JP6809519B2 - 抵抗素子アレイ回路、抵抗素子アレイ回路ユニットおよび赤外線センサ - Google Patents

抵抗素子アレイ回路、抵抗素子アレイ回路ユニットおよび赤外線センサ Download PDF

Info

Publication number
JP6809519B2
JP6809519B2 JP2018163500A JP2018163500A JP6809519B2 JP 6809519 B2 JP6809519 B2 JP 6809519B2 JP 2018163500 A JP2018163500 A JP 2018163500A JP 2018163500 A JP2018163500 A JP 2018163500A JP 6809519 B2 JP6809519 B2 JP 6809519B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
element array
resistance element
word lines
array circuit
input terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018163500A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020034514A5 (ja
JP2020034514A (ja
Inventor
尚城 太田
尚城 太田
柿沼 裕二
裕二 柿沼
晋治 原
晋治 原
青木 進
進 青木
啓太 川森
啓太 川森
英嗣 小村
英嗣 小村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2018163500A priority Critical patent/JP6809519B2/ja
Priority to US16/550,371 priority patent/US11573122B2/en
Priority to DE102019123086.1A priority patent/DE102019123086B4/de
Priority to CN201910821807.4A priority patent/CN110873608B/zh
Publication of JP2020034514A publication Critical patent/JP2020034514A/ja
Publication of JP2020034514A5 publication Critical patent/JP2020034514A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6809519B2 publication Critical patent/JP6809519B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44Electric circuits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
    • G01J5/22Electrical features thereof
    • G01J5/24Use of specially adapted circuits, e.g. bridge circuits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/48Thermography; Techniques using wholly visual means
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0007Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising metal oxide memory material, e.g. perovskites
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0023Address circuits or decoders
    • G11C13/0026Bit-line or column circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0023Address circuits or decoders
    • G11C13/0028Word-line or row circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0033Disturbance prevention or evaluation; Refreshing of disturbed memory data
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0038Power supply circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/004Reading or sensing circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0069Writing or programming circuits or methods
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • H10N15/10Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/861Thermal details
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881Switching materials
    • H10N70/883Oxides or nitrides
    • H10N70/8833Binary metal oxides, e.g. TaOx
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J2005/0077Imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
    • G01J2005/202Arrays
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/004Reading or sensing circuits or methods
    • G11C2013/0042Read using differential sensing, e.g. bit line [BL] and bit line bar [BLB]
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/004Reading or sensing circuits or methods
    • G11C2013/0045Read using current through the cell
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0069Writing or programming circuits or methods
    • G11C2013/008Write by generating heat in the surroundings of the memory material, e.g. thermowrite
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C2213/00Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
    • G11C2213/30Resistive cell, memory material aspects
    • G11C2213/32Material having simple binary metal oxide structure
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C2213/00Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
    • G11C2213/70Resistive array aspects
    • G11C2213/77Array wherein the memory element being directly connected to the bit lines and word lines without any access device being used
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B63/00Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
    • H10B63/80Arrangements comprising multiple bistable or multi-stable switching components of the same type on a plane parallel to the substrate, e.g. cross-point arrays

