JPH0540064A - シヨツトキー接合温度センサ - Google Patents
シヨツトキー接合温度センサInfo
- Publication number
- JPH0540064A JPH0540064A JP28426691A JP28426691A JPH0540064A JP H0540064 A JPH0540064 A JP H0540064A JP 28426691 A JP28426691 A JP 28426691A JP 28426691 A JP28426691 A JP 28426691A JP H0540064 A JPH0540064 A JP H0540064A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- schottky junction
- current
- reverse
- saturation current
- temperature
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高感度で高精度の半導体温度センサを提供す
るために、ショットキー接合ダイオードの逆方向飽和電
流Isの温度依存性を利用しようとするものである。 【構成】 ショットキー接合ダイオードに逆方向印加電
圧Vaを加える場合、逆方向飽和電流Isが生じている
と見做される初期の領域の電圧、例えば、Va=1.0
V、を印加するようにする。このような小さな逆方向飽
和電流Isでは鏡像力による電圧依存性の電流増大や漏
れ電流などの逆方向飽和電流Is以外の電流が無視でき
るため、理論的な逆方向飽和電流Isの温度に対する指
数関数的な関係式からサーミスタの場合と同様に温度の
測定ができる。上記の印加電圧に固定しながら逆方向飽
和電流Isが測定できる回路構成にする。
るために、ショットキー接合ダイオードの逆方向飽和電
流Isの温度依存性を利用しようとするものである。 【構成】 ショットキー接合ダイオードに逆方向印加電
圧Vaを加える場合、逆方向飽和電流Isが生じている
と見做される初期の領域の電圧、例えば、Va=1.0
V、を印加するようにする。このような小さな逆方向飽
和電流Isでは鏡像力による電圧依存性の電流増大や漏
れ電流などの逆方向飽和電流Is以外の電流が無視でき
るため、理論的な逆方向飽和電流Isの温度に対する指
数関数的な関係式からサーミスタの場合と同様に温度の
測定ができる。上記の印加電圧に固定しながら逆方向飽
和電流Isが測定できる回路構成にする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高感度で高精度の半導
体温度センサに関するものである。
体温度センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、Siのp−n接合の順方向立ち上
がり電圧の温度依存性、または順方向電圧を固定し、そ
のとき流れる順方向電流の温度依存性から、その接合部
の温度すなわち周囲との熱平衡状態に於ては、その周囲
温度を知るようにした温度センサがあった。しかし、そ
の順方向立ち上がり電圧の変化は、非常に微少であり、
また順方向電流の温度依存性は非常に大きいが、順方向
電圧を精度よく固定することは順方向電流の大きな電圧
依存性のため極めて困難で、結局、高精度で温度を検出
することは困難であった。
がり電圧の温度依存性、または順方向電圧を固定し、そ
のとき流れる順方向電流の温度依存性から、その接合部
の温度すなわち周囲との熱平衡状態に於ては、その周囲
温度を知るようにした温度センサがあった。しかし、そ
の順方向立ち上がり電圧の変化は、非常に微少であり、
また順方向電流の温度依存性は非常に大きいが、順方向
電圧を精度よく固定することは順方向電流の大きな電圧
依存性のため極めて困難で、結局、高精度で温度を検出
することは困難であった。
【0003】半導体のp−n接合およびショットキー接
合の逆方向電流の温度依存性は理論的に判明している
が、最も多く使用されているSi半導体のp−n接合で
は、室温付近の温度で抵抗が大きすぎて実質的に測定は
困難であり、またショットキー接合の逆方向電流は、逆
方向印加電圧が大きいと鏡像力やトンネル効果のため障
壁の高さが実質的に小さくなり逆方向飽和電流とはなら
ず電流が少しずつ増大するようになると共に漏れ電流も
増大するようになるという問題があり、温度センサとし
て使用することは困難であった。
合の逆方向電流の温度依存性は理論的に判明している
が、最も多く使用されているSi半導体のp−n接合で
は、室温付近の温度で抵抗が大きすぎて実質的に測定は
困難であり、またショットキー接合の逆方向電流は、逆
方向印加電圧が大きいと鏡像力やトンネル効果のため障
壁の高さが実質的に小さくなり逆方向飽和電流とはなら
ず電流が少しずつ増大するようになると共に漏れ電流も
増大するようになるという問題があり、温度センサとし
て使用することは困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に半導体の整流性
のダイオードの順方向では、印加電圧の微少変化により
