JPH10318849A - 温度検出回路 - Google Patents
温度検出回路Info
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- JPH10318849A JPH10318849A JP9143279A JP14327997A JPH10318849A JP H10318849 A JPH10318849 A JP H10318849A JP 9143279 A JP9143279 A JP 9143279A JP 14327997 A JP14327997 A JP 14327997A JP H10318849 A JPH10318849 A JP H10318849A
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- G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造プロセス等に起因するばらつきの影響を
少なくし、使用限界温度に近い高温領域でも使用可能な
温度検出回路を提供すること。 【解決手段】 本発明によれば、検出ノードに結合する
第１電流源と、第１電流源に直列に結合され検出ノード
に結合し、第１電流源の温度係数とは異なる温度係数を
有する第２電流源と、検出ノードに結合する検出部から
構成される温度検出回路が与えられる。
少なくし、使用限界温度に近い高温領域でも使用可能な
温度検出回路を提供すること。 【解決手段】 本発明によれば、検出ノードに結合する
第１電流源と、第１電流源に直列に結合され検出ノード
に結合し、第１電流源の温度係数とは異なる温度係数を
有する第２電流源と、検出ノードに結合する検出部から
構成される温度検出回路が与えられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度検出回路に関
する。より詳しくは、半導体チップ等に内蔵される保護
回路（たとえばサーマル・シャット・ダウン回路）にお
ける温度検出回路に関する。
する。より詳しくは、半導体チップ等に内蔵される保護
回路（たとえばサーマル・シャット・ダウン回路）にお
ける温度検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体チップに内蔵される従来の温度検
出回路として図５（ａ）に示すものがある。電流源５
０， ６０の一端は、電源ＶＣＣに結合される。電流源
５０の他端は正の温度係数を有するツェナー・ダイオー
ドＤ１の一端に結合される。ツェナー・ダイオードＤ１
の他端は接地電位に結合される。ツェナー・ダイオード
Ｄ１は、電流源５０と接地電位との間で逆方向に結合さ
れる。電流源５０の他端の電圧は、抵抗Ｒ１， Ｒ２に
より分圧される。抵抗Ｒ１およびＲ２は第１検出ノード
Ｖｘに結合する。電流源６０の他端は、第２検出ノード
ＶＤを経て負の温度係数を有するダイオードＤ２の一端
に結合される。ダイオードＤ２の他端は接地電位に結合
される。ダイオードＤ２は、電流源６０と接地電位との
間で順方向に結合される。検出信号を出力するコンパレ
ータ７０の入力は、第１検出ノードＶｘおよび第２検出
ノードＶＤに結合する。
出回路として図５（ａ）に示すものがある。電流源５
０， ６０の一端は、電源ＶＣＣに結合される。電流源
５０の他端は正の温度係数を有するツェナー・ダイオー
ドＤ１の一端に結合される。ツェナー・ダイオードＤ１
の他端は接地電位に結合される。ツェナー・ダイオード
Ｄ１は、電流源５０と接地電位との間で逆方向に結合さ
れる。電流源５０の他端の電圧は、抵抗Ｒ１， Ｒ２に
より分圧される。抵抗Ｒ１およびＲ２は第１検出ノード
Ｖｘに結合する。電流源６０の他端は、第２検出ノード
ＶＤを経て負の温度係数を有するダイオードＤ２の一端
に結合される。ダイオードＤ２の他端は接地電位に結合
される。ダイオードＤ２は、電流源６０と接地電位との
間で順方向に結合される。検出信号を出力するコンパレ
ータ７０の入力は、第１検出ノードＶｘおよび第２検出
ノードＶＤに結合する。
【０００３】この回路は次のように動作する。まず、通