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

本発明は、複数の抵抗素子が配列された抵抗素子アレイを有する抵抗素子アレイ回路、ならびにそれを備えた抵抗素子アレイ回路ユニットおよび赤外線センサに関する。
従来、マトリックス状に配列された複数の抵抗素子を有する抵抗素子アレイ回路が開示されている。このような抵抗素子アレイ回路は、例えば赤外線検知回路として利用されている(例えば特許文献1参照)。このような赤外線検知回路では、温度変化に応じて自身の抵抗値を変化させるサーミスタなどの赤外線感応抵抗体が複数配列されている。
特開平08−94443号公報
ところで、このような赤外線検知回路では、より優れた動作信頼性が得られることが望まれる。
本発明の一実施態様に係る抵抗素子アレイ回路は、複数のワード線と、複数のビット線と、複数の抵抗素子と、選択部と、差動アンプと、接地端子とを備える。複数のワード線は、第1の方向にそれぞれ延在すると共に第2の方向において互いに隣り合うように並び、電源と接続されている。複数のビット線は、第2の方向にそれぞれ延在すると共に第1の方向において互いに隣り合うように並んでいる。複数の抵抗素子は、複数のワード線と複数のビット線との複数の交差点にそれぞれ配置され、複数のワード線および複数のビット線と各々接続されている。選択部は、複数のワード線のうちの一のワード線を選択すると共に複数のビット線のうちの一のビット線を選択するようになっている。差動アンプは、複数のビット線のうち選択部により選択された一の選択ビット線が接続される正入力端子と、複数のビット線のうち選択部により選択されなかった非選択ビット線および複数のワード線のうち選択部により選択されなかった非選択ワード線の双方と接続される負入力端子と、その負入力端子と接続される出力端子とを含む差動アンプを有する。接地端子は、正入力端子と接続されている。また、本発明の一実施態様に係る赤外線センサは、上記本発明の抵抗素子アレイ回路を備えている。
本発明の一実施態様に係る抵抗素子アレイ回路ユニットは、複数の上記本発明の抵抗素子アレイ回路と、制御部とを備える。ここで制御部は、ビット線に沿って第2の方向に並ぶ複数の抵抗素子に対し複数のワード線を介して順次電流を供給するように電源を制御する読み出し制御を、複数の抵抗素子アレイ回路において並行して行うようになっている。
本発明の一実施態様に係る抵抗素子アレイ回路、抵抗素子アレイ回路ユニットおよび赤外線センサでは、差動アンプにおける正入力端子、負入力端子および出力端子の電位が実質的に同一となる。このため、非選択ビット線および非選択ワード線における電位の影響を受けず、電圧の変動が抑制される。
本発明の一実施態様に係る抵抗素子アレイ回路、抵抗素子アレイ回路ユニットおよび赤外線センサによれば、より優れた動作信頼性が得られる。
本発明の第1の実施の形態に係る抵抗素子アレイ回路の概略構成例を表す回路図である。 図1に示した抵抗素子アレイ回路における回り込み電流の経路を説明するための説明図である。 本発明の第2の実施の形態に係る抵抗素子アレイ回路ユニットの概略構成例を表す概略図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(抵抗素子アレイを有する抵抗素子アレイ回路の例)
2.第2の実施の形態(複数の抵抗素子アレイ回路を備えた抵抗素子アレイ回路ユニットの例)
3.変形例
<1.第1の実施の形態>
[抵抗素子アレイ回路1の全体構成例]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る抵抗素子アレイ回路1の全体構成例を模式的に表した回路図である。抵抗素子アレイ回路1は、例えば赤外線サーモグラフィに搭載され、抵抗素子アレイ回路1に照射される赤外線を、その強度に応じた電気信号に変換して出力信号Sとして出力するように構成されている。
図1に示したように、抵抗素子アレイ回路1は、例えば複数のワード線W(W1〜Wm)と、複数のビット線B(B1〜Bn)と、複数の抵抗素子R(R(1,1)〜R(m,n))と、選択部SELと、差動アンプAMPと、接地端子GNDと、抵抗器RGと、制御部CTRLと、配線L1〜L3とを備える。なお、本明細書では、複数のワード線W1〜Wmのうちのa番目のワード線Waと、複数のビット線B1〜Bnのうちのb番目のビット線Bbとの交差点に位置する抵抗素子RをR(a,b)と表記する。