電流値が大きく変化してしまうため精度よく印加電圧を
固定することが難しく、逆方向における飽和電流を使用
したほうが印加電圧の変動に強く精度がよくなる。ショ
ットキー接合ダイオードの逆方向電流は、逆方向印加電
圧が大きいと逆方向飽和電流Is以外の電流が流れ、こ
れらの逆方向飽和電流Is以外の電流の温度依存性は一
般に不明なので、温度依存性が理論的に明確である逆方
向飽和電流Isのみを検出できるようにする必要があ
る。
のダイオードの順方向では、印加電圧の微少変化により
電流値が大きく変化してしまうため精度よく印加電圧を
固定することが難しく、逆方向における飽和電流を使用
したほうが印加電圧の変動に強く精度がよくなる。ショ
ットキー接合ダイオードの逆方向電流は、逆方向印加電
圧が大きいと逆方向飽和電流Is以外の電流が流れ、こ
れらの逆方向飽和電流Is以外の電流の温度依存性は一
般に不明なので、温度依存性が理論的に明確である逆方
向飽和電流Isのみを検出できるようにする必要があ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属と半導体
との接合であるショットキー接合ダイオードに、鏡像力
の印加電圧依存電流やトンネル電流および接合周辺を流
れる漏れ電流などの逆方向飽和電流Is以外の電流が無
視できる程度の小さな固定した逆方向電圧を印加するこ
とによりその時の逆方向電流が逆方向飽和電流Isと見
做せるようにし、単純で基本的なショットキー接合ダイ
オードの逆方向飽和電流Isの温度依存性から温度を知
るようにショットキー接合温度センサを構成するもので
ある。
との接合であるショットキー接合ダイオードに、鏡像力
の印加電圧依存電流やトンネル電流および接合周辺を流
れる漏れ電流などの逆方向飽和電流Is以外の電流が無
視できる程度の小さな固定した逆方向電圧を印加するこ
とによりその時の逆方向電流が逆方向飽和電流Isと見
做せるようにし、単純で基本的なショットキー接合ダイ
オードの逆方向飽和電流Isの温度依存性から温度を知
るようにショットキー接合温度センサを構成するもので
ある。
【0006】
【実施例1】図1は、本発明のショットキー接合温度セ
ンサの一実施例で、ショットキー接合ダイオードの漏れ
電流を小さくするために温度センサ部であるショットキ
ー接合と並列にp−n接合を設けた場合の例であり、シ
ョットキー接合ダイオードにオペレーショナル・アンプ
リファイア(OPアンプ)を通して電源Eから逆方向印
加電圧Vaを加えている。またOPアンプに取付けた帰
還抵抗Rfには、ショットキー接合ダイオードを流れる
電流が流入し、帰還抵抗Rfの両端の電圧降下はOPア
ンプの出力電圧Voに等しいので、この出力電圧Voを
測定することによりショットキー接合ダイオードを流れ
る電流を測定することができる。
ンサの一実施例で、ショットキー接合ダイオードの漏れ
電流を小さくするために温度センサ部であるショットキ
ー接合と並列にp−n接合を設けた場合の例であり、シ
ョットキー接合ダイオードにオペレーショナル・アンプ
リファイア(OPアンプ)を通して電源Eから逆方向印
加電圧Vaを加えている。またOPアンプに取付けた帰
還抵抗Rfには、ショットキー接合ダイオードを流れる
電流が流入し、帰還抵抗Rfの両端の電圧降下はOPア
ンプの出力電圧Voに等しいので、この出力電圧Voを
測定することによりショットキー接合ダイオードを流れ
る電流を測定することができる。
【0007】図2には、温度T1、T2(T1<T2)
のときのショットキー接合ダイオードの電圧V−電流I
特性の概要を示している。この場合、逆方向印加電圧V
aが約−3Vより大きくなる(深くなる)と鏡像力の印
加電圧依存性に基づく電流ややトンネル電流および接合
周辺を流れる漏れ電流などの逆方向飽和電流Is以外の
電流が多く流れるようになる。
のときのショットキー接合ダイオードの電圧V−電流I
特性の概要を示している。この場合、逆方向印加電圧V
aが約−3Vより大きくなる(深くなる)と鏡像力の印
加電圧依存性に基づく電流ややトンネル電流および接合
周辺を流れる漏れ電流などの逆方向飽和電流Is以外の
電流が多く流れるようになる。
【0008】室温(T=約300K)のときのn形Si
のショットキー接合ダイオードでは、逆方向印加電圧V
aが−0.5V付近で十分逆方向飽和電流Isとなって
いると考えられている。このように逆方向飽和電流Is
以外の電流が無視できる、いわゆるショットキー接合ダ
イオードの電流が逆方向飽和電流Isと見做せる初期の
領域は、この場合、ほぼ−0.3Vから−3.0Vと考
えられる。
のショットキー接合ダイオードでは、逆方向印加電圧V
aが−0.5V付近で十分逆方向飽和電流Isとなって
いると考えられている。このように逆方向飽和電流Is
以外の電流が無視できる、いわゆるショットキー接合ダ
イオードの電流が逆方向飽和電流Isと見做せる初期の
領域は、この場合、ほぼ−0.3Vから−3.0Vと考
えられる。
【0009】上記のことから図1の電源Eの電圧をショ
ットキー接合ダイオードの電流が逆方向飽和電流Isと
見做せる初期の領域である、たとえば、−1.0Vに設
定すれば、ショットキー接合ダイオードへの逆方向印加
