JP3128013B2 - 半導体温度センサ - Google Patents

半導体温度センサ

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JP3128013B2
JP3128013B2 JP4492292A JP4492292A JP3128013B2 JP 3128013 B2 JP3128013 B2 JP 3128013B2 JP 4492292 A JP4492292 A JP 4492292A JP 4492292 A JP4492292 A JP 4492292A JP 3128013 B2 JP3128013 B2 JP 3128013B2
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JP
Japan
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transistor
temperature sensor
transistors
emitter
semiconductor temperature
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貞之 下田
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セイコーインスツルメンツ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体温度センサに関
するものであり、特にＭＯＳ構造で構成された半導体温
度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体温度センサの回路図を図２
に示す。この回路はセンサ技術、１９８２年９月号の
「ＩＣ内蔵高感度温度センサ（ＨＩＴＳ）」に開示され
ている。３段ダーリントン接続されたＰＮＰトランジス
タを定電流で駆動することにより、出力電圧端子１と接
地間におよそ３倍のＶBEの電圧が出力され、その温度感
度は１１ｍＶ／℃を得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図２の半導体
温度センサでは出力電圧端子１に出力される電圧値は正
確には１．５Ｖ程度しかない。通常ならＶBEが３段のた
めＶBE＝０．６Ｖとすれば１．８Ｖの出力電圧が得られ
るはずである。これは、この回路ではトランジスタ２の
ベース電流が次段のトランジスタ３のエミッタ電流にな
り、さらにトランジスタ３のベース電流がトランジスタ
４のエミッタ電流となるため、トランジスタ３、４のベ
ース・エミッタ電流は次第に減少することに原因してい
る。このため次第にＶBE電圧は減少し、出力電圧端子１
には、３倍のＶBE電圧は出力されない。また、各トラン
ジスタに流れるベース・エミッタ電流が減少することに
より、ＶBEの温度係数のプロセスバラツキも大きくなる
ので、温度の検出精度が悪くなる。
【０００４】本発明は上述した従来の技術の課題を解決
し、温度精度が良く、出力電圧の高い半導体温度センサ
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明が採用した主たる手段は次のとおりである。
すなわち、各トランジスタのエミッタ電流を個別のＭＯ
Ｓトランジスタから供給し、これらのＭＯＳトランジス
タのチャネル幅もしくはチャネル長を変えることによ
り、３つのトランジスタ２、３、４に流れるベース・エ
ミッタ電流を等しくするものである。
【０００６】
【作用】本発明の半導体温度センサは、各段に流れるベ
ース・エミッタ電流を等しくしたため、３つのトランジ
スタの特性が等しくなり、高精度でかつ高出力電圧の半
導体温度センサが得られる。
【０００７】
【実施例】本発明の半導体温度センサの回路図を図１に
示す。ダーリントン接続されたＰＮＰトランジスタ２と
３と４の各エミッタ端子は、ＭＯＳトランジスタ５と６
と７のドレインにそれぞれ接続されている。また、ＭＯ
Ｓトランジスタ５と６と７のゲートは、全てＭＯＳトラ
ンジスタ８のゲートとドレインに接続されカレントミラ
ー回路を構成している。ＭＯＳトランジスタ８のドレイ
ンには定電流源９が接続されている。
【０００８】ＰＮＰトランジスタ２のエミッタ端子に流
れ込む電流値をＩ1 とする。ＰＮＰトランジスタの電流
増幅率をαとすれば、トランジスタ２のベース電流はＩ
1 （１−α）となる。ここでＭＯＳトランジスタ６に流
れる電流値をαＩ1 にすれば、トランジスタ３のエミッ
タ端子に流れ込む電流はＩ1 に等しくなる。さらに、ト
ランジスタ３とトランジスタ２を同一サイズで形成すれ
ば、トランジスタ３の電流増幅率もαである。従って、
トランジスタ３のベース電流はＩ1（１−α）となる。
同様にＭＯＳトランジスタ７に流れる電流値をαＩ1 と
すれば、トランジスタ４のエミッタ端子に流れ込む電流
値はＩ1 に等しくなる。今、トランジスタ２と３と４の
サイズを全て等しく形成すれば、電流増幅率は全て等し
く、かつ、ベース・エミッタ電流も等しいことから、ベ
ース・エミッタ間電圧ＶBEは全て等しくなり、出力電圧
端子１には３倍のＶBE電圧が出力される。また、トラン
ジスタ２と３と４が同一サイズであるため、プロセスバ
ラツキに対しても相互の特性のマッチング性は良い。
【０００９】次に、ＭＯＳトランジスタ５に流れる電流
をＩ1 、ＭＯＳトランジスタ６と７にそれぞれ流れる電
流をαＩ1 とする方法は、次のようにすれば良い。定電
流源９の定電流値をＩ1 とすれば、ＭＯＳトランジスタ
５と８のチャネル幅、チャネル長及び閾値電圧を等しく
すれば、ＭＯＳトランジスタ５には、定電流値Ｉ1 が流
れる。また、ＭＯＳトランジスタ６と７にαＩ1 の電流
を流すためには、例えばＭＯＳトランジスタ８のチャネ
ル幅をＷ1 とすれば、ＭＯＳトランジスタ６と７のチャ
ネル幅をαＷ1 に設定すれば良い。もちろんこの状態で
は、チャネル長と閾値電圧はＭＯＳトランジスタ８と等
しくしておく。チャネル幅Ｗと閾値電圧を等しくするな
らば、ＭＯＳトランジスタ８のチャネル長をＬ1 とする
と、ＭＯＳトランジスタ６と７のチャネル長をＬ1 ／α
に設定すれば良い。
【００１０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ダー
リントン接続されたトランジスタのベース・エミッタ電
流を等しくする手段を備えることによって、出力電圧が
高く、プロセスバラツキの少ない高精度の半導体温度セ
ンサを実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体温度センサの回路図である。
【図２】従来の半導体温度センサの回路図である。
【符号の説明】
１ 出力電圧端子 ２、３、４ ＰＮＰトランジスタ ５、６、７、８ ＭＯＳトランジスタ ９ 定電流源

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 同一サイズである複数のバイポーラ型ト
    ランジスタを接続したダーリントン回路と、前記ダーリ
    ントン回路に給電する定電流供給回路と、それぞれのソ
    ース及びゲートとが接続され、それぞれの前記複数のバ
    イポーラ型トランジスタのエミッタ端子にそれぞれのド
    レインが接続された複数のＭＯＳトランジスタと、ゲー
    トが、前記複数のＭＯＳトランジスタの全てのゲート及
    びドレインに接続され、ドレインが前記定電流供給回路
    に接続された別のＭＯＳトランジスタより成るカレント
    ミラー回路とから構成され、前記複数のＭＯＳ型トラン
    ジスタは、各々のバイポーラ型トランジスタのエミッタ
    電流が全て等しくなるように設定されていることを特徴
    とする半導体温度センサ。
  2. 【請求項２】 前記複数のＭＯＳトランジスタは、それ
    ぞれのチャネル長又はチャネル幅は、前記それぞれのバ
    イポーラ型トランジスタのエミッタ電流がほぼ等しくな
    るように設定されている請求項１記載の半導体温度セン
    サ。
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