などに起因して、生成される基準電圧に温度非直線性が発生する。

例えば、特許文献１の回路では、図１０に示すように、室温２５℃における基準電圧Ｖｏが１．２３０Ｖであるのに対して、回路の周囲温度がー４０〜１２０℃に変化した場合には基準電圧Ｖｏが１．２２７〜１．２３０Ｖの範囲で変動し、基準電圧Ｖｏの温度変動は１．５〜３ｍＶにもなる。

近年、電子回路においては、広い温度範囲で温度に依存しない正確な基準電圧を得ることが求められている。そのため、基準電圧源として多用されるバンドギャップ定電圧回路についても、広い温度範囲における基準電圧の温度非直線性を改善することが要求されている。

ところで、特許文献２には、温度に対する基準電圧の直線的な傾きを調整するための調整回路を設ける技術が開示されている。しかし、特許文献２に開示された技術では、図１０に示すような広い温度範囲における基準電圧の温度非直線性について調整することはできない。そして、特許文献２には、基準電圧の温度非直線性について一切記載されておらず示唆すらもされていない。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、広い温度範囲における基準電圧の温度非直線性を改善可能なバンドギャップ定電圧回路を提供することにある。

（請求項１）請求項１に記載の発明は、半導体素子のｐｎ接合によるバンドギャップ電圧に基づいて、一定電圧である基準電圧を生成するバンドギャップ定電圧回路において、前記半導体素子に流れる電流を設定するための電流設定用抵抗素子に対して、前記基準電圧の温度非直線性を補正するような温度非直線性を有する温度補正用抵抗素子を直列接続したことを技術的特徴とする。

（請求項２：第１または第４実施形態に該当）請求項２に記載の発明は、第１および第２のバイポーラトランジスタと、その第１および第２のバイポーラトランジスタのコレクタ電流を等しくするためのカレントミラー回路と、前記第１および第２のバイポーラトランジスタのコレクタ電流を設定するための電流設定用抵抗素子とを備え、前記第１および第２のバイポーラトランジスタのベース−エミッタ間のｐｎ接合によるバンドギャップ電圧に基づいて、前記第１および第２のバイポーラトランジスタの共通接続されたベースから、一定電圧である基準電圧を生成するバンドギャップ定電圧回路において、前記電流設定用抵抗素子に対して、前記基準電圧の温度非直線性を補正するような温度非直線性を有する温度補正用抵抗素子を直列接続したことを技術的特徴とする。

（請求項３）請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のバンドギャップ定電圧回路において、前記温度補正用抵抗素子は、前記半導体素子と同一の半導体基板に形成された拡散層を用いた拡散抵抗からなることを技術的特徴とする。

（請求項４：第２または第３実施形態に該当）請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバンドギャップ定電圧回路において、前記電流設定用抵抗素子および前記温度補正用抵抗素子の抵抗値を調整するための調整手段を備えたことを技術的特徴とする。

（請求項１、請求項２）請求項１または請求項２に記載の発明によれば、電流設定用抵抗素子に対して、基準電圧の温度非直線性を補正するような温度非直線性を有する温度補正用抵抗素子を直列接続し、その温度補正用抵抗素子の温度非直線性を適宜設定することにより、広い温度範囲における基準電圧の温度非直線性を改善することができる。

（請求項３）請求項３に記載の発明によれば、温度補正用抵抗素子を半導体素子またはトランジスタと同一の半導体基板に形成された拡散抵抗によって具体化することにより、基準電圧の温度非直線性を確実に補正可能な温度補正用抵抗素子を容易に得ることができる。

（請求項４）請求項４に記載の発明によれば、調整手段を用いて電流設定用抵抗素子および温度補正用抵抗素子の抵抗値を調整することにより、基準電圧の温度非直線性を所望の値に設定することができる。

（用語の説明）尚、上述した［特許請求の範囲］および［課題を解決するための手段・作用および発明の効果］に記載した構成要素と、後述する［発明の実施の形態］に記載した構成部材との対応関係は以下のようになっている。

「半導体素子」は、第１〜第３，第７実施形態のトランジスタＱ１１，Ｑ１２、第４実施形態のトランジスタＱ１，Ｑ２、第５実施形態のダイオード４１，４２、第６実施形態のトランジスタ１，２に該当する。