常の使用状態では、温度検出回路が搭載された半導体チ
ップは、使用限界温度ＴＭＡＸより低い使用温度の範囲
内にある（図５（ｂ））。図５（ｂ）における５２，
６２は、第１，第２検出ノードＶｘ，ＶＤにおける電圧
の温度依存性をそれぞれ示す。この回路では、通常の使
用状態において第２検出ノードＶＤの電圧が第１検出ノ
ードＶｘの電圧より高くなるように設計されている。し
たがって、コンパレータ７０の出力は、ハイ・レベルで
ある。正の温度係数を有するツェナー・ダイオードＤ１
を使用した場合、半導体チップの温度が上昇すると、第
１検出ノードＶｘの電圧は上昇する（５２）。一方、ダ
イオードＤ２は負の温度係数を有するので、半導体チッ
プの温度が上昇すると、第２検出ノードＶＤの電圧は降
下する（６２）。そして、第１検出ノードＶｘの電圧と
第２検出ノードＶＤの電圧とが等しくなる検出温度ＴＤ
に達すると、コンパレータ７０の出力はロー・レベルに
なり、安全に使用できる温度を越えた高温領域になった
ことを検出する。その後、過熱から保護するため半導体
チップを冷却する等の措置を必要に応じて行う。
常の使用状態では、温度検出回路が搭載された半導体チ
ップは、使用限界温度ＴＭＡＸより低い使用温度の範囲
内にある（図５（ｂ））。図５（ｂ）における５２，
６２は、第１，第２検出ノードＶｘ，ＶＤにおける電圧
の温度依存性をそれぞれ示す。この回路では、通常の使
用状態において第２検出ノードＶＤの電圧が第１検出ノ
ードＶｘの電圧より高くなるように設計されている。し
たがって、コンパレータ７０の出力は、ハイ・レベルで
ある。正の温度係数を有するツェナー・ダイオードＤ１
を使用した場合、半導体チップの温度が上昇すると、第
１検出ノードＶｘの電圧は上昇する（５２）。一方、ダ
イオードＤ２は負の温度係数を有するので、半導体チッ
プの温度が上昇すると、第２検出ノードＶＤの電圧は降
下する（６２）。そして、第１検出ノードＶｘの電圧と
第２検出ノードＶＤの電圧とが等しくなる検出温度ＴＤ
に達すると、コンパレータ７０の出力はロー・レベルに
なり、安全に使用できる温度を越えた高温領域になった
ことを検出する。その後、過熱から保護するため半導体
チップを冷却する等の措置を必要に応じて行う。
【０００４】このように、検出温度ＴＤは、半導体チッ
プ等を安全に使用できる温度の限界を定める。検出温度
ＴＤが高いとそれだけ使用可能な温度範囲も広がるの
で、半導体チップ等のユーザにとって検出温度ＴＤは高
い方がよい。使用限界温度（破壊温度）ＴＭＡＸより高
くすることはできないので、検出温度ＴＤは、使用限界
温度ＴＭＡＸより小さいが、できるだけ近いことが望ま
しい。
プ等を安全に使用できる温度の限界を定める。検出温度
ＴＤが高いとそれだけ使用可能な温度範囲も広がるの
で、半導体チップ等のユーザにとって検出温度ＴＤは高
い方がよい。使用限界温度（破壊温度）ＴＭＡＸより高
くすることはできないので、検出温度ＴＤは、使用限界
温度ＴＭＡＸより小さいが、できるだけ近いことが望ま
しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の温度検出回路ないし半導体チップ等を量産する場合に
は、製造プロセスの変動等によるばらつきがあるので、
検出温度ＴＤは目標値に対して一定の幅を有する範囲内
にばらつく。したがって、検出温度ＴＤがばらついても
使用限界温度ＴＭＡＸを越えないように目標値を使用限
界温度から十分に下げる（遠ざける）必要がある。目標
値を下げると、ユーザが使用できる温度の上限も下が
る。その結果、たとえばインクジェット・プリンタのプ
リンタ・ヘッドのような高温領域で動作するデバイスや
その過熱保護回路の需要に応じることが困難になる。
の温度検出回路ないし半導体チップ等を量産する場合に
は、製造プロセスの変動等によるばらつきがあるので、
検出温度ＴＤは目標値に対して一定の幅を有する範囲内
にばらつく。したがって、検出温度ＴＤがばらついても
使用限界温度ＴＭＡＸを越えないように目標値を使用限
界温度から十分に下げる（遠ざける）必要がある。目標
値を下げると、ユーザが使用できる温度の上限も下が
る。その結果、たとえばインクジェット・プリンタのプ
