JPH0222856A - 電源回路及びその電源回路用の半導体集積回路装置 - Google Patents

電源回路及びその電源回路用の半導体集積回路装置

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JPH0222856A
JPH0222856A JP63172481A JP17248188A JPH0222856A JP H0222856 A JPH0222856 A JP H0222856A JP 63172481 A JP63172481 A JP 63172481A JP 17248188 A JP17248188 A JP 17248188A JP H0222856 A JPH0222856 A JP H0222856A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は電源回路及びその電源回路用の半導体集積回路
装置に関し、特に定電流電源回路及びその定電流電源回
路用の半導体集積回路装置に関するものである。
口、従来技術 従来、例えば高耐圧用のデイスプレィドライバ(この回
路では多数の電流出力を必要とする。)では、定電流源
として第5図に示すような回路構成の定電流源が考えら
れる。即ち、図のよ−うに電i3 (Vtt)側にPN
Pスイッチングトランジスタ(高耐圧用)Q+ 、Qt
 、Q2・・・・・・Q、4のエミッタが夫々共通に接
続され、これらのスイッチングトランジスタQ、 、Q
、 、Q、・・・・・・Q、4のベースは夫々スイッチ
51.52.53・・・・・・84に接続されている(
この回路図では、スイッチがON状態、即ちベース電圧
が例えばOvの状態を示す)。
そして、スイッチングトランジスタQ、 、Qt。
Q 2 ”” ”” Q 34のコレクタが夫々抵抗R
,,R,、Rコ・・””R14を介して出力端子T、 
、T2、T。
・・・・−T24に夫々接続されている。なお、図のZ
o、Zt 、Zs・・・・・・Z、4は夫々負荷インピ
ーダンス(例えばプラズマデイスプレィの画素’) 、
5 (Vcc)は負の電源を示す。
次に、本回路図において、破線で示す部分の単位回路1
ot  <102.103・・・・・・134について
も同様に説明できる)について説明すると、抵抗R3の
抵抗値を大きくし、この抵抗R,による電圧降下(この
R1を流れる電流を!。とすると、R4・■。)を大き
くすることにより、電源3の変動及び負荷インピーダン
スZ、の変動による出力電流の変動を抑えている。即ち
、電源3の変化をΔv!Eとし、負荷インピーダンスZ
1の変動による出力電圧VCCの変化をΔVCC1負荷
インピーダンスZ、の変化をΔZ、とすると、 R1+ZI +Δzt  R1+ZI +Δ2゜R。
(但し、Rt>Zt  +ΔZ+ 、Is RAPΔv
0、IORt)ΔV cc) が成立する。従って、R8を大とし く1.R1>>Δv0、ΔV cc)とすれば、Ioは
ほぼ一定にすることができる。
しかし、多数の電流出力を必要とする回路の場合(第5
図では破線で示す回路101.102.103・・・・
・・134からなる34個の電流出力をもつ電源回路を
示す、)、上述した抵抗値の大きい抵抗R6が多数(例
えばRt 、Rt 、R3・・・・・・R34の34個
)あるため、この抵抗による電圧降下が大きくなり、無
駄な電力を消費する。これは上述のデイスプレィドライ
バ全体の消費電力の大きな部分を占めるという問題があ
る。また、抵抗値の大きい多数の抵抗を半導体IC(集
積回路)内に精度よく (抵抗値のばらつきが少なく)
形成するのは困難(即ち、定電流を出力することが困a
)であるという問題もある。
ハ0発明の目的 本発明の目的は、消費電力を少なくし、出力電流のばら
つきが小さい電源回路及びその電源回路用の半導体集積
回路装置を提供することにある。
ニ0発明の構成 即ち、本発明は、第1のトランジスタ(例えば後述のN
PN I−ランジスタQ16、Q3いQ1?・・・・・
・Q h s )と、抵抗と、前記第1のトランジスタ
とは逆極性の第2のトランジスタ(例えば後述のPNP
トランジスタにL 、Qt 、Q3・・・・・・Q、4
)とがこの順に電源側と出力側との間に直列接続されて
いる電源回路に係るものである。