「電流設定用抵抗素子」は、第１〜第４，第７実施形態の抵抗素子Ｒ１１２、第５実施形態の抵抗Ｒ１，Ｒ３、第６実施形態の抵抗５，６に該当する。

「第１および第２のバイポーラトランジスタ」は、第１実施形態のトランジスタＱ１１，Ｑ１２、第４実施形態のトランジスタＱ１，Ｑ２に該当する。

「カレントミラー回路」は、第１実施形態のトランジスタＱ１５，Ｑ１６、第４実施形態のトランジスタＱ５，Ｑ６から構成される。

「調整手段」は、第２実施形態の抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒａ、第３実施形態の抵抗素子Ｒ１１１ａ，Ｒ１１１ｂ，Ｒ１１２ａ，Ｒ１１２ｂ，Ｒｂａ，Ｒｂｂ、ヒューズ素子Ｆ１〜Ｆ３、外部端子Ｔ１〜Ｔ５から構成される。

以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）図１は、第１実施形態のバンドギャップ定電圧回路７１の構成を示す回路図である。

バンドギャップ定電圧回路７１は、抵抗素子Ｒ１３〜Ｒ１８，Ｒ１１１，Ｒ１１２、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１７，Ｑ１８、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタＱ１５，Ｑ１６、ダイオードＤ１１、コンデンサＣ２、温度補正用抵抗素子Ｒｂから構成されており、プラス側電源（図示略）に接続されて電源電位Ｖccが印加され、ノードＮ１１の電圧が一定電圧である基準電圧Ｖｏ（≒１．２３Ｖ）となり、その基準電圧Ｖｏを各抵抗Ｒ１５，Ｒ１６の抵抗分割により所望の一定電圧に設定したノードＮ１２の電圧ＯＵＴが外部へ出力される（ＯＵＴ＝（１＋Ｒ１５／Ｒ１６）×Ｖｏ）。

各抵抗素子Ｒ１３，Ｒ１４の一端には電源電位Ｖｃｃが印加され、各抵抗素子Ｒ１３，Ｒ１４の抵抗値は、例えば相互に同等のものである。抵抗素子Ｒ１３の他端には、ダイオード接続されたｐｎｐ型バイポーラトランジスタＱ１５のエミッタが接続されている。抵抗素子Ｒ１４の他端には、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタＱ１６のエミッタが接続されている。

各トランジスタＱ１５，Ｑ１６の特性は相互に同等である。各トランジスタＱ１５，Ｑ１６のベースは相互に接続されており、カレントミラー回路が構成されている。このカレントミラー回路は、各トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタ電流を等しくする。各トランジスタＱ１５，Ｑ１６のコレクタ間には、寄生発振止めのために容量素子（コンデンサ）Ｃ２が接続されている。

トランジスタＱ１５のコレクタには、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ１１のコレクタが接続されている。トランジスタＱ１６のコレクタには、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ１２のコレクタが接続されている。トランジスタＱ１１のエミッタには、各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒｂがこの順番で直列に接続されており、温度補正用抵抗素子Ｒｂの他端は接地されている。トランジスタＱ１２のエミッタは、各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２間のノードに接続されている。

トランジスタＱ１７のコレクタには電源電位Ｖｃｃが印加され、トランジスタＱ１７のベースは各トランジスタＱ１６，Ｑ１２間に接続されている。トランジスタＱ１７のエミッタには、各抵抗素子Ｒ１５，Ｒ１６が直列に接続されており、抵抗素子Ｒ１６の他端は接地されている。各抵抗素子Ｒ１５，Ｒ１６間のノードＮ１１には、各トランジスタＱ１１，Ｑ１２のベースが接続されている。

バンドギャップ定電圧回路７１には、抵抗素子Ｒ１７，１８、ダイオードＤ１１、トランジスタＱ１８から構成されたスタートアップ回路が接続されている。抵抗素子Ｒ１７、ダイオードＤ１１、抵抗素子Ｒ１８はこの順番でプラス側電源と接地間に接続され、抵抗素子Ｒ１７の一端には電源電位Ｖｃｃが印加されている。トランジスタＱ１８のベースは、抵抗素子Ｒ１７とダイオードＤ１１との間に接続されている。トランジスタＱ１８のエミッタおよびコレクタはそれぞれ、トランジスタＱ１１のエミッタおよびコレクタに接続されている。

各トランジスタＱ１１〜Ｑ１６および温度補正用抵抗素子Ｒｂは、同一のシリコン基板に形成されたバイポーラ・モノリシック集積回路によって構成されている。各抵抗素子Ｒ１３〜Ｒ１８，Ｒ１１１，Ｒ１１２は、薄膜抵抗または拡散抵抗によって形成されている。