リンタ・ヘッドのような高温領域で動作するデバイスや
その過熱保護回路の需要に応じることが困難になる。
【０００６】上述した回路例では、ツェナー・ダイオー
ドＤ１のツェナー電圧およびダイオードＤ２のオン電圧
のばらつきにより、検出温度に大きなばらつきが生じ
る。本発明は、製造プロセス等によるばらつきの影響を
少なくし、使用限界温度ＴＭＡＸに近い高温領域でも使
用可能な温度検出回路を提供することを目的とする。
ドＤ１のツェナー電圧およびダイオードＤ２のオン電圧
のばらつきにより、検出温度に大きなばらつきが生じ
る。本発明は、製造プロセス等によるばらつきの影響を
少なくし、使用限界温度ＴＭＡＸに近い高温領域でも使
用可能な温度検出回路を提供することを目的とする。
【０００７】使用限界温度に近い高温領域で使用するに
は、従来よりも高精度に検出温度を検知する必要があ
る。精度が悪いと、検出温度ＴＤを使用限界温度ＴＭＡ
Ｘに近付けることができないためである。本発明は、高
精度に温度を検出する温度検出回路を提供することを目
的とする。
は、従来よりも高精度に検出温度を検知する必要があ
る。精度が悪いと、検出温度ＴＤを使用限界温度ＴＭＡ
Ｘに近付けることができないためである。本発明は、高
精度に温度を検出する温度検出回路を提供することを目
的とする。
【０００８】温度検出回路が搭載された半導体チップの
動作の安全性を確保するには、ヒステリシス特性を有す
ることが望ましい。本発明は、容易にヒステリシス特性
を組み込むことのできる温度検出回路を提供することを
目的とする。
動作の安全性を確保するには、ヒステリシス特性を有す
ることが望ましい。本発明は、容易にヒステリシス特性
を組み込むことのできる温度検出回路を提供することを
目的とする。
【０００９】さらに、ツェナー電圧は一般に５ボルト以
上であるため、図５（ａ）の回路では５ボルト以上の高
電圧の電源を要する。したがって、低電圧で回路を動作
させることは困難である。本発明は、低電圧で動作する
温度検出回路を提供することを目的とする。
上であるため、図５（ａ）の回路では５ボルト以上の高
電圧の電源を要する。したがって、低電圧で回路を動作
させることは困難である。本発明は、低電圧で動作する
温度検出回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、次に説明す
る温度検出回路により解決される。その回路は、 検出
ノードに結合する第１電流源と、第１電流源に直列に結
合され検出ノードに結合し、第１電流源の温度係数とは
異なる温度係数を有する第２電流源と、検出ノードに結
合する検出部から構成される。
る温度検出回路により解決される。その回路は、 検出
ノードに結合する第１電流源と、第１電流源に直列に結
合され検出ノードに結合し、第１電流源の温度係数とは
異なる温度係数を有する第２電流源と、検出ノードに結
合する検出部から構成される。
【００１１】また、次に説明する回路によっても解決す
ることができる。その回路は、、検出ノードに結合する
第１電流源，第１電流源に直列に結合され、検出ノード
に結合する第２電流源であって、第１電流源の温度係数
とは異なる温度係数を有する第２電流源，検出ノードに
結合する入力端子と、検出信号を与える出力端子とを有
する検出部，および，出力端子と検出ノードとに結合さ
れるヒステリシス回路から構成される温度検出回路であ
って、該ヒステリシス回路は、第３電流源と検出信号が
所定の信号レベルである場合に、第３電流源からの電流
を検出ノードに供給するスイッチから構成される。
ることができる。その回路は、、検出ノードに結合する
第１電流源，第１電流源に直列に結合され、検出ノード
に結合する第２電流源であって、第１電流源の温度係数
とは異なる温度係数を有する第２電流源，検出ノードに
結合する入力端子と、検出信号を与える出力端子とを有
する検出部，および，出力端子と検出ノードとに結合さ
れるヒステリシス回路から構成される温度検出回路であ
って、該ヒステリシス回路は、第３電流源と検出信号が
所定の信号レベルである場合に、第３電流源からの電流
を検出ノードに供給するスイッチから構成される。