また、本発明は、第1のトランジスタ素子と、拡散抵抗
素子と、前記第1のトランジスタ素子とは逆極性の第2
のトランジスタ素子とが共通の半導体基体に夫々形成さ
れており、前記第1のトランジスタ素子と前記拡散抵抗
素子と前記第2のトランジスタ素子とを直列に接続する
配線が前記半導体基体上に設けられている電源回路用の
半導体集積回路装置も提供するものである。
ホ、実施例 以下、本発明の詳細な説明する。
第1図〜第3図は本発明の第1の実施例を示すものであ
る。
第1図に示すように、本例による電源回路は破線で示す
単位回路201.202.203−・・・・・234か
らなり、34個の電流出力をもつ電源回路である。電源
1  (vt  :例えば÷5V)にNPNバイポーラ
トランジスタQ、+いQ、いQ3?−・・・・・Q6゜
のコレクタが夫々接続され、このトランジスタQ3S%
 Q3いQ3.・・・・・・Qoのエミッタが夫々抵抗
R3S、R1いR1,・・−・・・Rba(例えば夫々
約4.3にΩ)を介してPNPバイポーラトランジスタ
Q、 、Q、、Q、・・・==Qii(従来の第5図の
例と同様のトランジスタ)のエミッタに夫々接続されて
いる。
そして、トランジスタQl 、Qr 、Q3 ”・・・
・Q、4のコレクタが出力端子T 41 ”’ T ?
 4に夫々接続されている。これらの各出力端子はプラ
ズマデイスプレィ (図示省略:第5図の2.〜Z34
に相当)の一画素に接続される。また、NPNトランジ
スタQ3S% Q3b、Q 3 ?−・・・・・Q6.
とPNP l−ランジスタQ、 、Qt 、Q3・・・
・・・Q24のベースは夫々共通に電源2 (vz  
:例えば+2.7V)及び電源4 (V4)XはOV(
アース)に夫々接続されている。なお、I+、It、I
s・・・・・・■1.(例えば夫々250μA)は出力
電流を示す。
上述のような構成において、破線で示す回路201につ
いて説明する(他の回路202.203、・・・・・・
234についても同様に説明できる)。
まず、電源1 (v+)の変動によりNPN)ランジス
タQ3Sのコレクタ電流!。1.(但し、図示はしてい
ない)が増加しようとする場合について考えると、以下
に示す通りになる。
(1)、コレクタ電流I C3Sが増加すると、Iti
s = Ic3s ” f13sの関係式からI ES
%が増加する。(但し、l735はエミッタ電流を表し
、図示省略しである。) (2)、  IE:+sが増加すると、抵抗R1Sの両
端電圧は上昇する。
(3)、抵抗Rssの両端電圧が上昇すると、ベース・
エミッタ間の電圧VIE3Ss更にはPNP )ランジ
スタQ1のベース・エミッタ間電圧■、、。
が小さくなる。
(4)、電圧vmtxs、更にはPNP)ランジスタQ
のベース・エミッタ間電圧Vltlが小さくなると、コ
レクタ電流t css も小さくなる。
従って、電源1  (Vl)の変動により、トランジス
タQ35のコレクタ電流!。1%が増加しようとする場
合にはその増加が抑えられることになる。また、逆に電
源1  (Vl)の変動により、トランジスタQzsの
コレクタ電流I C2%が減少しようとする場合には、
上記の(1)〜(4)の逆の動作として説明でき、コレ
クタ電流■。1.の減少が抑えられる。なお、NPN 
トランジスタQ2Sのエミッタ接地電流増幅率βは10
0以上と高いので、電源2 (Vz)が出力する電流は
少なくて済み、多数のNPN)ランジスタを接続できる
次に、出力側の負荷インピーダンス(第1図では図示省
略しである)の変動により、PNP )ランジスタQ、
のコレクタ電流1c+(即ち、出力電流1+)が増加し
ようとする場合について考えると、以下に示す通りとな
る。
(l)、コレクタ電流ICIが増加すると、エミッタ電
流IEIが増加する。
(2)、エミッタ電流Il+が増加すると、抵抗R3%
の両端電圧は大きくなる。
(3)、抵抗R3Sの両端電圧が大きくなると、ベース
・エミッタ間の電圧vstt %更にはNPN )ラン
ジスタQ3sのベース・エミッタ間電圧V、□が小さく
なる。
(4)、電圧■18、更にはNPN トランジスタQ3
Sのベース・エミッタ間電圧V III:11が小さく
なると、コレクタ電流telも小さくなる。(但し、コ
レクタ電流1cいエミッタ電流■、及びベース電流1.