(ワード線W)
複数のワード線Wは、X軸方向にそれぞれ延在すると共にY軸方向において互いに隣り合うように並んでいる。なお、図1ではm本のワード線Wが配設された状態を例示しているが、複数のワード線Wの数は任意に設定可能である。複数のワード線Wの一端は、それぞれ選択部SELにおける選択スイッチSW1(後出)を介して電源Vと接続可能となっている。複数の抵抗素子Rのうちの任意の一の抵抗素子Rにおける抵抗値を読み出す際には、その一の抵抗素子Rに対応するワード線Wに対し電源Vから所定のセンス電流が供給されるようになっている。ここで、X軸方向が本発明の「第1の方向」に対応する一具体例であり、Y軸方向が本発明の「第2の方向」に対応する一具体例である。
(ビット線B)
複数のビット線Bは、それぞれ複数のワード線Wと交差するように設けられている。具体的には、複数のビット線Bは、Y軸方向にそれぞれ延在すると共にX軸方向において互いに隣り合うように並んでいる。但し、複数のビット線Bは、複数のワード線Wと直接的に接しておらず、複数のワード線WとZ軸方向において離間して配置されている。なお、図1ではn本のビット線Bが配設された状態を例示しているが、複数のビット線Bの数は任意に設定可能である。但し、複数のワード線Wの数が複数のビット線Bの数よりも多いことが望ましい。各抵抗素子Rの抵抗値を読み出す際に、各抵抗素子Rの温度上昇を抑えるのに有利だからである。
(抵抗素子R)
複数の抵抗素子Rは、複数のワード線Wと複数のビット線Bとの複数の交差点にそれぞれ配置され、複数のワード線Wと各々接続される第1端部および複数のビット線Bと各々接続される第2端部をそれぞれ有している。具体的には、ワード線W1とビット線B1〜Bnとの各交差点に抵抗素子R(1,1)〜R(1,n)がそれぞれ配置され、ワード線W2とビット線B1〜Bnとの各交差点に、抵抗素子R(2,1)〜R(2,n)がそれぞれ配置され、ワード線Wmとビット線B1〜Bnとの各交差点に抵抗素子R(m,1)〜R(m,n)がそれぞれ配置されている。
抵抗素子Rは、例えばレンズ等により集光された赤外線を電気信号に変換する赤外線の受光素子であり、具体的には例えば温度変化により抵抗変化を発現する抵抗変化層と、その抵抗変化層に隣接して設けられ、赤外線を吸収して発熱する赤外線吸収層とを有するマイクロボロメータである。抵抗変化層は、例えば酸化バナジウムなどを含んでいる。赤外線吸収層は、例えば酸化シリコン(SiO2)を含んでいる。抵抗素子Rは、受光する赤外線の強度に応じて赤外線吸収層における温度変化が生じ、その結果、赤外線吸収層に隣接する抵抗変化層の抵抗値が変化するようになっている。
(選択部SEL)
選択部SELは、選択スイッチSW1と、選択スイッチSW2とを有している。選択スイッチSW1は、複数のワード線Wのうちの一の選択ワード線Wsを選択して配線L1と接続するようになっている。なお、図1では、選択スイッチSW1が選択ワード線Wsとしてワード線W2を選択し、それを配線L1と接続した状態を例示している。一方、選択スイッチSW2は、複数のビット線Bのうちの一の選択ビット線Bsを選択するようになっている。なお、図1では、選択スイッチSW2が選択ビット線Bsとしてビット線B2を選択し、それを配線L3と接続した状態を例示している。選択部SELにおける選択スイッチSW1および選択スイッチSW2の各動作は、制御部CTRLからの指令に基づいて実行されるようになっている。
(差動アンプAMP)
差動アンプAMPは、正入力端子T1と負入力端子T2と出力端子T3とを含んでいる。正入力端子T1は、複数のビット線Bのうち選択スイッチSW2により選択された一のビット線Bが接続されるようになっている。負入力端子T2は、複数のビット線Bのうち選択スイッチSW2により選択されなかった非選択のビット線Bおよび複数のワード線Wのうち選択スイッチSW1により選択されなかった非選択のワード線Wの双方と配線L2を介して接続されるようになっている。出力端子T3は、配線L2を通じて負入力端子T2と接続されている。
(接地端子GND,抵抗器RG)
接地端子GNDは、配線L3を介して正入力端子T1と接続されている。抵抗器RGは、配線L3上において接地端子GNDと正入力端子T1との間に設けられている。抵抗器RGは可変抵抗型の抵抗体であってもよいし、固定抵抗型の抵抗体であってもよい。
