JPH0743952B2 - 電源電圧低下検出回路 - Google Patents
電源電圧低下検出回路Info
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- JPH0743952B2 JPH0743952B2 JP30361088A JP30361088A JPH0743952B2 JP H0743952 B2 JPH0743952 B2 JP H0743952B2 JP 30361088 A JP30361088 A JP 30361088A JP 30361088 A JP30361088 A JP 30361088A JP H0743952 B2 JPH0743952 B2 JP H0743952B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、絶縁ゲート型電界効果型トランジスタ(以
下、IGFETという)を主な構成要素とし、例えば電気的
に書き込み・消去が可能な記憶装置(以下、EEPROMとい
う)に使用される電源電圧低下検出回路に関する。
下、IGFETという)を主な構成要素とし、例えば電気的
に書き込み・消去が可能な記憶装置(以下、EEPROMとい
う)に使用される電源電圧低下検出回路に関する。
[従来の技術] EEPROMは、電気的に書き込み・消去が可能のため、装置
に搭載された状態で、外部入力端子(例えば▲▼、
▲▼、▲▼)に“L"又は“H"を印加することに
より、書き込みモードを始めとする下記第1表の各モー
ド設定が可能となる。
に搭載された状態で、外部入力端子(例えば▲▼、
▲▼、▲▼)に“L"又は“H"を印加することに
より、書き込みモードを始めとする下記第1表の各モー
ド設定が可能となる。
従って、EEPROMが搭載された装置の故障等で、電源が遮
断又は電源電圧が保証範囲よりも低下した場合は、EEPR
OMのメモリーセルが誤って書き込まれたり、消去された
りすることがある。
断又は電源電圧が保証範囲よりも低下した場合は、EEPR
OMのメモリーセルが誤って書き込まれたり、消去された
りすることがある。
例えば、上記のモード表において、▲▼端子が
“H"、▲▼端子が“L"、▲▼端子が“H"で、EE
PROMがスタンバイモードのとき、装置の電源電圧が低下
すると、▲▼端子に印加される電圧も“H"→“L"
へ、▲▼端子に印加される電圧も“H"→“L"へ変化
する。このとき、▲▼端子に▲▼端子に比べて
約10倍の容量が付加されていたとすると、▲▼端子
に印加される電圧が“H"→“L"に変化するスピードが、
▲▼端子に印加される電圧が“H"→“L"に変化する
スピードに比べて速くなり、一瞬、書き込みモードにな
り、I/O端子に出力されているデータ(この場合、ハイ
インピーダンスになっているため、不定である。)が誤
って、ある番地のメモリーセルに書き込まれることにな
る。
“H"、▲▼端子が“L"、▲▼端子が“H"で、EE
PROMがスタンバイモードのとき、装置の電源電圧が低下
すると、▲▼端子に印加される電圧も“H"→“L"
へ、▲▼端子に印加される電圧も“H"→“L"へ変化
する。このとき、▲▼端子に▲▼端子に比べて
約10倍の容量が付加されていたとすると、▲▼端子
に印加される電圧が“H"→“L"に変化するスピードが、
▲▼端子に印加される電圧が“H"→“L"に変化する
スピードに比べて速くなり、一瞬、書き込みモードにな
り、I/O端子に出力されているデータ(この場合、ハイ
インピーダンスになっているため、不定である。)が誤
って、ある番地のメモリーセルに書き込まれることにな
る。
そこで、このような電源電圧低下に伴う誤書き込みを防
ぐために、EEPROMには、通常、電源電圧低下を検出する
電源電圧低下検出回路が内蔵されている。そして、EEPR
OMは、この回路によって電源電圧の低下が検出されたと
きには、書き込み禁止の状態になるように回路設計され
ている。
ぐために、EEPROMには、通常、電源電圧低下を検出する
電源電圧低下検出回路が内蔵されている。そして、EEPR
OMは、この回路によって電源電圧の低下が検出されたと
きには、書き込み禁止の状態になるように回路設計され
ている。
電源電圧低下検出回路は、電源電圧がある値{VCC(IN
V)}以下になったかどうかを検出するもので、例え
ば、電源電圧(VCC)が、VCC>VCC(INV)のときには
“H"レベルを出力し、VCC≦VCC(INV)の時には“L"レ
ベルを出力する。
V)}以下になったかどうかを検出するもので、例え
ば、電源電圧(VCC)が、VCC>VCC(INV)のときには
“H"レベルを出力し、VCC≦VCC(INV)の時には“L"レ
ベルを出力する。
VCC(INV)の値は、通常使用状態で書き込み禁止状態と
ならないように電源電圧保証範囲より小さい値に設定さ
れる。そして、このVCC(INV)の値は、EEPROMの使用環
境の温度変化、EEPROM製造時のトランジスタのデバイス
パラメータのバラツキ等により、できるだけ変化しない
ことが望ましい。
ならないように電源電圧保証範囲より小さい値に設定さ
れる。そして、このVCC(INV)の値は、EEPROMの使用環
境の温度変化、EEPROM製造時のトランジスタのデバイス
パラメータのバラツキ等により、できるだけ変化しない
ことが望ましい。
もし、VCC(INV)が高くなり、電源電圧保証範囲に入っ
てしまうと、通常の使用状態で書き込みができなくなっ
てしまう。
てしまうと、通常の使用状態で書き込みができなくなっ
てしまう。
また、VCC(INV)が低くなると、装置の電源電圧低下を
電源電圧低下検出回路が的確に検出できなくなるため、
装置の電源電圧低下によりEEPROMの誤書き込みが起こり
やすくなるという不具合を生じる。
電源電圧低下検出回路が的確に検出できなくなるため、
装置の電源電圧低下によりEEPROMの誤書き込みが起こり
やすくなるという不具合を生じる。
この問題を第6図に示した従来の電源電圧低下検出回路
に則して更に詳細に説明する。第6図において、Q21,Q