【００１２】
【実施例】図１（ａ）は、本発明による温度検出回路の
実施例１００である。電源電位ＶＣＣとＡ点との間に第
１電流源１０が接続され、Ａ点と接地電位との間に第２
電流源２０が接続される。第１電流源１０は正の温度係
数を有し、第２電流源２０は負の温度係数を有する。イ
ンバータ３０の入力はＡ点に接続され、インバータの出
力は検出信号を与える。第１，第２電流源１０， ２０
は、ＭＯＳトランジスタ，バイポーラ・トランジスタ等
により、容易に構成することができる。また、電流源の
温度係数も、たとえばトランジスタのサーマル電流の温
度依存性を利用することにより、所望の値に設定でき
る。
実施例１００である。電源電位ＶＣＣとＡ点との間に第
１電流源１０が接続され、Ａ点と接地電位との間に第２
電流源２０が接続される。第１電流源１０は正の温度係
数を有し、第２電流源２０は負の温度係数を有する。イ
ンバータ３０の入力はＡ点に接続され、インバータの出
力は検出信号を与える。第１，第２電流源１０， ２０
は、ＭＯＳトランジスタ，バイポーラ・トランジスタ等
により、容易に構成することができる。また、電流源の
温度係数も、たとえばトランジスタのサーマル電流の温
度依存性を利用することにより、所望の値に設定でき
る。
【００１３】この回路は、次のように動作する。まず、
通常の使用状態では、温度検出回路が搭載された半導体
チップは、使用限界温度ＴＭＡＸより低い使用温度の範
囲内にある（図１（ｂ））。図１（ｂ）における１２，
２２は、第１電流源１０および第２電流源２０の温度
特性をそれぞれ示す。従来の技術に対する図５（ｂ）と
は異なり、縦軸が電流の多少を示す。すなわち、通常の
使用状態では、第２電流源２０から流れる電流（２２）
は、第１電流源１０から流れる電流（１２）より多いの
で、Ａ点における電位は低い。したがって、インバータ
３０の出力は、ハイ・レベルである。第１電流源１０は
正の温度係数を有するので、半導体チップの温度が上昇
すると、第１電流源１０から流れる電流が多くなる（１
２）。一方、第２電流源２０は負の温度係数を有するの
で、半導体チップの温度が上昇すると、第２電流源から
流れる電流は少なくなる（２２）。その結果Ａ点の電位
も上がる。第１電流源１０から流れる電流と第２電流源
２０から流れる電流とが等しくなる検出温度ＴＤに達す
ると、Ａ点の電位がインバータ３０のしきい電圧より高
くなる。その結果インバータ３０の出力はロー・レベル
になり、半導体チップが、安全に使用できる温度を越え
た高温領域になったことを検出する。すなわち、第１電
流源からの電流値と第２電流源からの電流値の大小関係
が変化したことに応じてインバータ３０の出力が変化す
る。その後、過熱から保護するため半導体チップを冷却
する等の措置を必要に応じて行う。
通常の使用状態では、温度検出回路が搭載された半導体
チップは、使用限界温度ＴＭＡＸより低い使用温度の範
囲内にある（図１（ｂ））。図１（ｂ）における１２，
２２は、第１電流源１０および第２電流源２０の温度
特性をそれぞれ示す。従来の技術に対する図５（ｂ）と
は異なり、縦軸が電流の多少を示す。すなわち、通常の
使用状態では、第２電流源２０から流れる電流（２２）
は、第１電流源１０から流れる電流（１２）より多いの
で、Ａ点における電位は低い。したがって、インバータ
３０の出力は、ハイ・レベルである。第１電流源１０は
正の温度係数を有するので、半導体チップの温度が上昇
すると、第１電流源１０から流れる電流が多くなる（１
２）。一方、第２電流源２０は負の温度係数を有するの
で、半導体チップの温度が上昇すると、第２電流源から
流れる電流は少なくなる（２２）。その結果Ａ点の電位
も上がる。第１電流源１０から流れる電流と第２電流源
２０から流れる電流とが等しくなる検出温度ＴＤに達す
ると、Ａ点の電位がインバータ３０のしきい電圧より高
くなる。その結果インバータ３０の出力はロー・レベル
になり、半導体チップが、安全に使用できる温度を越え
た高温領域になったことを検出する。すなわち、第１電
流源からの電流値と第２電流源からの電流値の大小関係
が変化したことに応じてインバータ３０の出力が変化す