(制御部CTRL)
ビット線Bに沿ってY軸方向に並ぶ複数の抵抗素子Rに対し、各々の抵抗素子Rに対応した複数のワード線Wを介してセンス電流Cを順次供給するように電源Vを制御するようになっている。なお、電源Vは、抵抗素子アレイ回路1の内部に設けられていてもよいし、抵抗素子アレイ回路1の外部に設けられていてもよい。
[抵抗素子アレイ回路1における読み出し動作]
この抵抗素子アレイ回路1では、例えば以下のようにして各抵抗素子Rにおける抵抗値を読み出すことができる。
例えば抵抗素子アレイ回路1において、Y軸方向にm個並ぶと共にX軸方向にn個並ぶようにマトリックス状に(m×n)個の抵抗素子Rが並んでいるものとする。その場合、制御部CTRLは、図1に示した矢印Aの順に(m×n)個の全ての抵抗素子Rに対してセンス電流Cを順次供給し、差動アンプAMPの出力端子T3から出力信号Sを出力させる。
具体的には、制御部CTRLは、例えば抵抗素子R(1,1)を第1番目とし、そののち、Y軸方向に並ぶ抵抗素子R(2,1)から抵抗素子R(m,1)までを順にカウントしてセンス電流Cを順次供給する。すなわち、制御部CTRLは、まず、選択スイッチSW2によりビット線B1を選択すると共に、それに沿って並ぶ抵抗素子R(1,1),R(2,1),R(3,1),・・・,R(m,1)に対し、選択スイッチSW1によりワード線W1〜Wmを順次選択して電源Vからワード線W1〜Wmへセンス電流Cを順次流すように制御する。
制御部CTRLは、次に、Y軸方向に並ぶ抵抗素子R(1,2)から抵抗素子R(m,2)までを順にカウントしてセンス電流Cを順次供給する。すなわち、制御部CTRLは、選択スイッチSW2によりビット線B2を選択すると共に、それに沿って並ぶ抵抗素子R(1,2),R(2,2),R(3,2),・・・,R(m,2)に対し、選択スイッチSW1によりワード線W1〜Wmを順次選択して電源Vからワード線W1〜Wmへセンス電流Cを順次流すように制御する。
制御部CTRLは、最後に、Y軸方向に並ぶ抵抗素子R(1,n)から抵抗素子R(m,n)までを順にカウントしてセンス電流Cを順次供給する。すなわち、制御部CTRLは、選択スイッチSW2によりビット線Bnを選択すると共に、それに沿って並ぶ抵抗素子R(1,n),R(2,n),R(3,n),・・・,R(m,n)に対し、選択スイッチSW1によりワード線W1〜Wmを順次選択して電源Vからワード線W1〜Wmへセンス電流Cを順次流すように制御する。
以上の要領により、抵抗素子アレイ回路1では、各抵抗素子Rにおける抵抗値が、差動アンプAMPの出力端子T3から出力信号Sとして読み出すことができる。
なお、図1では、抵抗素子R(2,2)を選択した場合のセンス電流Cの経路を示している。このとき、この抵抗素子アレイ回路1では、選択スイッチSW1によりワード線W2が選択されると共に選択スイッチSW2によりビット線B2が選択されている。この場合、電源Vから配線L1を介してセンス電流がワード線W2へ供給されたのち、センス電流Cは抵抗素子R(2,2)を経由して配線L3に流入する。そののち、センス電流Cは、抵抗器RGを介して接地端子GNDへ流出する。センス電流Cの大きさは、抵抗器RGの抵抗値により制限されるので、この抵抗素子アレイ回路1における読み出し動作の際に消費される消費電力量は、抵抗器RGの抵抗値に応じて低減することができる。
[抵抗素子アレイ回路1の作用効果]
以上説明したように、本実施の形態の抵抗素子アレイ回路1では、複数のビット線Bのうち選択部SELにより選択された一の選択ビット線が接続される正入力端子T1と、非選択ビット線および非選択ワード線の双方と接続される負入力端子T2と、その負入力端子T2と接続される出力端子T3とを含む差動アンプAMPを有するようにした。このため、差動アンプAMPにおける正入力端子T1、負入力端子T2および出力端子T3の電位が実質的に同一となる。よって、出力信号Sは、非選択ビット線および非選択ワード線における電位の影響を実質的に受けず、より正確な数値となる。
さらに、本実施の形態の抵抗素子アレイ回路1では、差動アンプAMPの正入力端子T1と接地端子GNDとの間に抵抗器RGをさらに備えるようにした。このため、抵抗器RGの抵抗値を適切な値に設定することにより、接地端子GNDへ流入するセンス電流Cを制限することができ、その結果、抵抗素子アレイ回路1の全体における読み出し動作に伴う消費電力を低減できる。