温度補正用抵抗素子Ｒｂは、シリコン基板に形成されたベース拡散層またはエミッタ拡散層を用いた拡散抵抗からなる。ちなみに、拡散抵抗の比抵抗は、エミッタ拡散層に比べてベース拡散層の方が大きいため、温度補正用抵抗素子Ｒｂの抵抗値が大きい場合にはベース拡散層を用いることにより、基板上の占有面積を小さくして高集積化を図ることができる。

このように、第１実施形態のバンドギャップ定電圧回路７１において、図９に示した従来のバンドギャップ定電圧回路７８と異なるのは以下の点である。

（１−１）抵抗素子Ｒ１１が抵抗素子Ｒ１１１に置き換えられている。

（１−２）抵抗素子Ｒ１２が直列接続された各抵抗素子Ｒ１１２，Ｒｂに置き換えられている。

尚、第１実施形態のバンドギャップ定電圧回路７１の基準電圧Ｖｏの算出方法法は、特許文献１の図３に開示されている回路の出力電圧Ｖｏ’の算出方法と同じであり、特許文献１の数式１〜３の「Ｒ１１」を「Ｒ１１１」に置き換えると共に「Ｒ１２」を「Ｒ１１２＋Ｒｂ」に置き換えればよいため、具体的な説明を省略する。

［第１実施形態の作用・効果］第１実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

［１］以下の条件（Ａ）（Ｂ）において、各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒｂの抵抗値は、図９に示した従来のバンドギャップ定電圧回路７８の抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値に基づき、以下の数式１１〜数式１３によって算出できる。

（Ａ）各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２が薄膜抵抗によって形成されており、その抵抗温度係数および温度非直線性が共にほぼゼロ（≒０）の場合。

（Ｂ）温度補正用抵抗素子Ｒｂが不純物濃度１×１０¹⁸の拡散抵抗によって形成されており、その抵抗温度係数が約２０００ＰＰＭ／℃、温度非直線性が約６ＰＰＭ／℃の場合。

Ｒｂ≒（０．２〜０．４）／６×Ｒ１２ ……（数式１１）
Ｒ１１２＝Ｒ１２−Ｒｂ ……（数式１２）
Ｒ１１１≒Ｒ１１×（１＋Ｒｂ／Ｒ１２×２０００×０．０００３） ……（数式１３）
ここで、数式１１は、バンドギャップ定電圧回路７１の温度非直線性を補正するために設けた温度補正用抵抗素子Ｒｂを算出する数式である。数式１１の分子の「０．２〜０．４」は、図１０に示した従来のバンドギャップ定電圧回路７８の温度非直線性の計測値から求めた具体値である。数式１１の分母の「６」は、条件（Ｂ）による温度補正用抵抗素子Ｒｂの温度非直線性の具体値である。

また、数式１３は、温度補正用抵抗素子Ｒｂの追加によって発生する抵抗素子Ｒ１１の抵抗温度係数を補正するための抵抗素子Ｒ１１１を算出する数式である。数式１３の「２０００」は、温度補正用抵抗素子Ｒｂの抵抗温度係数の具体値である。数式１３の「０．０００３」は比例定数（℃／ＰＰＭ）であり、室温２５℃での使用を前提とした値である。

［２］以下の条件（Ｃ）（Ｄ）において、各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒｂの抵抗値は、図９に示した従来のバンドギャップ定電圧回路７８の抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値に基づき、以下の数式１４〜数式１６によって算出できる。

（Ｃ）各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２が所定の不純物濃度の拡散抵抗によって形成されており、その抵抗温度係数がαＰＰＭ／℃、温度非直線性がγＰＰＭ／℃の場合。

（Ｄ）温度補正用抵抗素子Ｒｂが所定の不純物濃度の拡散抵抗によって形成されており、その抵抗温度係数がβＰＰＭ／℃、温度非直線性がδＰＰＭ／℃の場合。尚、条件（Ｃ）（Ｄ）を設定するには、各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２の不純物濃度と温度補正用抵抗素子Ｒｂの不純物濃度とに適宜な差を設ければよい。

Ｒｂ≒（０．２〜０．４）／（δ−γ）×Ｒ１２ ……（数式１４）
Ｒ１１２＝Ｒ１２−Ｒｂ ……（数式１５）
Ｒ１１１＝Ｒ１１×（１＋Ｒｂ／Ｒ１２×（β−α）×（Ｔａ＋２７３．１５）／１０⁶） ……（数式１６）
ここで、図１０に示すように、従来のバンドギャップ定電圧回路７８の基準電圧Ｖｏが低温および高温で低下する温度非直線性の場合には、温度非直線性δを温度非直線性γより大きな値になるように（δ＞γ）、各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒｂの不純物濃度を設定する必要がある。また、基準電圧Ｖｏが低温および高温で増大するような温度非直線性の場合には、温度非直線性γを温度非直線性δより大きな値になるように（γ＞δ）、各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒｂの不純物濃度を設定する必要がある。