は図示していない。)従って、出力側の負荷インピーダ
ンスの変動により、トランジスタQ、のコレクタ電流r
C+(出力電流11)が増加しようとする場合には、そ
の増加が抑えられることになる。また、逆に出力側の負
荷インピーダンスの変動によりトランジスタQ、のコレ
クタ電流ICIが減少しようとする場合には、上記の(
1)〜(4)の逆の動作として説明でき、コレクタ電流
Ice(出力電流1.)の減少が抑えられる。
また、上述に加えて、通常NPN)ランジスタQ1.及
びPNP)ランジスタQ、のコレクタ・ベース間は夫々
逆バイアスされているので、電源1(vl)及び負荷イ
ンピーダンスの変動によるトランジスタQ3S及びトラ
ンジスタQ、の夫々のコレクタ電流の変動を抑えること
ができる(即ち、このことはNPN)ランジスタ(ls
s及びPN−Pl−ランジスタQ、の夫々のコレクタの
入力インピーダンスが非常に大きいということを意味す
る)。
また、トランジスタQ1及びトランジスタQ:Isが飽
和領域で動作するような条件にあるものとすると、抵抗
R1sを流れる電流tssは、により決定される(ここ
で、トランジスタQ、はベース接地とすればh□のばら
つきの影響を小さくできる。Qlのベース接地電流増幅
率をαとすると、出力電流■、は、1.=α!1%とな
る)。
従ッテ、抵抗R3s ハ電源2 (vz)と電源4(V
4)の間の電圧(即ち、上記の式の分子に相当)により
電流tssを作り出す。
また、抵抗R3%はV、。5及びV、1.と抵抗値の温
度係数が逆なので、温度による電流変動も小さい(即ち
、一般に拡散抵抗(Ras)の温度係数は正であり、上
述のトランジスタQ3%及びトランジスタQIのベース
・エミッタ間電圧V、。、及びV、□の温度係数は夫々
負である。従って、上述のtssを決定する式において
、分母と分子の温度係数の符号は同じなので、電流変動
が小さくなる)。
以上に説明したように、本実施例の回路によれば、NP
N)ランジスタQss及び抵抗R3%により、電源1 
 (Vl)の変動によるトランジスタQCsのコレクタ
電流の変動を抑え、さらに抵抗R2,により電源2(V
り及び電源4 (Vオ)の変動による電流(抵抗R3S
を流れる電流)の変動を抑えることができる。また、P
NP )ランジスタQ、及び抵抗R□により、出力側の
負荷インピーダンスの変動によるトランジスタQ、のコ
レクタ電流(即ち、出力電流1υの変動を抑えることが
できるので、常に一定の定電流(即ち、I+ = It
 = Ia =・・・・・弓8.)を出力側に供給でき
る。しかも、抵抗値の高い抵抗を必要としないので、こ
の抵抗の電圧降下による消費電力の増加も小さく抑える
ことができる。
第2図及び第3図において、本例によるデバイスの構造
について説明する。
P型シリコン基板5の一主面に、N1型埋め込み層6を
介してN−型エピタキシャル層8が形成され、このN−
型エピタキシャル層8内に形成されたN中型拡散領域1
5、P型拡散領域11及びこのP型拡散領域に形成され
たN+型拡散領域16を夫々コレクタ取り出し領域、ベ
ース取り出し領域及びエミッタ取り出し領域としてNP
NPNPイポーラトランジスタ%が構成されている。
同様に、P型シリコン基板5の一生面上に形成されたN
+型埋め込み層6を介して形成されたエピタキシャル層
8内にP型拡散領域12が形成されて拡散抵抗Rssが
構成されている。
また、P型シリコン基板5の;主面上に形成されたN″
″″型埋み層6を介して形成されたN−型エピタキシャ
ル層8内に形成されたN 型拡散領域18、P型拡散領
域13、P型拡散領域14を夫々ベース取り出し領域、
コレクタ取り出し領域及びエミッタ取り出し領域として
PNPNPNイポーラトランジスタが構成されている。