これに対し、例えば先に挙げた特許文献1の赤外線検知回路では、選択セルからの出力を反転増幅器OPの負入力端子に接続し、反転増幅器OPの正入力端子を接地に接続するようにしている。さらに、特許文献1の赤外線検知回路では、非選択行および非選択列の双方を接地し、非選択行および非選択列の双方を反転増幅器OPの正入力端子と同電位としている。特許文献1の赤外線検知回路では、このような構成により、非選択行からの電流の回り込みを回避するようにしている。しかしながら、特許文献1の赤外線検知回路では、非選択行に流入するセンス電流は結果的に接地へ流れ込むことになるので、この赤外線検知回路全体で消費される消費電力量は極めて大きくなることが予想される。
この点、本実施の形態の抵抗素子アレイ回路1では、差動アンプAMPにおける正入力端子T1、負入力端子T2および出力端子T3の電位が実質的に同一としつつ、抵抗器RGを設けるようにしている。したがって、出力信号Sの安定性を向上させつつ、接地端子GNDへ流入するセンス電流Cを制限することができ、その結果、抵抗素子アレイ回路1の全体における読み出し動作に伴う消費電力を低減できる。すなわち、本実施の形態の抵抗素子アレイ回路1によれば、低消費電力でありながら、より優れた動作信頼性が期待できる。
ところで、このような抵抗素子アレイ回路1では、抵抗素子Rにおける抵抗値を読み出すにあたり、上述したように抵抗素子Rにセンス電流Cが供給される。しかしながら、抵抗素子Rは、センス電流Cが供給されることにより発熱する。そのため、本来検知すべき輻射熱により変化する抵抗値に影響が及ぶ場合がある。本実施の形態の抵抗素子アレイ回路1では、僅かながらではあるが、選択した抵抗素子R以外の非選択の抵抗素子Rにもセンス電流が漏れることがある。例えば図2に示した説明図のように、選択スイッチSW1によりワード線W2を選択すると共に選択スイッチSW2によりビット線B2を選択した場合、例えば矢印CCで示した経路で回り込み電流CCが発生する場合がある。そのとき、回り込み電流CCが通過する非選択の抵抗素子Rが発熱するので、その抵抗素子Rの抵抗値が増大することとなる。その結果、受光した赤外線の強度に関する情報を有する出力信号Sに影響が及ぶこととなる。
そこで抵抗素子アレイ回路1では、制御部CTRLが、ビット線Bに沿ってY軸方向に並ぶ複数の抵抗素子Rに対し複数のワード線Wを介して順次センス電流を供給するように電源Vを制御するようにしている。こうすることにより、回り込み電流CCに起因する発熱による出力信号Sへの影響を抑制できる。これは、例えば一のワード線Wに沿ってX軸方向に並ぶ複数の抵抗素子Rから各々の抵抗値を順次読み出す場合と比較して、同一のワード線Wに対し連続してセンス電流を流す時間(連続給電時間)を短縮することができるからである。すなわち、同一のワード線Wに対する連続給電時間が長ければ、そのワード線Wに沿って並ぶ複数の抵抗素子Rにおける発熱量も増大することとなる。しかし、上述のように制御部CTRLが電源Vを制御することにより連続給電時間を短くできるので、抵抗素子Rにおける発熱量を低減できる。
さらに、抵抗素子アレイ回路1では、複数のワード線Wの数mを複数のビット線Bの数nよりも多くした場合(m>n)には、抵抗素子Rの発熱による出力信号Sへの影響を抑制できる。その理由は、第1に、同数の抵抗素子Rを配列した場合に、複数のビット線Bの数nが複数のワード線Wの数mよりも多い場合(m<n)と比較して各ワード線W上に並ぶ抵抗素子Rの数を減らすことができるからである。このため、あるワード線Wにセンス電流を給電した際の、当該ワード線Wに沿って並ぶ全ての抵抗素子Rの合計の発熱量を抑えることができるからである。第2に、同数の抵抗素子Rを配列した場合に、複数のビット線Bの数nが複数のワード線Wの数mよりも多い場合(m<n)と比較して、複数のワード線Wに対して順次給電したのち、再度同一のワード線Wに給電するまでの時間の間隔を広げることができるからである。このため、各ワード線Wに沿って並ぶ抵抗素子Rを冷却する時間がより多く確保され、各ワード線Wに沿って並ぶ抵抗素子Rの温度上昇を抑えることができる。
<2.第2の実施の形態>