電圧Vaも−1.0Vに設定されることになる。これは
OPアンプの入力端子での電圧降下が無視できるから
で、図1の回路では電源Eの電圧はすべてショットキー
接合ダイオードへの逆方向印加電圧Vaとなるからであ
る。
ットキー接合ダイオードの電流が逆方向飽和電流Isと
見做せる初期の領域である、たとえば、−1.0Vに設
定すれば、ショットキー接合ダイオードへの逆方向印加
電圧Vaも−1.0Vに設定されることになる。これは
OPアンプの入力端子での電圧降下が無視できるから
で、図1の回路では電源Eの電圧はすべてショットキー
接合ダイオードへの逆方向印加電圧Vaとなるからであ
る。
【0010】ショットキー接合ダイオードに上記の固定
した逆方向印加電圧Va=−1.0Vを印加し、図2の
ように温度T1における逆方向飽和電流Is1、温度T
2における逆方向飽和電流Is2をOPアンプの出力電
圧Voの測定から求めることにより、これらの指数関数
的な温度T依存性(Isはexp(−eU/kT)に比
例する、ここでeは電荷素量、Uはショットキー接合の
障壁高さ、kはボルツマン定数)からサーミスタと同様
にして温度Tを求めることができる。
した逆方向印加電圧Va=−1.0Vを印加し、図2の
ように温度T1における逆方向飽和電流Is1、温度T
2における逆方向飽和電流Is2をOPアンプの出力電
圧Voの測定から求めることにより、これらの指数関数
的な温度T依存性(Isはexp(−eU/kT)に比
例する、ここでeは電荷素量、Uはショットキー接合の
障壁高さ、kはボルツマン定数)からサーミスタと同様
にして温度Tを求めることができる。
【0011】図1の実施例のショットキー接合ダイオー
ドは、例えば、次のようにして作製することができる。
先ず、高不純物濃度のn形基板1の上にn形エビタキシ
ャル層1’を持つシリコン(Si)基板を用い、熱酸化
SiO2膜をマスクにしてホウ素(B)をn形エピタキ
シャル層1’に不純物の熱拡散によりドーナツ状にp形
領域4を形成し、p−n接合を作る。Si基板の熱酸化
SiO2膜を全面エッチング後、再び熱酸化SiO2膜
を形成し、Si基板の下部の熱酸化SiO2膜をエッチ
ングしてアルミニウム(Al)を蒸着、シンタリングし
てオーミックな下部電極6を形成する。上部の熱酸化S
iO2膜5のうちドーナツ状のp形領域4の内径と外径
との中間部を直径とする円の内側の部分をフォトリソグ
ラフィーによりエッチング除去した後、アルミニウム
(Al)を蒸着しパターン化してショットキー接合ダイ
オードの上部金属電極3を形成することでショットキー
接合部2が形成される。ショットキー接合部2の直径
は、例えば、0.5mmにすればよい。その後リード線
を引き出しショットキー接合ダイオードが出来上がる。
ドは、例えば、次のようにして作製することができる。
先ず、高不純物濃度のn形基板1の上にn形エビタキシ
ャル層1’を持つシリコン(Si)基板を用い、熱酸化
SiO2膜をマスクにしてホウ素(B)をn形エピタキ
シャル層1’に不純物の熱拡散によりドーナツ状にp形
領域4を形成し、p−n接合を作る。Si基板の熱酸化
SiO2膜を全面エッチング後、再び熱酸化SiO2膜
を形成し、Si基板の下部の熱酸化SiO2膜をエッチ
ングしてアルミニウム(Al)を蒸着、シンタリングし
てオーミックな下部電極6を形成する。上部の熱酸化S
iO2膜5のうちドーナツ状のp形領域4の内径と外径
との中間部を直径とする円の内側の部分をフォトリソグ
ラフィーによりエッチング除去した後、アルミニウム
(Al)を蒸着しパターン化してショットキー接合ダイ
オードの上部金属電極3を形成することでショットキー
接合部2が形成される。ショットキー接合部2の直径
は、例えば、0.5mmにすればよい。その後リード線
を引き出しショットキー接合ダイオードが出来上がる。
【0012】上述の実施例のショットキー接合ダイオー
ドでは、上部の熱酸化SiO2膜5とn形エピタキシャ
ル層1’との界面が一般にn形蓄積層になり易くショッ
トキー接合ダイオードの上部金属電極3との間の漏れ電
流を小さくさせるためにドーナツ状のp形領域4でp−
n接合を形成したが、ショットキー接合部2の周辺をメ
サエッチングして漏れ電流を小さくさせることもでき
る。このメサエッチング方法は、熱形赤外線センサやフ
ローセンサなどの温度センサとして薄膜支持体上に形成
された結晶性半導体薄膜に形成するショットキー接合に
は特に有用である。
ドでは、上部の熱酸化SiO2膜5とn形エピタキシャ
ル層1’との界面が一般にn形蓄積層になり易くショッ
トキー接合ダイオードの上部金属電極3との間の漏れ電
流を小さくさせるためにドーナツ状のp形領域4でp−
n接合を形成したが、ショットキー接合部2の周辺をメ
サエッチングして漏れ電流を小さくさせることもでき
る。このメサエッチング方法は、熱形赤外線センサやフ
ローセンサなどの温度センサとして薄膜支持体上に形成
された結晶性半導体薄膜に形成するショットキー接合に
は特に有用である。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明のショットキ
ー接合温度センサは、半導体で最も多く使用されている
シリコンを用いて、高感度、高精度の室温付近の温度セ