22,Q25は、エンハンスメント型のNチャネル型IGFET
(以下、NE−IGFETという)であり、Q23,Q24はディプレ
ッション型のNチャネル型IGFET(以下、ND−IGFETとい
う)である。NE−IGFETQ21,Q22及びND−IGFETQ23は、電
源端子CCと接地との間に直列に接続され、各ゲートがド
レイン,ドレイン,ソースに夫々接続され、夫々導通す
ることにより、電源電圧VCCを分圧する。また、ND−IGF
ETQ24とNE−IGFETQ25とは、節点C2を入力とするE/Dイン
バータを構成している。節点C3に現れるこのインバータ
の出力は、更にインバータI1を介して節点C4に電源電圧
低下検出出力として出力される。
に則して更に詳細に説明する。第6図において、Q21,Q
22,Q25は、エンハンスメント型のNチャネル型IGFET
(以下、NE−IGFETという)であり、Q23,Q24はディプレ
ッション型のNチャネル型IGFET(以下、ND−IGFETとい
う)である。NE−IGFETQ21,Q22及びND−IGFETQ23は、電
源端子CCと接地との間に直列に接続され、各ゲートがド
レイン,ドレイン,ソースに夫々接続され、夫々導通す
ることにより、電源電圧VCCを分圧する。また、ND−IGF
ETQ24とNE−IGFETQ25とは、節点C2を入力とするE/Dイン
バータを構成している。節点C3に現れるこのインバータ
の出力は、更にインバータI1を介して節点C4に電源電圧
低下検出出力として出力される。
ここで、各IGFETQ21乃至Q25のゲート幅/ゲート長(以
下、単にW/Lという)は、Q23がQ21及びQ22に比べて高抵
抗になるように、また、Q24がQ25に比べて高抵抗になる
ように夫々設計されている。例えば、Q21とQ22のW/Lは6
0/3に、Q23のW/Lは6/2000に、Q24のW/Lは6/2000に、Q25
のW/Lは60/3に夫々設計されている。このため、Q21,
Q22,Q23に流れる電流及びQ24とQ25に流れる電流は夫々
約0.5μAと極く僅かである。また、Q24とQ25から構成
されるインバータの論理しきい値は略々NE−IGFETのし
きい値VTNに設定される。
下、単にW/Lという)は、Q23がQ21及びQ22に比べて高抵
抗になるように、また、Q24がQ25に比べて高抵抗になる
ように夫々設計されている。例えば、Q21とQ22のW/Lは6
0/3に、Q23のW/Lは6/2000に、Q24のW/Lは6/2000に、Q25
のW/Lは60/3に夫々設計されている。このため、Q21,
Q22,Q23に流れる電流及びQ24とQ25に流れる電流は夫々
約0.5μAと極く僅かである。また、Q24とQ25から構成
されるインバータの論理しきい値は略々NE−IGFETのし
きい値VTNに設定される。
次に、この回路の動作を第7図を用いて説明する。第7
図は、電源電圧VCCが変化したときの節点C1,C2,C3,C4の
電圧変化を示したものである。ここで、説明を簡単にす
るために、NE−IGFETQ21,Q22,Q25のしきい値は全て同一
[VTN]であるとする。
図は、電源電圧VCCが変化したときの節点C1,C2,C3,C4の
電圧変化を示したものである。ここで、説明を簡単にす
るために、NE−IGFETQ21,Q22,Q25のしきい値は全て同一
[VTN]であるとする。
(1)VCC>3VTNのとき 節点C2の電圧がVTNより高くなるので、節点C3には0V
が、節点C4には[VCC]が印加される。
が、節点C4には[VCC]が印加される。
(2)VCC≦3VTNのとき VCCが低下すると、節点C1の電圧(VC1)及び節点C2の電
圧(VC2)が低下し、VC2≦VTNになると、節点C3の電圧
(VC3)が[VCC]になり、節点C4の電圧は0Vになる。
圧(VC2)が低下し、VC2≦VTNになると、節点C3の電圧
(VC3)が[VCC]になり、節点C4の電圧は0Vになる。
従って、この電源電圧低下検出回路が検出する電源電圧
VCC(INV2)は、(1)式で表される。
VCC(INV2)は、(1)式で表される。
VCC(INV2)≒3VTN …(1) 前述したように、電源電圧VCC(INV)の値は、温度変化
に対して、できるだけ変化しないことが望ましい。
に対して、できるだけ変化しないことが望ましい。
そこで、次に(1)式に示す値の温度変化について述べ
る。
る。
(1)式において、VTNは“Physics and Technology of
Semiconductor Devices"に示されているように、
(2)式で表される。
Semiconductor Devices"に示されているように、
(2)式で表される。
但し、 VFBP:基板であるP型半導体のフラットバンド電位 φFP:基板であるP型半導体のフェルミレベル,φFP>
0 COX:ゲート酸化膜厚 KS:基板の比誘電率 εO:真空の誘電率 NA:基板であるP型半導体のアクセプタ濃度 なお、以下、 KS:11.8, ε0:8.854×10-12(F/m), KOX=3.8 とする。
0 COX:ゲート酸化膜厚 KS:基板の比誘電率 εO:真空の誘電率 NA:基板であるP型半導体のアクセプタ濃度 なお、以下、 KS:11.8, ε0:8.854×10-12(F/m), KOX=3.8 とする。
(2)式において、VFBPは下記(3)式で表される。
但し、 φM:電極(アルミニウム)の仕事関数 φSP:P型半導体の仕事関数 χ:シリコンの電子親和力 Eg:シリコンのエネルギーギャップ k:ボルツマン定数 T:絶対温度 ni:真性キャリア濃度 なお、 以下、 k=8.62×10-5eV/K, Eg=1.1eV とする。
また、(2)式において、φFPは(4)式で表される。
(2)乃至(4)式において、φM=4.25V,χ=4.1V,E
g=1.1V,COX=500Å,Ks=11.8,NA=2.5×1022/m3とし、
温度が25℃のときのniをni=1.45×1016/m3とすると、