[抵抗素子アレイ回路ユニット2の全体構成例]
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る抵抗素子アレイ回路ユニット2の全体構成例を模式的に表した概略図である。抵抗素子アレイ回路ユニット2は、複数の抵抗素子アレイ回路1(1A〜1D)を備えている。なお、図3では、4つの抵抗素子アレイ回路1A〜1Dを備える場合を例示しているが、本発明はこれに限定されない。また、抵抗素子アレイ回路1A〜1Dは、いずれも、上記第1の実施の形態で説明した抵抗素子アレイ回路1と実質的に同じ構成を有する。但し、抵抗素子アレイ回路ユニット2では、抵抗素子アレイ回路1A〜1Dには制御部CTRLが含まれておらず、抵抗素子アレイ回路1A〜1Dの全てに対し共通に制御部3が設けられている。
制御部3は、ビット線Bに沿ってY軸方向に並ぶ複数の抵抗素子Rに対し複数のワード線Wを介してセンス電流を順次供給するように電源Vを制御する読み出し制御を、複数の抵抗素子アレイ回路1A〜1Dにおいて並行して行うようになっている。また、制御部3は、記憶部31と、処理部としての中央演算処理装置(CPU)32とを有している。記憶部31には、上述した読み出し制御により複数の抵抗素子アレイ回路1A〜1Dからそれぞれ読み出された複数の抵抗値データが保持されるようになっている。CPU32は、記憶部31に保持された複数の抵抗値データを順次出力するようになっている。
このように、本実施の形態に係る抵抗素子アレイ回路ユニット2では、複数の抵抗素子がマトリックス状に配列された抵抗素子アレイを複数の(例えば4つの)領域に分割し、複数の領域における読み出し動作を時間的に並行して行うようにした。このため、より短時間で出力信号Sを得ることができる。
<3.変形例>
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示はこれらの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、抵抗素子アレイ回路1における各構成要素の構成例(配置、個数等)を具体的に挙げて説明したが、それらは上記実施の形態で説明したものには限られず、他の配置や個数等を選択してもよい。
また、上記実施の形態では、抵抗素子アレイ回路が赤外線サーモグラフィに搭載され、抵抗素子アレイ回路に照射される赤外線を、その強度に応じた電気信号に変換して出力信号Sとして出力する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば抵抗素子はマイクロボロメータに限定されず、磁気トンネル接合素子であってもよい。その場合、抵抗素子アレイ回路はMRAM回路として利用できる。
また、上記第2の実施の形態で説明した抵抗素子アレイ回路ユニット2は、複数の抵抗素子アレイ回路1(1A〜1D)が同一の基板に設けられたものであってもよいし、複数の抵抗素子アレイ回路1(1A〜1D)が2以上の基板に設けられたものであってもよい。
加えて、上記実施の形態で説明した一連の処理は、ハードウェア(回路)で行われるようにしてもよいし、ソフトウェア(プログラム)で行われるようにしてもよい。ソフトウェアで行われるようにした場合、そのソフトウェアは、各機能をコンピュータにより実行させるためのプログラム群で構成される。各プログラムは、例えば、上記コンピュータに予め組み込まれて用いられてもよいし、ネットワークや記録媒体から上記コンピュータにインストールして用いられてもよい。
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
本発明の抵抗素子アレイ回路および抵抗素子アレイ回路ユニットは、例えば赤外線サーモグラフィや赤外線センサに利用することができる。また、本発明の抵抗素子アレイ回路および抵抗素子アレイ回路ユニットは、抵抗素子として、磁気抵抗効果素子や電圧に応じて抵抗が変化する抵抗変化素子などを用いた記憶演算回路として利用することができる。
1…抵抗素子アレイ回路、2…抵抗素子アレイ回路ユニット、3…制御部、AMP…差動アンプ、B…ビット線、C…センス電流、CTRL…制御部、GND…接地端子、L1〜L3…配線、R…抵抗素子、RG…抵抗器、S…出力信号、SEL…選択部、SW1,SW2…選択スイッチ、V…電源、W…ワード線。