尚、数式１６のＴａ（℃）は、バンドギャップ定電圧回路７１を使用する環境の中心温度である。また、数式１６の「２７３．１５」は、摂氏であるＴａを絶対温度に換算するための定数である。

［３］図２は、図９に示した従来技術のバンドギャップ定電圧回路７８の基準電圧Ｖｏと、第１実施形態のバンドギャップ定電圧回路７１の基準電圧Ｖｏとのそれぞれの温度非直線性を示すグラフである。第１実施形態では、回路の周囲温度がー４０〜１２０℃に変化した場合の基準電圧Ｖｏの温度変動ΔＶが約０．５ｍＶになるため、図９に示した従来技術に比べて、基準電圧Ｖｏの温度変動を約１／３〜１／６に低減することができる。

つまり、第１実施形態のバンドギャップ定電圧回路７１は、第１および第２のバイポーラトランジスタＱ１１，Ｑ１２と、各トランジスタのＱ１１，Ｑ１２のコレクタ電流を等しくするためのカレントミラー回路（各トランジスタのＱ１５，Ｑ１６）と、各トランジスタのＱ１１，Ｑ１２のコレクタ電流を設定するための電流設定用の抵抗素子Ｒ１１２とを備え、各トランジスタのＱ１１，Ｑ１２のベース−エミッタ間のｐｎ接合によるバンドギャップ電圧に基づいて、各トランジスタのＱ１１，Ｑ１２の共通接続されたベースから一定電圧である基準電圧Ｖｏを生成する。そして、抵抗素子Ｒ１１２に対して、基準電圧Ｖｏの温度非直線性を補正するような温度非直線性を有する温度補正用抵抗素子Ｒｂが直列接続されている。

従って、第１実施形態によれば、温度補正用抵抗素子の温度非直線性を適宜設定することにより、広い温度範囲における基準電圧Ｖｏの温度非直線性を改善することができる。そして、温度補正用抵抗素子Ｒｂを各トランジスタＱ１１，Ｑ１２と同一のシリコン基板に形成された拡散抵抗によって具体化することにより、基準電圧Ｖｏの温度非直線性を確実に補正可能な温度補正用抵抗素子Ｒｂを容易に得ることができる。

（第２実施形態）図３は、第２実施形態のバンドギャップ定電圧回路７２の構成を示す回路図である。バンドギャップ定電圧回路７２において、第１実施形態のバンドギャップ定電圧回路７１と異なるのは以下の点である。

（２−１）各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２は、レーザートリミング可能な薄膜抵抗によって形成されている。

（２−２）温度補正用抵抗素子Ｒｂには抵抗素子Ｒａが並列接続されている。抵抗素子Ｒａは、レーザートリミング可能な薄膜抵抗によって形成されている。

従って、第２実施形態によれば、第１実施形態の作用・効果に加え、各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒａを形成する薄膜抵抗にレーザーを照射してカットすることで抵抗値を調整することにより、バンドギャップ定電圧回路７２の温度非直線性を所望の値に適宜設定することができる。

（第３実施形態）図４は、第３実施形態のバンドギャップ定電圧回路７３の構成を示す回路図である。バンドギャップ定電圧回路７３において、第１実施形態のバンドギャップ定電圧回路７１と異なるのは以下の点である。

（３−１）抵抗素子Ｒ１１１が直列接続された各抵抗素子Ｒ１１１ａ，Ｒ１１１ｂに置き換えられている。

（３−２）抵抗素子Ｒ１１２が直列接続された各抵抗素子Ｒ１１２ａ，Ｒ１１２ｂに置き換えられている。

（３−３）温度補正用抵抗素子Ｒｂが直列接続された各温度補正用抵抗素子Ｒｂａ，Ｒｂｂに置き換えられている。

（３−４）抵抗素子Ｒ１１１ｂにはヒューズ素子Ｆ１が並列接続にされている。ヒューズ素子Ｆ１の両端には外部端子Ｔ１，Ｔ２が接続されている。外部端子Ｔ１，Ｔ２間に十分な電流を流すことにより、ヒューズ素子Ｆ１を切断することができる。ヒューズ素子Ｆ１の導通時において各抵抗素子Ｒ１１１ａ，Ｒ１１１ｂの合成抵抗値はＲ１１１ａになり、ヒューズ素子Ｆ１の切断時において各抵抗素子Ｒ１１１ａ，Ｒ１１１ｂの合成抵抗値は（Ｒ１１１ａ＋Ｒ１１１ｂ）になる。