温度が25℃のときのφFPは φFP(25℃)=0.37V …(5) となる。また、温度が25℃のときのVTNは(2)式に上
記の値を代入することにより、 VTN(25℃)=(−0.77V)+(0.74V) +(1.17V)=1.14V …(6) となる。従って、温度が25℃のときのVCC(INV2)の値
は、 VCC(INV2)=3×1.14V=3.42V …(7) となる。
g=1.1V,COX=500Å,Ks=11.8,NA=2.5×1022/m3とし、
温度が25℃のときのniをni=1.45×1016/m3とすると、
温度が25℃のときのφFPは φFP(25℃)=0.37V …(5) となる。また、温度が25℃のときのVTNは(2)式に上
記の値を代入することにより、 VTN(25℃)=(−0.77V)+(0.74V) +(1.17V)=1.14V …(6) となる。従って、温度が25℃のときのVCC(INV2)の値
は、 VCC(INV2)=3×1.14V=3.42V …(7) となる。
一方、温度が100℃のときのφFPは、温度が100℃のとき
のniをni=2×1018/m3とすると、 φFP(100℃)=0.30V …(8) であり、また、温度が100℃のときのVTNは、Egが温度に
対し変化しないと仮定すると、(6)式の場合と同様に VTN(100℃)=(−0.70V)+0.60V +1.05V=0.95V …(9) であるから、温度が100℃のときのVCC(INV2)は VCC(INV2)=3×0.95V=2.85V …(10) となる。
のniをni=2×1018/m3とすると、 φFP(100℃)=0.30V …(8) であり、また、温度が100℃のときのVTNは、Egが温度に
対し変化しないと仮定すると、(6)式の場合と同様に VTN(100℃)=(−0.70V)+0.60V +1.05V=0.95V …(9) であるから、温度が100℃のときのVCC(INV2)は VCC(INV2)=3×0.95V=2.85V …(10) となる。
以上述べた例でわかるように、第6図に示す従来例の電
源電圧低下検出回路が検出する電源電圧は、温度が25℃
の場合は、3.42Vであったものが、温度が100℃になる
と、2.85Vに変化する。つまり、75℃の温度変化に対
し、VCC(INV2)の値が0.57Vも変化することになる。
源電圧低下検出回路が検出する電源電圧は、温度が25℃
の場合は、3.42Vであったものが、温度が100℃になる
と、2.85Vに変化する。つまり、75℃の温度変化に対
し、VCC(INV2)の値が0.57Vも変化することになる。
第8図は、VTNの温度変化と(1)式で表されるVCC(IN
V2)の温度変化を示したものである。(1)式からわか
るとおり、VCC(INV2)の値は、VTNの値の3倍となり、
VTN及びVCC(INV2)はいずれも負の温度係数を持つ。
V2)の温度変化を示したものである。(1)式からわか
るとおり、VCC(INV2)の値は、VTNの値の3倍となり、
VTN及びVCC(INV2)はいずれも負の温度係数を持つ。
[発明が解決しようとする課題] 以上述べたように、上述した従来の電源電圧低下検出回
路は、検出する電源電圧を(1)式で示すように、NE−
IGFETのしきい値VTNの3倍に設定しているので、温度変
化によりVTNが25℃のときの設計値からΔVTN変化したと
すると、VCC(INV2)の値は3ΔVTNと大きく変化するこ
とになる。つまり、低温になると、VCC(INV2)の値が
高くなり、電源電圧保証範囲(例えば4.5V乃至5.5V)に
近づき、高温になると、VCC(INV2)の値が低くなり、
電源電圧低下検出回路が、半導体装置の電源電圧低下を
的確に検出できなくなるという欠点がある。
路は、検出する電源電圧を(1)式で示すように、NE−
IGFETのしきい値VTNの3倍に設定しているので、温度変
化によりVTNが25℃のときの設計値からΔVTN変化したと
すると、VCC(INV2)の値は3ΔVTNと大きく変化するこ
とになる。つまり、低温になると、VCC(INV2)の値が
高くなり、電源電圧保証範囲(例えば4.5V乃至5.5V)に
近づき、高温になると、VCC(INV2)の値が低くなり、
電源電圧低下検出回路が、半導体装置の電源電圧低下を
的確に検出できなくなるという欠点がある。
従って、低温時にVCC(INV2)の値が、電源電圧保証範
囲に入らないように、VTNの温度特性を考慮して、V
CC(INV2)の値を設計しなければならず、電源電圧低下
検出回路の設計が困難になるという問題があった。ま
た、高温時に、VCC(INV2)の値が低くなりすぎるの
で、広い温度範囲で、電源電圧低下に伴う半導体装置の
誤動作を防止することができなくなり、半導体装置の使
用温度範囲が狭くなるという問題があった。
囲に入らないように、VTNの温度特性を考慮して、V
CC(INV2)の値を設計しなければならず、電源電圧低下
検出回路の設計が困難になるという問題があった。ま
た、高温時に、VCC(INV2)の値が低くなりすぎるの
で、広い温度範囲で、電源電圧低下に伴う半導体装置の
誤動作を防止することができなくなり、半導体装置の使
用温度範囲が狭くなるという問題があった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
設計が容易でかつ使用温度範囲を拡大できる電源電圧低
下検出回路を提供することを目的とする。
設計が容易でかつ使用温度範囲を拡大できる電源電圧低
下検出回路を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る電源電圧低下検出回路は、ドレインが電源
に接続されゲートが接地されたディプレッション型の第
1のNチャネル型電界効果型トランジスタと、この第1
のNチャネル型電界効果型トランジスタのソースと接地
との間に接続され、常に導通するようにゲート電位が制
御された第2のNチャネル型電界効果型トランジスタ
と、ソースと基板が前記電源に、ゲートが前記第1及び