なお、図に示す符号で、7はP型アイソレージ目ン領域
、17はN土壁拡散領域、19はコンタクトホール、2
1〜28は夫々半導体基板上に設けたアルミニウム等の
配線、31〜34は電極、35は絶縁層、日はベース電
極、Cはコレクタ電極、Eはエミッタ電極である。
また、NPN )ランジスタのPN接合を逆バイアスす
ることにより、拡散抵抗(P型拡散領域12)を分離さ
せるため、N−型エピタキシャル層8を配線23により
最高電位(電源V、)に接続している。そして、P型シ
リコン基板5(即ち、P型頭域7)を配線28により最
低電位に接続している。
以上に説明したように、本例のデバイスによれば、共通
の半導体基体にNPN型バイポーラトランジスタ、拡散
抵抗及びPNP型バイポーラトランジスタが夫々形成さ
れ、これらが直列接続されているので、多数(#1では
34個)のNPN型バイポーラトランジスタ同士、拡散
抵抗同士及びPNP型バイポーラトランジスタ同士を近
接して配置できる。従って、各トランジスタのベース・
エミッタ間の電圧及び電流増幅率、各拡散抵抗の抵抗値
のばらつきを小さくすることができ、各出力の電流のば
らつきを小さくできる(即ち、1+  #It #13
 =・=−= 134)。特に、NPNトランジスタに
比べPNPトランジスタのhFEは10〜50程度であ
って、I++の影響が無視できず、ばらつきの原因とな
り易いが、本例のデバイスのように同一チップ内に各P
NP )ランジスタを近接配置すると、Icのばらつき
は小さい。
第4図は他の実施例を示すものであって、上述の第1図
の例に、出力電流をON、OFFするためのMOS)ラ
ンジスタを接続した例である。
即ち、Pチャネル型MO3)ランジスタS1.〜sba
のドレイン(またはソース)及び基板(パソクゲート)
が夫々電源2 (V2)に接続され、ゲートが夫々コン
トロール端子T8.〜T1,4に接続されている。そし
て残ったトランジスタSZS、53hsS’+?・・・
・・・S4’?”−ス(またはドレイン)は夫々NPN
バイポーラトランジスタQ3S% Q3いQ3゜・・・
・・・ctasのベースに接続されている。
また、Nチャネル型MOS)ランジスタS、〜5ffi
4のドレイン(またはソース)及び基板(バンクゲート
)が夫々電源4(更にはPNPバイポーラトランジスタ
Q+ 、Qt −Qx・・・・・・Q34)に接続され
、ゲー)が夫々コントロール端子T□、T’az、To
・・・・” T t + 4に接続されている。そして
トランジスタS+ 、32 、S:t・・・・・・S3
4の残ったソース(またはドレイン)は夫々PNPバイ
ポーラトランジスタQ、〜Q34のエミッタに接続され
ている。なお、その他の構成については第1図の例と同
様とする。
上述の構成において、破線で示す回路301について動
作を説明する(他の回路302.303・・・・−33
4についても同様に説明できる)。
まず、コントロール端子T□に電源4と等しい電圧■4
を加えた場合、Pチャネル型MO3)ランジスタSO8
がオンしてNPNバイポーラトランジスタQ2Sのベー
スに電圧v2が加わり、トランジスタQ1.がオンする
。また、Nチャネル型MOSトランジスタSlがオフし
てPNPバイポーラトランジスタQ、のエミッタにトラ
ンジスタGhSのベース・エミッタ及び抵抗R□を通じ
てトランジスタQ、のベース・エミッタ間が順方向にバ
イアスされるように電圧が加わり、トランジスタQ。
がオンする。従って、出力端子T41から所定の電流が
流れることになる。
次に、コントロール端子T□に電源1と等しい電圧V、
を加えた場合、Pチャネル型MOSトランジスタS3s
がオフしてNPNバイポーラトランジスタQ3%のベー