（３−５）抵抗素子Ｒ１１２ｂにはヒューズ素子Ｆ２が並列接続にされている。ヒューズ素子Ｆ２の両端には外部端子Ｔ３，Ｔ４が接続されている。外部端子Ｔ３，Ｔ４間に十分な電流を流すことにより、ヒューズ素子Ｆ２を切断することができる。ヒューズ素子Ｆ２の導通時において各抵抗素子Ｒ１１２ａ，Ｒ１１２ｂの合成抵抗値はＲ１１２ａになり、ヒューズ素子Ｆ２の切断時において各抵抗素子Ｒ１１２ａ，Ｒ１１２ｂの合成抵抗値は（Ｒ１１２ａ＋Ｒ１１２ｂ）になる。

（３−６）温度補正用抵抗素子Ｒｂａにはヒューズ素子Ｆ３が並列接続にされている。ヒューズ素子Ｆ３の両端には外部端子Ｔ４，Ｔ５が接続されている。外部端子Ｔ４，Ｔ５間に十分な電流を流すことにより、ヒューズ素子Ｆ３を切断することができる。ヒューズ素子Ｆ３の導通時において各抵抗素子Ｒｂａ，Ｒｂｂの合成抵抗値はＲｂｂになり、ヒューズ素子Ｆ３の切断時において各抵抗素子Ｒｂａ，Ｒｂｂの合成抵抗値は（Ｒｂａ＋Ｒｂｂ）になる。

従って、第３実施形態によれば、第１実施形態の作用・効果に加え、各ヒューズ素子Ｆ１〜Ｆ３の導通または切断を選択することで、各抵抗素子Ｒ１１１ａ，Ｒ１１１ｂ，Ｒ１１２ａ，Ｒ１１２ｂ，Ｒｂａ，Ｒｂｂの前記合成抵抗値を調整することにより、バンドギャップ定電圧回路７３の温度非直線性を所望の値に適宜設定することができる。

尚、第３実施形態では、温度補正用抵抗素子Ｒｂを直列接続された２個の温度補正用抵抗素子Ｒｂａ，Ｒｂｂに置き換え、その合成抵抗値をヒューズ素子Ｆ３の導通・切断によって設定している。しかし、温度補正用抵抗素子Ｒｂを直列接続された３個以上の温度補正用抵抗素子に置き換え、その合成抵抗値を２個以上のヒューズ素子の導通・切断によって設定してもよい。この場合、前記合成抵抗値が最小設定値を基準として２の累乗倍になるように設定すれば、バンドギャップ定電圧回路の温度非直線性を広い温度範囲で細かく調整することができる。

（第４実施形態）図５は、第４実施形態のバンドギャップ定電圧回路７４の構成を示す回路図である。バンドギャップ定電圧回路７４は、特許文献１の図１に開示されているバンドギャップ定電圧回路に本願発明を適用したものであり、特許文献１の図１と同一構成部材については符号を等しくしてある。

第４実施形態のバンドギャップ定電圧回路７４は、抵抗素子Ｒ３〜Ｒ８，Ｒ１１１，Ｒ１１２、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ１〜Ｑ４，Ｑ７，Ｑ８、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタＱ５，Ｑ６、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、定電圧源Ｓ１、温度補正用抵抗素子Ｒｂから構成されており、プラス側電源（図示略）に接続されて電源電位Ｖccが印加され、ノードＮ１の電圧が一定電圧である基準電圧Ｖｏとなり、その基準電圧Ｖｏを各抵抗Ｒ１５，Ｒ１６の抵抗分割により所望の一定電圧に設定したノードＮ１２の電圧ＯＵＴが外部へ出力される。

第４実施形態のバンドギャップ定電圧回路７４において、特許文献１の図１に開示されているバンドギャップ定電圧回路と異なるのは以下の点である。

（４−１）抵抗素子Ｒ１が抵抗素子Ｒ１１１に置き換えられている。

（４−２）抵抗素子Ｒ２が直列接続された各抵抗素子Ｒ１１２，Ｒｂに置き換えられている。尚、第４実施形態における各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒｂの抵抗値の設定方法は、第１実施形態と同じである。