第2のNチャネル型電界効果型トランジスタの共通節点
に接続された第1のPチャネル型電界効果型トランジス
タと、この第1のPチャネル型電界効果型トランジスタ
のドレインと接地との間に接続され、常に導通するよう
にゲート電位が制御された第3のNチャネル型電界効果
型トランジスタと、前記電源と接地との間に接続され、
入力が前記第1のPチャネル型電界効果型トランジスタ
及び前記第3のNチャネル型電界効果型トランジスタの
共通節点に接続され、電源電圧低下検出出力を出力する
インバータとを具備したことを特徴としている。
に接続されゲートが接地されたディプレッション型の第
1のNチャネル型電界効果型トランジスタと、この第1
のNチャネル型電界効果型トランジスタのソースと接地
との間に接続され、常に導通するようにゲート電位が制
御された第2のNチャネル型電界効果型トランジスタ
と、ソースと基板が前記電源に、ゲートが前記第1及び
第2のNチャネル型電界効果型トランジスタの共通節点
に接続された第1のPチャネル型電界効果型トランジス
タと、この第1のPチャネル型電界効果型トランジスタ
のドレインと接地との間に接続され、常に導通するよう
にゲート電位が制御された第3のNチャネル型電界効果
型トランジスタと、前記電源と接地との間に接続され、
入力が前記第1のPチャネル型電界効果型トランジスタ
及び前記第3のNチャネル型電界効果型トランジスタの
共通節点に接続され、電源電圧低下検出出力を出力する
インバータとを具備したことを特徴としている。
[作用] 本発明の電源電圧低下検出回路は、検出する電源電圧
が、正の温度係数を持つ第1のNチャネル型FETのしき
い値|VTD1|と負の温度係数を持つ第1のPチャネル型FE
Tのしきい値|VTP|との和で決定される。このため、従来
例のように、検出する電源電圧が、負の温度係数を持つ
しきい値VTNのみで決定される場合に比べ、検出する電
源電圧が温度に対して殆ど変化しない。
が、正の温度係数を持つ第1のNチャネル型FETのしき
い値|VTD1|と負の温度係数を持つ第1のPチャネル型FE
Tのしきい値|VTP|との和で決定される。このため、従来
例のように、検出する電源電圧が、負の温度係数を持つ
しきい値VTNのみで決定される場合に比べ、検出する電
源電圧が温度に対して殆ど変化しない。
[実施例] 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。
明する。
第1図は本発明の第1の実施例に係る電源電圧低下検出
回路を示したものである。
回路を示したものである。
第1図において、Q1,Q2,Q4はND−IGFET、Q3,Q5は基板が
電源端子CCに接続されたエンハンスメント型のPチャネ
ル型IGFET(以下、PE−IGFETという)、Q6はNE−IGFET
である。
電源端子CCに接続されたエンハンスメント型のPチャネ
ル型IGFET(以下、PE−IGFETという)、Q6はNE−IGFET
である。
ND−IGFETQ1,Q2は、電源端子CCと接地との間に直列に接
続され、そのゲートは接地されて常に導通している。PE
−IGFETQ3はQ1,Q2の節点A1をゲート入力し、電源電圧V
CCの低下を検出する。このPE−IGFETQ3と接地との間に
挿入されたND−IGFETQ4もそのゲートが接地されて常に
導通している。PE−IGFETQ5及びNE−IGFETQ6はインバー
タI2を構成している。
続され、そのゲートは接地されて常に導通している。PE
−IGFETQ3はQ1,Q2の節点A1をゲート入力し、電源電圧V
CCの低下を検出する。このPE−IGFETQ3と接地との間に
挿入されたND−IGFETQ4もそのゲートが接地されて常に
導通している。PE−IGFETQ5及びNE−IGFETQ6はインバー
タI2を構成している。
各IGFETQ1乃至Q4のW/Lは、Q2がQ1に比べて高抵抗になる
ように、また、Q4がQ3に比べて高抵抗になるように、夫
々設計されている。また、Q5とQ6のW/Lは、インバータI
2の論理しきい値がVCC/2になるように設計されている。
例えば、Q1とQ3のW/Lは60/3に、Q2とQ4のW/Lは6/2000
に、Q5のW/Lは20/3に、Q6のW/Lは10/3に夫々設計されて
いる。このため、Q1とQ2に流れる電流及びQ3とQ4に流れ
る電流は夫々約0.5μAと極く僅かである。
ように、また、Q4がQ3に比べて高抵抗になるように、夫
々設計されている。また、Q5とQ6のW/Lは、インバータI
2の論理しきい値がVCC/2になるように設計されている。
例えば、Q1とQ3のW/Lは60/3に、Q2とQ4のW/Lは6/2000
に、Q5のW/Lは20/3に、Q6のW/Lは10/3に夫々設計されて
いる。このため、Q1とQ2に流れる電流及びQ3とQ4に流れ
る電流は夫々約0.5μAと極く僅かである。
次に、この回路の動作について説明する。
第2図は、電源電圧VCCが変化したときの節点A1,A2,A3,
A4の電圧変化を示したものである。
A4の電圧変化を示したものである。
以下、PE−IGFETのしきい値は[VTP]、ND−IGFETQ1の
しきい値は[VTD1](VTD1<0)として説明する。
しきい値は[VTD1](VTD1<0)として説明する。
(1)VCC>−(VTD1+VTP)のとき 節点A1の電圧(VA1)は、[−VTD1]に固定されている
ため、Q3が導通し、節点A2の電圧(VA2)は[VCC]、節
点A3の電圧(VA3)は0V、節点A4の電圧(VA4)は
[VCC]になる。
ため、Q3が導通し、節点A2の電圧(VA2)は[VCC]、節
点A3の電圧(VA3)は0V、節点A4の電圧(VA4)は
[VCC]になる。
(2)VCC≦−(VTD1+VTP)のとき VCCが低下し、VA1とVCCの電位差がVTPになると、Q3が非
導通になり、VA2は0V、VA3は[VCC]、VA4は0Vになる。
導通になり、VA2は0V、VA3は[VCC]、VA4は0Vになる。
従って、第1図に示す実施例の電源電圧低下検出回路が
検出する電源電圧VCC(INV1)は下記(11)式で表され