スに電圧■2が加わらなくなり、トランジスタQ3Sが
オフする。また、Nチャネル型MO3I−ランジスタS
1がオンしてPNP型バイポーラトランジスタQ、のエ
ミッタとベース間がほぼ同電位となり、トランジスタQ
、がオフする。従って、出力端子T41から電流は流れ
ないことになる。
以上、本発明を実施例について説明したが、上述の例は
本発明の技術的思想に基づいて更に変更が可能である。
例えば、上述の例ではNPN型トランジスタ、ひ1 抵抗及びPNP型トランジスタ宏この順に電源側と出力
側との間に直列接続されているが、電源の極性等によっ
てはNPN型トランジスタとPNP型トランジスタの接
続を逆にしても良い。
また、トランジスタとしてMOS)ランジスタを用いる
ことも可能であるし、抵抗としてMOSトランジスタ等
適宜のものを用いてよい、上述の各半導体領域の導電型
を変換してもよい。また、本発明の電源回路は上述以外
の用途に゛も適用できる。
へ0発明の作用効果 本発明は上述のように、第1のトランジスタと、抵抗と
、上記第1のトランジスタとは逆挽性の第2のトランジ
スタとがこの順に電源側と出力側との間に直列接続され
ているので、出力側に抵抗値の大きい抵抗を設けなくて
も消費電力の少ない一定電流を供給できる。また、第1
のトランジスタ素子と、拡散抵抗素子と、上記第1のト
ランジスタ素子とは逆極性の第2のトランジスタ素子と
が共通の半導体基体に夫々形成されているので、各トラ
ンジスタ素子及び拡散抵抗素子のばらつきを少なくでき
る。従って、出力電流のばらつきの小さい電源回路用の
半導体集積回路装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の実施例を示すものであって、 第1図は第1の実施例による定電流電源回路の等価回路
図、 第2図は第1図のデバイス構造を示す断面図(後述の第
3図のn−n線矢視断面図)、第3図は第2図の平面図
、 第4図は他の実施例を示す等価回路図 である。 第5図は従来考えられた定電流電源回路の等価回路図で
ある。 なお、図面に示す符号において、 1   ・・・・電源(V+) Q10、 Qsh、 Qツク・・・・・・Q61・・・
・第1のトランジスタ(素子) R35% Rj&、R3?・・・・・・Roll・・・
・ (拡散)抵抗(素子) Q+ 、Qz 、Q4・・・・・・QS4・・・・第2
のトランジスタ(素子) T4いT、2、Ta2・・・・・・T?4・・・・出力
端子 1+、It−1z・・・・・・It4 ・・・・出力電流 21.22.23.24.25.26.2728  ・
・・・配線 である。 代理人  弁理士  逢 坂   宏

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1のトランジスタと、抵抗と、前記第1のトラン
    ジスタとは逆極性の第2のトランジスタとがこの順に電
    源側と出力側との間に直列接続されている電源回路。 2、第1のトランジスタ素子と、拡散抵抗素子と、前記
    第1のトランジスタ素子とは逆極性の第2のトランジス
    タ素子とが共通の半導体基体に夫々形成されており、前
    記第1のトランジスタ素子と前記拡散抵抗素子と前記第
    2のトランジスタ素子とを直列に接続する配線が前記半
    導体基体上に設けられている電源回路用の半導体集積回
    路装置。
JP63172481A 1988-07-11 1988-07-11 電源回路及びその電源回路用の半導体集積回路装置 Expired - Lifetime JP2805198B2 (ja)

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