つまり、第４実施形態のバンドギャップ定電圧回路７４は、ベースが共通接続された第１および第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２と、電源電位Ｖccが印加され各トランジスタＱ１，Ｑ２に接続されたカレントミラー回路を構成する各バイポーラトランジスタＱ５，Ｑ６とを有し、各トランジスタＱ１，Ｑ２のベース−エミッタ間電圧に関連づけて基準電圧Ｖｏを生成するバンドギャップ定電圧回路において、各トランジスタＱ１，Ｑ２と前記カレントミラー回路との間にカスコード接続され各トランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ電圧を一定電圧にバイアスする第３および第４のバイポーラトランジスタＱ３，Ｑ４を有し、各トランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ電流が流れる抵抗素子Ｒ１１２に対して温度補正用抵抗素子Ｒｂが直列接続されている。また、各トランジスタＱ３，Ｑ４のベースに一定電圧のバイアスを印加するための定電圧源Ｓ１が設けられている。

従って、第４実施形態によれば、第１実施形態の作用・効果に加え、特許文献１の作用・効果（各トランジスタＱ３，Ｑ４を設けているので、各トランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ電圧が一定に保持され、前記カレントミラー回路に供給される電源電位が変動した場合のバンドギャップ電圧の変動が抑制されるため、安定した基準電圧Ｖｏを生成できる）をも得ることができる。

（第５実施形態）図６は、第５実施形態のバンドギャップ定電圧回路７５の構成を示す回路図である。バンドギャップ定電圧回路７５は、特許文献２の図１３に開示されているバンドギャップ定電圧回路に本願発明を適用したものであり、特許文献２の図１３と同一構成部材については符号を等しくしてある。

第５実施形態のバンドギャップ定電圧回路７５は、ダイオード４１，４２、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、フィードバック回路５９、温度補正用抵抗素子Ｒｂから構成されており、第１端子Ａの電圧が基準電圧として外部へ出力される。フィードバック回路５９は、ＰＭＯＳトランジスタ３１ａ，３１ｂとＮＭＯＳトランジスタ３２と差動増幅回路３３とにより構成され、ダイオード４２のアノード端子Ｄの電位と第２端子Ｂの電位とが等しくなるように第１端子Ａの電圧を制御する機能を持つ。

第５実施形態のバンドギャップ定電圧回路７５において、特許文献２の図１３に開示されているバンドギャップ定電圧回路と異なるのは、第１端子（出力端子）Ａと各抵抗Ｒ１，Ｒ３との間に温度補正用抵抗素子Ｒｂが挿入されている点である。

つまり、第５実施形態のバンドギャップ定電圧回路７５は、第１端子Ａに接続された温度補正用抵抗素子Ｒｂと、カソード端子がグランド端子に接続された第１および第２のダイオード４２，４１と、第１のダイオード４２のアノード端子と温度補正用抵抗素子Ｒｂを介して第１端子Ａとに接続された第１の抵抗Ｒ３と、第２のダイオード４１のアノード端子と第２端子Ｂとに接続された第３の抵抗Ｒ２と、第２端子Ｂと温度補正用抵抗素子Ｒｂを介して第１端子Ａとに接続された第２の抵抗Ｒ１と、第１のダイオード４２のアノード端子の電位と第２端子Ｂの電位とが等しくなるように第１端子Ａの電圧を制御するフィードバック回路５９とを備えている。

すなわち、第５実施形態のバンドギャップ定電圧回路７５は、各ダイオード４１，４２のカソード−アノード間のｐｎ接合によるバンドギャップ電圧に基づいて、一定電圧である基準電圧を生成する。そして、第５実施形態のバンドギャップ定電圧回路７５では、各ダイオード４１，４２に流れる電流を設定する各抵抗Ｒ１，Ｒ３に対して、基準電圧の温度非直線性を補正するような温度非直線性を有する拡散抵抗によって形成された温度補正用抵抗素子Ｒｂが直列接続されている。そのため、温度補正用抵抗素子Ｒｂの温度非直線性を適宜設定することにより、広い温度範囲における基準電圧の温度非直線性を改善することができる。

（第６実施形態）図７は、第６実施形態のバンドギャップ定電圧回路７６の構成を示す回路図である。バンドギャップ定電圧回路７６は、特許文献３の図３に開示されているバンドギャップ定電圧回路に本願発明を適用したものであり、特許文献３の図３と同一構成部材については符号を等しくしてある。