る。
検出する電源電圧VCC(INV1)は下記(11)式で表され
る。
VCC(INV1)≒−(VTD1+VTP) =|VTD1|+|VTP| …(11) 但し、VTD1,VTPは共に負である。
(11)式において、VTPは、前述した(2)式と同様(1
2)式で表される。
2)式で表される。
VEBN:基板であるn型半導体のフラットバンド電位 φFn:基板であるN型半導体のフェルミレベル,φFn<
0 ND:基板であるN型半導体のドナー濃度 また、(11)式において、VTD1は、下記(13)式で表さ
れる。
0 ND:基板であるN型半導体のドナー濃度 また、(11)式において、VTD1は、下記(13)式で表さ
れる。
NC:トランジスタをディプレッションにするために注入
したドナーの濃度 TC:基板に注入されたドナーの深さ (12)式において、VFBNは、下記(14)式で表される。
したドナーの濃度 TC:基板に注入されたドナーの深さ (12)式において、VFBNは、下記(14)式で表される。
また、(12)式に示すφFnは下記(15)式で表される。
ここで、φM,χ,Eg,COX,ni,Ksを従来例で述べた値と
し、 ND=6×1021/m3とすると、温度が25℃のときのφ
Fnは、 φFn(25℃)=−0.33V …(16) となる。また、温度が25℃のときのVTPは、(12)式に
各値を代入することにより、 VTP(25℃)=(−0.07V)+(−0.66V) −(0.54V)=−1.27V …(17) と求められる。また、(13)式において、NC=1.38×10
23/m3、TC=10-7mとすると、温度が25℃のときのVTD1の
値は、 VTD1(25℃)=(−0.77V)+(0.74V) +(1.17V)−(3.28V)=−2.14V …(18) である。従って、温度が25℃のときのVCC(INV1)の値
は、(11)式に、(17)式と(18)式を代入することに
より、 VCC(INV1)=−(−2.14V−1.27V) =3.41V …(19) と求められる。一方、温度が100℃のときのφFnは、温
度が100℃のときのniを従来例の場合と同様に、ni=2
×1018/m3とすると、 φFn(100℃)=−0.26V …(20) である。また、温度が100℃のときのVTPは、(17)式の
場合と同様に、下記(21)式により表される。但し、こ
こでもEgは温度に対し変化しないとする。
し、 ND=6×1021/m3とすると、温度が25℃のときのφ
Fnは、 φFn(25℃)=−0.33V …(16) となる。また、温度が25℃のときのVTPは、(12)式に
各値を代入することにより、 VTP(25℃)=(−0.07V)+(−0.66V) −(0.54V)=−1.27V …(17) と求められる。また、(13)式において、NC=1.38×10
23/m3、TC=10-7mとすると、温度が25℃のときのVTD1の
値は、 VTD1(25℃)=(−0.77V)+(0.74V) +(1.17V)−(3.28V)=−2.14V …(18) である。従って、温度が25℃のときのVCC(INV1)の値
は、(11)式に、(17)式と(18)式を代入することに
より、 VCC(INV1)=−(−2.14V−1.27V) =3.41V …(19) と求められる。一方、温度が100℃のときのφFnは、温
度が100℃のときのniを従来例の場合と同様に、ni=2
×1018/m3とすると、 φFn(100℃)=−0.26V …(20) である。また、温度が100℃のときのVTPは、(17)式の
場合と同様に、下記(21)式により表される。但し、こ
こでもEgは温度に対し変化しないとする。
VTP(100℃)=(−0.14V)+(−0.52V) −(0.48V)=−1.14V …(21) また、(13)式において、温度が100℃のときのqTCNC/C
OXの値は、温度が25℃の場合と殆ど同一であるので、温
度が100℃のときのVTD1の値は、 VTD1(100℃)=(−0.70V)+(0.60V) +(1.05V)−(3.28V)=−2.33V …(22) となる。従って、温度が100℃のときのVCC(INV1)の値
は、 VCC(INV1)=−(−2.33V−1.14V) =3.47V …(23) となる。
OXの値は、温度が25℃の場合と殆ど同一であるので、温
度が100℃のときのVTD1の値は、 VTD1(100℃)=(−0.70V)+(0.60V) +(1.05V)−(3.28V)=−2.33V …(22) となる。従って、温度が100℃のときのVCC(INV1)の値
は、 VCC(INV1)=−(−2.33V−1.14V) =3.47V …(23) となる。
このように、本実施例の電源電圧低下検出回路によれ
ば、検出する電源電圧VCC(INV1)は、温度が25℃のと
きに3.41V、温度が100℃のときに3.47Vになり、75℃の
温度変化に対し、0.06Vしか変化しない。
ば、検出する電源電圧VCC(INV1)は、温度が25℃のと
きに3.41V、温度が100℃のときに3.47Vになり、75℃の
温度変化に対し、0.06Vしか変化しない。
この値は、前述した従来技術の場合の約1/10である。
第3図は、(11)乃至(13)式に基づいてVTPの温度変
化と、VTD1の温度変化と、VCC(INV1)の温度変化を示
したものである。
化と、VTD1の温度変化と、VCC(INV1)の温度変化を示
したものである。
VTD1を表す(13)式のうち、qTCNC/COXの項は温度に対
して殆ど変化しないので、VTD1の温度変化は、(13)式
の右辺の前3項、つまり、VTNの温度変化で決まること
になる。従って、VTD1の絶対値|VTD1|は、温度が高くな
ると高くなり、|VTD1|は正の温度係数を持つことにな
る。これに対し、VTPは(12)式で表され、VTPの絶対値
|VTP|は、温度が高くなると低くなる特性を示す。つま
り、|VTP|は負の温度係数を持つことになる。従って、