ンサを容易に、かつ大量生産化できるので安価に作製で
きる。ショットキー接合ダイオードに逆方向飽和電流I
sと見做せる初期の領域である固定した逆方向印加電圧
Va約−1.0Vを印加するので、漏れ電流などが無視
でき、理論的な逆方向飽和電流Isの指数関数的で大き
な温度依存性を持つ式が適用できるようになる。室温に
おけるシリコンのp−n接合の逆方向飽和電流Isは小
さ過ぎるため測定は極めて困難であるが、ショットキー
接合ダイオードでは同等以上の感度を持ちながら大きな
逆方向飽和電流Isとなり測定が非常に楽に行なえると
いう利点がある。また飽和電流を利用するので印加電圧
の変動に強く高精度となる。さらに半導体と金属との組
み合わせにより多くの障壁の高さUの調節が可能となる
ので、極低温から高温までの大きな温度範囲の測定が可
能となる。
ー接合温度センサは、半導体で最も多く使用されている
シリコンを用いて、高感度、高精度の室温付近の温度セ
ンサを容易に、かつ大量生産化できるので安価に作製で
きる。ショットキー接合ダイオードに逆方向飽和電流I
sと見做せる初期の領域である固定した逆方向印加電圧
Va約−1.0Vを印加するので、漏れ電流などが無視
でき、理論的な逆方向飽和電流Isの指数関数的で大き
な温度依存性を持つ式が適用できるようになる。室温に
おけるシリコンのp−n接合の逆方向飽和電流Isは小
さ過ぎるため測定は極めて困難であるが、ショットキー
接合ダイオードでは同等以上の感度を持ちながら大きな
逆方向飽和電流Isとなり測定が非常に楽に行なえると
いう利点がある。また飽和電流を利用するので印加電圧
の変動に強く高精度となる。さらに半導体と金属との組
み合わせにより多くの障壁の高さUの調節が可能となる
ので、極低温から高温までの大きな温度範囲の測定が可
能となる。
【図1】温度センサ部であるショットキー接合と並列に
p−n接合を設けた構造のショットキー接合ダイオード
を用いたショットキー接合温度センサの実施例である。
p−n接合を設けた構造のショットキー接合ダイオード
を用いたショットキー接合温度センサの実施例である。
【図2】温度T1、T2(T1<T2)のときのショッ
トキー接合ダイオードの電圧V−電流I特性の概要を示
したグラフである。
トキー接合ダイオードの電圧V−電流I特性の概要を示
したグラフである。
1 高不純物濃度のn形半導体基板 1’n形エピタキシャル層 2 ショットキー接合部 3 上部金属電極 4 p形領域 5 熱酸化SiO2膜 6 下部電極
Claims (1)
- 【請求項1】ショットキー接合ダイオードに逆方向電圧
を印加し、その逆方向飽和電流Isの温度依存性から温
度を知るようにしたショットキー接合温度センサにおい
て、ショットキー接合ダイオードを流れる電流が逆方向
飽和電流Isと見做せるようになる初期の領域に逆方向
印加電圧Vaを設定するようにしたことを特徴とするシ
ョットキー接合温度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28426691A JPH0540064A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | シヨツトキー接合温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28426691A JPH0540064A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | シヨツトキー接合温度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0540064A true JPH0540064A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=17676309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28426691A Pending JPH0540064A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | シヨツトキー接合温度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0540064A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0695927A2 (en) * | 1994-08-01 | 1996-02-07 | Motorola, Inc. | Sensing transducer using a Schottky junction and having an increased output signal voltage |
EP0715359A1 (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-05 | Terumo Kabushiki Kaisha | Infrared radiation sensor |