第６実施形態のバンドギャップ定電圧回路７６は、ＮＰＮトランジスタ１〜３、ＰＮＰトランジスタ４、抵抗５〜８、定電流源９、プラス側電源端子１０、出力端子１１、接地側電源端子１２、温度補正用抵抗素子Ｒｂから構成されており、出力端子１１の電圧ＶＲＥＦが基準電圧として外部へ出力される。

第６実施形態のバンドギャップ定電圧回路７６において、特許文献３の図３に開示されているバンドギャップ定電圧回路と異なるのは、出力端子１１と各抵抗５，６との間に温度補正用抵抗素子Ｒｂが挿入されている点である。

つまり、第６実施形態のバンドギャップ定電圧回路７６は、出力端子１１に接続された温度補正用抵抗素子Ｒｂと、コレクタとベースを接続した第１のトランジスタ１と、第１のトランジスタ１の整数倍のエミッタ面積を有し、第１のトランジスタ１のベースにベースを接続し、エミッタを第１の抵抗８を介して接地側電源端子１２に接続した第２のトランジスタ２と、第２のトランジスタ２のコレクタにベースを接続した第３のトランジスタ３と、第２のトランジスタ２のコレクタと温度補正用抵抗素子Ｒｂを介して出力端子１１とに接続された第２の抵抗６と、第１のトランジスタ１のコレクタと温度補正用抵抗素子Ｒｂを介して出力端子１１とに接続された第３の抵抗５とを備え、第１のトランジスタ１のエミッタが接地側電源端子１２に接続され、第３のトランジスタ３のエミッタが接地側電源端子１２に接続されている。

すなわち、第６実施形態のバンドギャップ定電圧回路７６は、各トランジスタ１，２のベース−エミッタ間のｐｎ接合によるバンドギャップ電圧に基づいて、一定電圧である基準電圧を生成する。そして、第６実施形態のバンドギャップ定電圧回路７６では、各トランジスタ１，２に流れる電流を設定する各抵抗５，６に対して、基準電圧の温度非直線性を補正するような温度非直線性を有する拡散抵抗によって形成された温度補正用抵抗素子Ｒｂが直列接続されている。そのため、温度補正用抵抗素子Ｒｂの温度非直線性を適宜設定することにより、広い温度範囲における基準電圧の温度非直線性を改善することができる。

（第７実施形態）図８は、第７実施形態のバンドギャップ定電圧回路７７の構成を示す回路図である。バンドギャップ定電圧回路７７は、抵抗素子Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１１１，Ｒ１１２、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ１１，Ｑ１２、差動増幅回路ＯＰ、温度補正用抵抗素子Ｒｂから構成されており、プラス側電源（図示略）に接続されて電源電位Ｖccが印加され、各トランジスタＱ１１，Ｑ１２のゲートおよび差動増幅回路ＯＰの出力端子の電圧が基準電圧Ｖｏとして外部へ出力される。

第７実施形態のバンドギャップ定電圧回路７７において、第１実施形態のバンドギャップ定電圧回路７１と異なるのは以下の点である。

（７−１）スタートアップ回路（抵抗素子Ｒ１７，１８、ダイオードＤ１１、トランジスタＱ１８）、各トランジスタＱ１５〜Ｑ１７、コンデンサＣ２、抵抗素子Ｒ１５，Ｒ１６が省かれている。

（７−２）各トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタはそれぞれ差動増幅回路ＯＰの入力端子に接続されている。

尚、第７実施形態における各抵抗素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒｂの抵抗値の設定方法は、第１実施形態と同じである。

つまり、第７実施形態のバンドギャップ定電圧回路７７は、ベースが共通接続された第１および第２のバイポーラトランジスタＱ１１，Ｑ１２を有し、各トランジスタＱ１１，Ｑ１２のベース−エミッタ間電圧に関連づけて基準電圧Ｖｏを生成するバンドギャップ定電圧回路において、各トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタ電流が流れる抵抗素子Ｒ１１２に対して温度補正用抵抗素子Ｒｂが直列接続されている。従って、第７実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。

［別の実施形態］ところで、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

（１）特許文献２の図３に開示されているバンドギャップ定電圧回路に本願発明を適用してもよく、その場合には、本願発明の作用・効果に加えて、特許文献２の作用・効果をも得ることができる。

（２）特許文献３の図１に開示されているバンドギャップ定電圧回路に本願発明を適用してもよく、その場合には、本願発明の作用・効果に加えて、特許文献３の作用・効果をも得ることができる。

