JP6952471B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
電流配線部を流れる電流による磁束密度を差動増幅回路により検出するセンサ装置に使用される半導体装置であって、
前記半導体装置は、
前記電流配線部の周囲に発生する磁界を検出する一つの第1のインダクタと、前記第1のインダクタに発生する電圧を増幅するバイポーラ素子を含む一つの第1のローノイズアンプと、複数の第1の外部接続端子と、を有する第1の半導体装置と、
前記電流配線部の周囲に発生する磁界を検出する一つの第2のインダクタと、前記第2のインダクタに発生する電圧を増幅するバイポーラ素子を含む一つの第2のローノイズアンプと、複数の第2の外部接続端子と、を有する第2の半導体装置と、
を含み、
前記第1のローノイズアンプと前記第1のインダクタは、前記第1の半導体装置内にあり、
前記第2のローノイズアンプと前記第2のインダクタは、前記第2の半導体装置内にあり、
前記複数の第1の外部接続端子は、前記第1のインダクタを介して前記第1のローノイズアンプの非反転入力部に接続される一つの第1の非反転入力端子と、前記第1のローノイズアンプの反転入力部に直接接続される一つの第1の反転入力端子と、前記第1のローノイズアンプの出力部に接続される一つの第1の出力端子と、を含み、
前記複数の第2の外部接続端子は、前記第2のインダクタを介して前記第2のローノイズアンプの非反転入力部に接続される一つの第2の非反転入力端子と、前記第2のローノイズアンプの反転入力部に直接接続される一つの第2の反転入力端子と、前記第2のローノイズアンプの出力部に接続される一つの第2の出力端子と、を含み、
前記第1の出力端子は、前記差動増幅回路の反転入力部に接続される端子であり、
前記第2の出力端子は、前記差動増幅回路の非反転入力部に接続される端子であり、
前記第1の半導体装置及び前記第2の半導体装置は、前記電流配線部から所定の距離以上離れて前記電流配線部に対して対称な位置に配置されて使用される、半導体装置が提供される。
図1は、第1の実施形態に係るセンサ装置1Aの構成の一例を模式的に示す平面図である。図2は、センサ装置1AのA−Aにおける断面図である。センサ装置1Aは、電流配線部2に流れる電流13によりつくられる磁束密度を非接触で検出するセンサ装置の一例である。センサ装置1Aは、例えば、電流配線部2と、第1の半導体装置3と、第2の半導体装置4と、基板5とを備える。
図3は、第2の実施形態に係るセンサ装置1Bの断面図である。電流配線部2は、基板5の表面を対向して見ると(例えば、基板5の第1の表面9の法線方向から見ると)、第1の半導体装置3と第2の半導体装置4との間に接触せずに延在する。センサ装置1Bの構成及び効果のうちセンサ装置1Aと同様の点については、センサ装置1Aについての上述の説明を援用する。
図4は、センサ装置1の回路構成の一例を模式的に示す等価回路図である。センサ装置1は、センサ装置1A又はセンサ装置1Bの一例である。センサ装置1は、第1の半導体装置3と、第2の半導体装置4と、帰還抵抗14と、差動回路17とを備える。電流配線部2及び基板5の図示は、省略されている。帰還抵抗14及び差動回路17は、例えば、基板5に実装されている。帰還抵抗14は、3つの抵抗14a,14b,14cとを有する。
数kHz以上の熱雑音は勿論の事、商用電源の周波数領域(50Hz〜60Hz)のノイズも考慮する必要がある場合、低周波(DC〜数kHz)の1/fノイズ(フリッカーノイズ)を特に低減することが望まれる。
センサ素子である第1のインダクタ11及び第2のインダクタ12は、アルミニウム配線で形成されている場合、抵抗成分を有することがある。この抵抗成分が熱雑音のノイズ源となりうるので、熱雑音が第1の増幅部15及び第2の増幅部16で増幅されて、SN比を悪化させることがある。
CMOS素子は電圧駆動素子のため、入力インピーダンスは非常に高い(入力電流は、数pAレベル)。一方、バイポーラ素子は電流駆動素子のため、ベースに数n〜数百nAの電流が供給されなければ、バイポーラトランジスタは動作しない。このように、バイポーラ素子の入力電流は、CMOS素子の入力電流よりも大きくなる。このため、バイポーラ素子の入力電流であるベース電流Ibがインダクタの抵抗Rsに流れることにより、抵抗Rsの両端にオフセット電圧(Rs×Ib)が発生する(図6参照)。その結果、第1の増幅部15に入力されるオフセット電圧(入力オフセット電圧ΔVi)と、第1の増幅部15から出力されるオフセット電圧(出力オフセット電圧ΔVo)とが高くなってしまう。第2の増幅部16についても同様である。
2 電流配線部
3 第1の半導体装置
4 第2の半導体装置
5 基板
9 第1の表面
10 第2の表面
11 第1のインダクタ
12 第2のインダクタ
14 帰還抵抗
15 第1の増幅部
16 第2の増幅部
17 差動回路
31 第1の半導体チップ
32 第2の半導体チップ
33 第1の配線層
34 第2の配線層
Claims (3)
- 電流配線部を流れる電流による磁束密度を差動増幅回路により検出するセンサ装置に使用される半導体装置であって、
前記半導体装置は、
前記電流配線部の周囲に発生する磁界を検出する一つの第1のインダクタと、前記第1のインダクタに発生する電圧を増幅するバイポーラ素子を含む一つの第1のローノイズアンプと、複数の第1の外部接続端子と、を有する第1の半導体装置と、
前記電流配線部の周囲に発生する磁界を検出する一つの第2のインダクタと、前記第2のインダクタに発生する電圧を増幅するバイポーラ素子を含む一つの第2のローノイズアンプと、複数の第2の外部接続端子と、を有する第2の半導体装置と、
を含み、
前記第1のローノイズアンプと前記第1のインダクタは、前記第1の半導体装置内にあり、
前記第2のローノイズアンプと前記第2のインダクタは、前記第2の半導体装置内にあり、
前記複数の第1の外部接続端子は、前記第1のインダクタを介して前記第1のローノイズアンプの非反転入力部に接続される一つの第1の非反転入力端子と、前記第1のローノイズアンプの反転入力部に直接接続される一つの第1の反転入力端子と、前記第1のローノイズアンプの出力部に接続される一つの第1の出力端子と、を含み、
前記複数の第2の外部接続端子は、前記第2のインダクタを介して前記第2のローノイズアンプの非反転入力部に接続される一つの第2の非反転入力端子と、前記第2のローノイズアンプの反転入力部に直接接続される一つの第2の反転入力端子と、前記第2のローノイズアンプの出力部に接続される一つの第2の出力端子と、を含み、
前記第1の出力端子は、前記差動増幅回路の反転入力部に接続される端子であり、
前記第2の出力端子は、前記差動増幅回路の非反転入力部に接続される端子であり、
前記第1の半導体装置及び前記第2の半導体装置は、前記電流配線部から所定の距離以上離れて前記電流配線部に対して対称な位置に配置されて使用される、半導体装置。 - 前記所定の距離は、3mmである、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記対称な位置は、基板を挟んで前記電流配線部とは反対側の位置である、請求項1又は2に記載の半導体装置。
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