Claims (7)

  1. 第1の方向にそれぞれ延在すると共に第2の方向において互いに隣り合うように並び、電源と接続される複数のワード線と、
    前記第2の方向にそれぞれ延在すると共に前記第1の方向において互いに隣り合うように並ぶ複数のビット線と、
    前記複数のワード線と前記複数のビット線との複数の交差点にそれぞれ配置され、前記複数のワード線および前記複数のビット線と各々接続された複数の抵抗素子と、
    前記複数のワード線のうちの一の選択ワード線を選択すると共に前記複数のビット線のうちの一の選択ビット線を選択する選択部と、
    前記複数のビット線のうち前記選択部により選択された前記一の選択ビット線が接続される正入力端子と、前記複数のビット線のうち前記選択部により選択されなかった非選択ビット線および前記複数のワード線のうち前記選択部により選択されなかった非選択ワード線の双方と接続される負入力端子と、前記負入力端子と接続される出力端子とを含む差動アンプと、
    前記正入力端子と接続された接地端子と
    を備えた
    抵抗素子アレイ回路。
  2. 前記正入力端子と前記接地端子との間に抵抗器をさらに備えた
    請求項1記載の抵抗素子アレイ回路。
  3. 前記一の選択ビット線に沿って前記第2の方向に並ぶ前記複数の抵抗素子に対し前記複数のワード線を介して順次電流を供給するように前記電源を制御する制御部をさらに備えた
    請求項1または請求項2記載の抵抗素子アレイ回路。
  4. 前記複数のワード線の数は前記複数のビット線の数よりも多い
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の抵抗素子アレイ回路。
  5. 複数の抵抗素子アレイ回路と、
    制御部と
    を備え、
    前記複数の抵抗素子アレイ回路は、それぞれ、
    第1の方向にそれぞれ延在すると共に第2の方向において互いに隣り合うように並び、電源と接続される複数のワード線と、
    前記第2の方向にそれぞれ延在すると共に前記第1の方向において互いに隣り合うように並ぶ複数のビット線と、
    前記複数のワード線と前記複数のビット線との複数の交差点にそれぞれ配置され、前記複数のワード線および前記複数のビット線と各々接続された複数の抵抗素子と、
    前記複数のワード線のうちの一の選択ワード線を選択すると共に前記複数のビット線のうちの一の選択ビット線を選択する選択部と、
    前記複数のビット線のうち前記選択部により選択された前記一の選択ビット線が接続される正入力端子と、前記複数のビット線のうち前記選択部により選択されなかった非選択ビット線および前記複数のワード線のうち前記選択部により選択されなかった非選択ワード線の双方と接続される負入力端子と、前記負入力端子と接続される出力端子とを含む差動アンプと、
    前記正入力端子と接続された接地端子と
    を有し、
    前記制御部は、前記一の選択ビット線に沿って前記第2の方向に並ぶ前記複数の抵抗素子に対し前記複数のワード線を介して順次電流を供給するように前記電源を制御する読み出し制御
    を、前記複数の抵抗素子アレイ回路において並行して行う
    抵抗素子アレイ回路ユニット。
  6. 前記制御部は、前記読み出し制御により前記複数の抵抗素子アレイ回路からそれぞれ読み出された複数の抵抗値データが保持される記憶部と、
    前記記憶部に保持された前記複数の抵抗値データを順次出力する処理部と
    を有する
    請求項5記載の抵抗素子アレイ回路ユニット。
  7. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の抵抗素子アレイ回路を備えた
    赤外線センサ。
JP2018163500A 2018-08-31 2018-08-31 抵抗素子アレイ回路、抵抗素子アレイ回路ユニットおよび赤外線センサ Active JP6809519B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018163500A JP6809519B2 (ja) 2018-08-31 2018-08-31 抵抗素子アレイ回路、抵抗素子アレイ回路ユニットおよび赤外線センサ
US16/550,371 US11573122B2 (en) 2018-08-31 2019-08-26 Resistive element array circuit, resistive element array circuit unit, and infrared sensor
DE102019123086.1A DE102019123086B4 (de) 2018-08-31 2019-08-28 Widerstandselement-array-schaltung, widerstandselement-array-schaltungseinheit und infrarotsensor
CN201910821807.4A CN110873608B (zh) 2018-08-31 2019-08-30 电阻元件阵列电路、电阻元件阵列电路单元和红外传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018163500A JP6809519B2 (ja) 2018-08-31 2018-08-31 抵抗素子アレイ回路、抵抗素子アレイ回路ユニットおよび赤外線センサ