WO2001051902A1 (fr) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Japan Science And Technology Corporation | Procede et dispositif de mesure de temperature, et detecteur d'image infrarouge thermique |
US6329696B1 (en) | 1997-06-11 | 2001-12-11 | Nec Corporation | Semiconductor device with electric converter element |
WO2004017507A1 (ja) * | 2002-08-13 | 2004-02-26 | Sanken Electric Co., Ltd. | 過熱保護装置 |
WO2004068686A1 (ja) * | 2003-01-28 | 2004-08-12 | Sanken Electric Co., Ltd. | 電源装置 |
JP2009164559A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-23 | Sanken Electric Co Ltd | 複合半導体装置 |
US7566845B2 (en) | 2005-12-20 | 2009-07-28 | Sanken Electric Co., Ltd. | Overheat protection circuit for power supply devices and direct-current power supply device |
JP2009170864A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-30 | Sanken Electric Co Ltd | 複合半導体装置 |
US20150117494A1 (en) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | Michele Caldara | Temperature sensor and related method |
-
1991
- 1991-08-06 JP JP28426691A patent/JPH0540064A/ja active Pending
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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EP1248088A4 (en) * | 2000-01-12 | 2008-03-26 | Japan Science & Tech Agency | TEMPERATURE MEASUREMENT METHOD AND DEVICE, AND THERMAL INFRARED IMAGE DETECTOR |
WO2001051902A1 (fr) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Japan Science And Technology Corporation | Procede et dispositif de mesure de temperature, et detecteur d'image infrarouge thermique |
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US7215525B2 (en) | 2002-08-13 | 2007-05-08 | Sanken Electric Co., Ltd. | Overheat protector for a dc-to-dc converter or the like |
WO2004017507A1 (ja) * | 2002-08-13 | 2004-02-26 | Sanken Electric Co., Ltd. | 過熱保護装置 |
WO2004068686A1 (ja) * | 2003-01-28 | 2004-08-12 | Sanken Electric Co., Ltd. | 電源装置 |
US7315461B2 (en) | 2003-01-28 | 2008-01-01 | Sanken Electric Co., Ltd. | Power supply device |
CN100405725C (zh) * | 2003-01-28 | 2008-07-23 | 三垦电气株式会社 | 电源装置 |
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US20150117494A1 (en) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | Michele Caldara | Temperature sensor and related method |
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