（３）第４〜第７実施形態のそれぞれと第２実施形態とを併用してもよい。つまり、第４〜第７実施形態においても、第２実施形態と同様に、レーザートリミング可能な薄膜抵抗を設け、当該薄膜抵抗にレーザーを照射してカットすることで抵抗値を調整することにより、バンドギャップ定電圧回路の温度非直線性を所望の値に設定可能にしてもよい。

（４）第４〜第７実施形態のそれぞれと第３実施形態とを併用してもよい。つまり、第４〜第７実施形態においても、第３実施形態と同様に、温度補正用抵抗素子Ｒｂおよび所定の抵抗素子を直列接続された複数個の抵抗素子に置き換え、その合成抵抗値をヒューズ素子の導通・切断によって調整することにより、バンドギャップ定電圧回路の温度非直線性を所望の値に設定可能にしてもよい。

（５）上記各実施形態における温度補正用抵抗素子Ｒｂは、拡散抵抗に限らず、温度非直線性を有する抵抗素子（熱敏感性抵抗体）であればどのような抵抗素子（例えば、温度が上がると抵抗値が上昇する正特性サーミスタなど）に置き換えてもよい。

図１は、本発明を具体化した第１実施形態のバンドギャップ定電圧回路７１の構成を示す回路図である。 図２は、図９に示した従来技術のバンドギャップ定電圧回路７８の基準電圧Ｖｏと、第１実施形態のバンドギャップ定電圧回路７１の基準電圧Ｖｏとのそれぞれの温度非直線性を示すグラフである。 図３は、本発明を具体化した第２実施形態のバンドギャップ定電圧回路７２の構成を示す回路図である。 図４は、本発明を具体化した第３実施形態のバンドギャップ定電圧回路７３の構成を示す回路図である。 図５は、本発明を具体化した第４実施形態のバンドギャップ定電圧回路７４の構成を示す回路図である。 図６は、本発明を具体化した第５実施形態のバンドギャップ定電圧回路７５の構成を示す回路図である。 図７は、本発明を具体化した第６実施形態のバンドギャップ定電圧回路７６の構成を示す回路図である。 図８は、本発明を具体化した第７実施形態のバンドギャップ定電圧回路７７の構成を示す回路図である。 図９は、特許文献１の図３に開示されている従来のバンドギャップ定電圧回路（バンドギャップレギュレータ）７８の構成を示す回路図である。 図１０は、図９に示した従来技術のバンドギャップ定電圧回路７８の基準電圧Ｖｏの温度非直線性を示すグラフである。

符号の説明

７１〜７７…バンドギャップ定電圧回路
１，２，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１，Ｑ１２…ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ
４１，４２…ダイオード
５，６，Ｒ１，Ｒ３，Ｒ１１２…電流設定用の抵抗素子
Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１５，Ｑ１６…ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ
Ｆ１〜Ｆ３…ヒューズ素子
Ｔ１〜Ｔ５…外部端子
Ｖｏ…基準電圧

Claims (4)

1. 半導体素子のｐｎ接合によるバンドギャップ電圧に基づいて、一定電圧である基準電圧を生成するバンドギャップ定電圧回路において、
   前記半導体素子に流れる電流を設定するための電流設定用抵抗素子に対して、前記基準電圧の温度非直線性を補正するような温度非直線性を有する温度補正用抵抗素子を直列接続したことを特徴とするバンドギャップ定電圧回路。
2. 第１および第２のバイポーラトランジスタと、
   その第１および第２のバイポーラトランジスタのコレクタ電流を等しくするためのカレントミラー回路と、
   前記第１および第２のバイポーラトランジスタのコレクタ電流を設定するための電流設定用抵抗素子と
   を備え、
   前記第１および第２のバイポーラトランジスタのベース−エミッタ間のｐｎ接合によるバンドギャップ電圧に基づいて、前記第１および第２のバイポーラトランジスタの共通接続されたベースから、一定電圧である基準電圧を生成するバンドギャップ定電圧回路において、
   前記電流設定用抵抗素子に対して、前記基準電圧の温度非直線性を補正するような温度非直線性を有する温度補正用抵抗素子を直列接続したことを特徴とするバンドギャップ定電圧回路。
3. 請求項１または請求項２に記載のバンドギャップ定電圧回路において、
   前記温度補正用抵抗素子は、前記半導体素子または前記トランジスタと同一の半導体基板に形成された拡散層を用いた拡散抵抗からなることを特徴とするバンドギャップ定電圧回路。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のバンドギャップ定電圧回路において、
   前記電流設定用抵抗素子および前記温度補正用抵抗素子の抵抗値を調整するための調整手段を備えたことを特徴とするバンドギャップ定電圧回路。
   

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