両者の和であるVCC(INV1)は、温度変動分が互いに相
殺され、温度に対して極めて安定な値となる。
して殆ど変化しないので、VTD1の温度変化は、(13)式
の右辺の前3項、つまり、VTNの温度変化で決まること
になる。従って、VTD1の絶対値|VTD1|は、温度が高くな
ると高くなり、|VTD1|は正の温度係数を持つことにな
る。これに対し、VTPは(12)式で表され、VTPの絶対値
|VTP|は、温度が高くなると低くなる特性を示す。つま
り、|VTP|は負の温度係数を持つことになる。従って、
両者の和であるVCC(INV1)は、温度変動分が互いに相
殺され、温度に対して極めて安定な値となる。
第4図は本発明の第2の実施例を示す。この実施例は、
本発明を、電気的に書き込み可能な記憶装置(以下、EP
ROMという)の高電圧検出回路に適用した例である。
本発明を、電気的に書き込み可能な記憶装置(以下、EP
ROMという)の高電圧検出回路に適用した例である。
IGFETQ11乃至Q16は夫々第1の実施例におけるIGFETQ1乃
至Q6に対応したもので、W/LもQ1乃至Q6と同一に設計さ
れている。この実施例が先の実施例と異なるのは、Q11
のドレインとQ13の基板及びソースとが外部入力端子PP
に接続され、インバータI3を構成するQ15のソースは電
源端子CCに接続されている点である。
至Q6に対応したもので、W/LもQ1乃至Q6と同一に設計さ
れている。この実施例が先の実施例と異なるのは、Q11
のドレインとQ13の基板及びソースとが外部入力端子PP
に接続され、インバータI3を構成するQ15のソースは電
源端子CCに接続されている点である。
第5図は外部入力端子PPに印加される電圧VPPが変化し
たときの各節点B1,B2,B3,B4の電圧変化を示したもので
ある。
たときの各節点B1,B2,B3,B4の電圧変化を示したもので
ある。
以下、PE−IGFETのしきい値は[VTP]、ND−IGFETQ11の
しきい値は[VTD2](VTD2<0)として説明する。
しきい値は[VTD2](VTD2<0)として説明する。
(1)VPP>−(VTD2+VTP)のとき 節点B1の電圧(VB1)は、[−VTD2]に固定されている
ため、Q13が導通し、節点B2の電圧(VB2)は[VPP]、
節点B3の電圧(VB3)は0V、節点B4の電圧(VB4)は[V
CC]になる。
ため、Q13が導通し、節点B2の電圧(VB2)は[VPP]、
節点B3の電圧(VB3)は0V、節点B4の電圧(VB4)は[V
CC]になる。
(2)VPP≦−(VTD2+VTP)のとき VPPが低下し、VB1とVPPの電位差がVTPになると、Q13が
非導通になり、VB2は0V,VB3は[VCC]、VB4は0Vにな
る。従って、第4図に示す第2の実施例の高電圧検出回
路が検出する外部入力電圧VPP(INV)は(24)式で表さ
れる。
非導通になり、VB2は0V,VB3は[VCC]、VB4は0Vにな
る。従って、第4図に示す第2の実施例の高電圧検出回
路が検出する外部入力電圧VPP(INV)は(24)式で表さ
れる。
VPP(INV)=−(VTD2+VTP) =|VTD2|+|VTP| …(24) 従って、温度が変化したときのVPP(INV)の値の変化
は、第1の実施例におけるVCC(INV1)の温度変化の説
明において、VTD1の値をVTD2に、Ncの値をNc′(Q11の
しきい値をVTD2にするために必要なドナー濃度)に置き
換えることにより説明できる。
は、第1の実施例におけるVCC(INV1)の温度変化の説
明において、VTD1の値をVTD2に、Ncの値をNc′(Q11の
しきい値をVTD2にするために必要なドナー濃度)に置き
換えることにより説明できる。
例えば、第1の実施例の場合と同様に、温度が25℃のと
きのVTP及びVTNは夫々VTP=−1.27V、VTN=1.14Vに設定
され、qTCNC′/COXの値が8Vになるように、NC′の値が
設定されているとすると、温度が25℃のときのVPP(IN
V)の値は VPP(INV)=−(VTD2+VTP) =−(1.14V−8V−1.27V)=8.13V …(25) となる。また、同様に、温度が100℃のときのVPP(IN
V)の値は、 VPP(INV)=−(VTD2+VTP) =−(0.95V−8V−1.14V)=8.19V …(26) となる。従って、検出するVPPの値は、温度が25℃から
温度が100℃に変化しても、0.06Vしか変化しない。
きのVTP及びVTNは夫々VTP=−1.27V、VTN=1.14Vに設定
され、qTCNC′/COXの値が8Vになるように、NC′の値が
設定されているとすると、温度が25℃のときのVPP(IN
V)の値は VPP(INV)=−(VTD2+VTP) =−(1.14V−8V−1.27V)=8.13V …(25) となる。また、同様に、温度が100℃のときのVPP(IN
V)の値は、 VPP(INV)=−(VTD2+VTP) =−(0.95V−8V−1.14V)=8.19V …(26) となる。従って、検出するVPPの値は、温度が25℃から
温度が100℃に変化しても、0.06Vしか変化しない。
このように、本発明の第2の実施例の高電圧検出回路
も、検出する外部入力電圧が、正の温度係数をもつ|V
TD2|と、負の温度係数をもつ|VTP|の和で決定されるた
め、検出できる外部入力電圧が温度に対して殆ど変化し
ない。
も、検出する外部入力電圧が、正の温度係数をもつ|V
TD2|と、負の温度係数をもつ|VTP|の和で決定されるた
め、検出できる外部入力電圧が温度に対して殆ど変化し
ない。
従って、第2の実施例で示した高電圧検出回路を内蔵し
たEPROMは、温度が変化しても、検出する高電圧が設計
値から殆ど変化しないので、以下の効果を奏する。
たEPROMは、温度が変化しても、検出する高電圧が設計
値から殆ど変化しないので、以下の効果を奏する。
広い温度範囲でEPROMを使用することができる。
Q11をディプレッション型にするために注入するド
ナーの濃度を適当に調整することにより、検出する高電