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2020034514A JP2020034514A (ja) 2020-03-05
JP2020034514A5 JP2020034514A5 (ja) 2020-04-16
JP6809519B2 true JP6809519B2 (ja) 2021-01-06

Family

ID=69526816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018163500A Active JP6809519B2 (ja) 2018-08-31 2018-08-31 抵抗素子アレイ回路、抵抗素子アレイ回路ユニットおよび赤外線センサ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11573122B2 (ja)
JP (1) JP6809519B2 (ja)
CN (1) CN110873608B (ja)
DE (1) DE102019123086B4 (ja)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3356577B2 (ja) * 1994-07-26 2002-12-16 松下電工株式会社 赤外線検知回路
JPH09113358A (ja) * 1995-10-17 1997-05-02 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線検知回路
JP3984808B2 (ja) * 2000-09-07 2007-10-03 キヤノン株式会社 信号処理装置及びそれを用いた撮像装置並びに放射線撮像システム
US6541772B2 (en) * 2000-12-26 2003-04-01 Honeywell International Inc. Microbolometer operating system
JP2004006814A (ja) * 2002-04-26 2004-01-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 抵抗変化材料の製造方法およびセンサ
KR100541816B1 (ko) * 2003-09-19 2006-01-10 삼성전자주식회사 반도체 메모리에서의 데이터 리드 회로 및 데이터 리드 방법
FR2883417B1 (fr) * 2005-03-16 2007-05-11 Ulis Soc Par Actions Simplifie Detecteur bolometrique, dispositif de detection infrarouge mettant en oeuvre un tel detecteur et procede de fabrication de ce detecteur
JP4840046B2 (ja) * 2006-09-26 2011-12-21 パナソニック電工株式会社 赤外線センサ装置
CN101806630B (zh) * 2010-01-20 2011-08-17 南通大学 一种基于弛豫铁电单晶热释电探测器的读出电路
CN101949737B (zh) * 2010-08-20 2012-05-30 电子科技大学 一种红外焦平面阵列的行选通电路
CN203708355U (zh) * 2010-12-23 2014-07-09 菲力尔***公司 焦平面阵列的单元和包含焦平面阵列的单元的红外照相机
JPWO2012176452A1 (ja) * 2011-06-24 2015-02-23 パナソニック株式会社 半導体記憶装置
KR101942274B1 (ko) * 2012-02-13 2019-01-28 삼성전자주식회사 저항성 메모리 장치
CN102589718A (zh) * 2012-02-28 2012-07-18 张康 一种硅基焦平面器件的读取方法
US9087578B2 (en) * 2013-09-30 2015-07-21 Micron Technology, Inc. Configurable reference current generation for non volatile memory
CN106813783B (zh) * 2017-01-20 2019-10-15 东南大学 基于运算放大器的阻性传感器阵列读出电路及其读出方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019123086A1 (de) 2020-03-05
CN110873608A (zh) 2020-03-10
CN110873608B (zh) 2021-05-14
JP2020034514A (ja) 2020-03-05
US20200072664A1 (en) 2020-03-05
DE102019123086B4 (de) 2023-02-02
US11573122B2 (en) 2023-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6678189B2 (en) Method and system for performing equipotential sensing across a memory array to eliminate leakage currents
KR101926603B1 (ko) 반도체 메모리 장치 및 반도체 메모리 장치의 번-인 테스트 방법
US6385111B2 (en) Reference signal generation for magnetic random access memory devices
EP2309514B1 (en) Circuit for generating adjustable timing signals for sensing a self-referenced MRAM cell
TWI543182B (zh) 記憶體裝置
TWI674584B (zh) 記憶體裝置
TWI550608B (zh) 存取基於電阻式儲存元件之記憶體胞元陣列之技術
JP2009117006A (ja) 抵抗変化メモリ装置
KR102550416B1 (ko) 메모리 장치
KR102578171B1 (ko) 반도체 시스템
TW201830392A (zh) 電阻式記憶體編譯器
US9627051B2 (en) Non-volatile memory including reference signal path
JP2002217295A (ja) 半導体装置
TWI546804B (zh) 基於電阻比之記憶體胞元
JP6809519B2 (ja) 抵抗素子アレイ回路、抵抗素子アレイ回路ユニットおよび赤外線センサ
KR100266745B1 (ko) 멀티-비트 데이터를 저장하기 위한 반도체 메모리 장치
JP2010134994A (ja) 半導体装置及びそのカリブレーション方法
KR101884203B1 (ko) 자기 메모리 소자 및 자기 메모리 소자의 데이터 기록 방법
KR20060043086A (ko) 데이터 저장 디바이스, 메모리 셀 판독 동작 수행 방법 및시스템
JPH0855500A (ja) 不揮発性半導体記憶装置のセル特性測定回路
TWI725780B (zh) 具有多個1TnR結構的電阻式隨機存取記憶體
KR20110088114A (ko) 반도체 메모리 장치
JP2020034514A5 (ja)
JP2007184065A (ja) 磁気記憶装置
JP2019212352A (ja) 半導体記憶装置およびその制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200213

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200213

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201030

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201123

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6809519

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150