圧の値を任意に設定できる。
ナーの濃度を適当に調整することにより、検出する高電
圧の値を任意に設定できる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。
い。
例えば、第1図に示す回路では、節点A1と接地との間、
節点A2と接地との間に夫々ND−IGFETを接続し、それら
のゲートを接地した例を示したが、常に導通するIGFE
T、例えばゲートが電源端子CCに接続されたNE−IGFETを
用いるようにしても良い。
節点A2と接地との間に夫々ND−IGFETを接続し、それら
のゲートを接地した例を示したが、常に導通するIGFE
T、例えばゲートが電源端子CCに接続されたNE−IGFETを
用いるようにしても良い。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明の電源電圧低下検出回路は、
検出する電源電圧の値が、正の温度係数をもつ|VTD1|
と、負の温度係数を持つ|VTP|の和で決定されるため、
温度が変化しても、検出する電源電圧の値が、設計値か
ら殆ど変化しない。従って、本発明は以下に示す効果を
奏する。
検出する電源電圧の値が、正の温度係数をもつ|VTD1|
と、負の温度係数を持つ|VTP|の和で決定されるため、
温度が変化しても、検出する電源電圧の値が、設計値か
ら殆ど変化しない。従って、本発明は以下に示す効果を
奏する。
検出する電源電圧の値の温度変化を殆ど考慮せず
に、電源電圧低下検出回路の設計を行なうことができる
ので、電源電圧低下検出回路の設計が容易になる。
に、電源電圧低下検出回路の設計を行なうことができる
ので、電源電圧低下検出回路の設計が容易になる。
高温になっても、検出する電源電圧の値が設計値か
ら殆ど変化しないので、広い温度範囲で、電源電圧低下
に伴う半導体装置、例えばEEPROMの誤書き込みを防止す
ることができるので、EEPROMの使用温度範囲が従来に比
べ広くなる。
ら殆ど変化しないので、広い温度範囲で、電源電圧低下
に伴う半導体装置、例えばEEPROMの誤書き込みを防止す
ることができるので、EEPROMの使用温度範囲が従来に比
べ広くなる。
第1図は本発明の第1の実施例に係る電源電圧低下検出
回路を示す回路図、第2図は同回路において電源端子の
電圧が変化したときの各節点の電圧変化を示すグラフ
図、第3図は同回路の温度特性図、第4図は本発明の第
2の実施例に係る電源電圧低下検出回路を示す回路図、
第5図は同回路において外部端子の電圧が変化したとき
の各節点の電圧変化を示すグラフ図、第6図は従来の電
源電圧低下検出回路を示す回路図、第7図は同回路にお
いて電源電圧が変化したときの各節点の電圧変化を示す
グラフ図、第8図は同回路の温度特性図である。 Q1,Q2,Q4,Q11,Q12,Q14,Q23,Q24;ディプレッション型の
Nチャネル型電界効果型トランジスタ(ND−IGFET)、 Q3,Q5,Q13,Q15;エンハンスメント型のPチャネル型電界
効果型トランジスタ(PE−IGFET) Q6,Q16,Q21,Q22,Q25;エンハンスメント型のNチャネル
型電界効果トランジスタ(NE−IGFET)
回路を示す回路図、第2図は同回路において電源端子の
電圧が変化したときの各節点の電圧変化を示すグラフ
図、第3図は同回路の温度特性図、第4図は本発明の第
2の実施例に係る電源電圧低下検出回路を示す回路図、
第5図は同回路において外部端子の電圧が変化したとき
の各節点の電圧変化を示すグラフ図、第6図は従来の電
源電圧低下検出回路を示す回路図、第7図は同回路にお
いて電源電圧が変化したときの各節点の電圧変化を示す
グラフ図、第8図は同回路の温度特性図である。 Q1,Q2,Q4,Q11,Q12,Q14,Q23,Q24;ディプレッション型の
Nチャネル型電界効果型トランジスタ(ND−IGFET)、 Q3,Q5,Q13,Q15;エンハンスメント型のPチャネル型電界
効果型トランジスタ(PE−IGFET) Q6,Q16,Q21,Q22,Q25;エンハンスメント型のNチャネル
型電界効果トランジスタ(NE−IGFET)
Claims (1)
- 【請求項1】ドレインが電源に接続されゲートが接地さ
れたディプレッション型の第1のNチャネル型電界効果
型トランジスタと、この第1のNチャネル型電界効果型
トランジスタのソースと接地との間に接続され、常に導
通するようにゲート電位が制御された第2のNチャネル
型電界効果型トランジスタと、ソースと基板が前記電源
に、ゲートが前記第1及び第2のNチャネル型電界効果
型トランジスタの共通節点に接続された第1のPチャネ
ル型電界効果型トランジスタと、この第1のPチャネル
型電界効果型トランジスタのドレインと接地との間に接
続され、常に導通するようにゲート電位が制御された第
3のNチャネル型電界効果型トランジスタと、前記電源
と接地との間に接続され、入力が前記第1のPチャネル
型電界効果型トランジスタ及び前記第3のNチャネル型
電界効果型トランジスタの共通節点に接続され、電源電
圧低下検出出力を出力するインバータとを具備したこと
を特徴とする電源電源電圧低下検出回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30361088A JPH0743952B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 電源電圧低下検出回路 |
| US07/444,505 US5008566A (en) | 1988-11-30 | 1989-11-30 | Power supply voltage drop detection circuit for use in EEPROM memory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30361088A JPH0743952B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 電源電圧低下検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02149998A JPH02149998A (ja) | 1990-06-08 |
| JPH0743952B2 true JPH0743952B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=17923067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30361088A Expired - Fee Related JPH0743952B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 電源電圧低下検出回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5008566A (ja) |
| JP (1) | JPH0743952B2 (ja) |
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| US5438549A (en) * | 1994-02-28 | 1995-08-01 | Intel Corporation | Nonvolatile memory with volatile memory buffer and a backup power supply system |
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| US5724592A (en) * | 1995-03-31 | 1998-03-03 | Intel Corporation | Method and apparatus for managing active power consumption in a microprocessor controlled storage device |
| EP0782268B1 (en) * | 1995-12-29 | 2002-04-24 | STMicroelectronics S.r.l. | Supply voltages switch circuit |
| US9628061B2 (en) * | 2015-01-14 | 2017-04-18 | Macronix International Co., Ltd. | Power drop detector circuit and operating method of same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5291472A (en) * | 1976-01-28 | 1977-08-01 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Voltage detection circuit |
| JPS54143029A (en) * | 1978-04-28 | 1979-11-07 | Fujitsu Ltd | Power source voltage detector circuit |
| JPS54154365A (en) * | 1978-05-25 | 1979-12-05 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Power supply voltage detecting circuit |
| JPS5547727A (en) * | 1978-10-03 | 1980-04-04 | Fujitsu Ltd | Power on reset circuit |
| JPS55118220A (en) * | 1979-03-05 | 1980-09-11 | Nec Corp | Level detection circuit |
| JPS55128162A (en) * | 1979-03-28 | 1980-10-03 | Hitachi Ltd | Power supply voltage drop detector |
| JPS60124124A (ja) * | 1983-12-08 | 1985-07-03 | Nec Corp | 入力回路 |
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| US4760284A (en) * | 1987-01-12 | 1988-07-26 | Triquint Semiconductor, Inc. | Pinchoff voltage generator |
| US4812679A (en) * | 1987-11-09 | 1989-03-14 | Motorola, Inc. | Power-on reset circuit |
| US4874965A (en) * | 1987-11-30 | 1989-10-17 | Sgs Microelettronica S.P.A. | Circuital device for the power-on reset of digital integrated circuits in MOS technology |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP30361088A patent/JPH0743952B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-11-30 US US07/444,505 patent/US5008566A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5008566A (en) | 1991-04-16 |
| JPH02149998A (ja) | 1990-06-08 |
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