る。その後、過熱から保護するため半導体チップを冷却
する等の措置を必要に応じて行う。
【００１４】このように、温度検出回路１００では、従
来の技術（図５）とは異なり、ツェナー・ダイオードＤ
１およびダイオードＤ２を利用しないで検出温度ＴＤを
検知できる。ツェナー・ダイオードおよびダイオードを
利用しないので、それらを製造することに起因するばら
つきが生じない。したがって、検出温度ＴＤを使用限界
温度ＴＭＡＸの近傍に設定することができる。その結
果、温度検出回路を搭載する半導体チップ等の使用可能
な温度範囲が広がる。本実施例では高電圧の電源を要す
るツェナー・ダイオードを使用しないので、低電圧で回
路を駆動することができる。
来の技術（図５）とは異なり、ツェナー・ダイオードＤ
１およびダイオードＤ２を利用しないで検出温度ＴＤを
検知できる。ツェナー・ダイオードおよびダイオードを
利用しないので、それらを製造することに起因するばら
つきが生じない。したがって、検出温度ＴＤを使用限界
温度ＴＭＡＸの近傍に設定することができる。その結
果、温度検出回路を搭載する半導体チップ等の使用可能
な温度範囲が広がる。本実施例では高電圧の電源を要す
るツェナー・ダイオードを使用しないので、低電圧で回
路を駆動することができる。
【００１５】温度検出回路１００では、電流源１０，
２０の温度特性に基づいて検出温度を検出している。電
流源は、出力インピーダンスが大きいので、温度変化に
伴う電流値のわずかな変化が、Ａ点における大きな電圧
変化となる。したがって、Ａ点に接続される出力段のゲ
インは、それほど大きいものである必要はない。従来の
技術では、ダイオードＶｘ，ＶＤの両端に生じる電圧変
化に基づいて温度を検出しており、その電圧変化は微弱
な信号であるため、出力段のコンパレータ７０は比較的
大きなゲインを有することが必要である。本実施例で
は、出力段のゲインは小さくてもよいので、温度検出回
路１００の出力段を単なるインバータ３０で構成してい
る（図１（ａ））。この出力段は、図２（ａ）に示すよ
うにＭＯＳＦＥＴのゲートに直接接続することも可能で
あり、また、図２（ｂ）に示すようにコンパレータで構
成することも当然に可能である。
２０の温度特性に基づいて検出温度を検出している。電
流源は、出力インピーダンスが大きいので、温度変化に
伴う電流値のわずかな変化が、Ａ点における大きな電圧
変化となる。したがって、Ａ点に接続される出力段のゲ
インは、それほど大きいものである必要はない。従来の
技術では、ダイオードＶｘ，ＶＤの両端に生じる電圧変
化に基づいて温度を検出しており、その電圧変化は微弱
な信号であるため、出力段のコンパレータ７０は比較的
大きなゲインを有することが必要である。本実施例で
は、出力段のゲインは小さくてもよいので、温度検出回
路１００の出力段を単なるインバータ３０で構成してい
る（図１（ａ））。この出力段は、図２（ａ）に示すよ
うにＭＯＳＦＥＴのゲートに直接接続することも可能で
あり、また、図２（ｂ）に示すようにコンパレータで構
成することも当然に可能である。
【００１６】本実施例では、温度変化に伴う電流値のわ
ずかな変化が、Ａ点における大きな電圧変化となるの
で、温度検出回路１００は、検出温度ＴＤの近傍におけ
る温度変化に敏感に反応する。したがって、高精度に検
出温度ＴＤを検知できる。
ずかな変化が、Ａ点における大きな電圧変化となるの
で、温度検出回路１００は、検出温度ＴＤの近傍におけ
る温度変化に敏感に反応する。したがって、高精度に検
出温度ＴＤを検知できる。
【００１７】さらに、温度検出回路１００では、図５の
ように温度変化をダイオード両端の電圧変化に変換しな
いので、消費電力を低減することができる。
ように温度変化をダイオード両端の電圧変化に変換しな
いので、消費電力を低減することができる。
【００１８】本発明による温度検出回路は、ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ の製造プロセス，バイポーラの製造プロセス等の
製造プロセスによらず、いずれの製造プロセスでも製造
することができる。以下、説明の便宜上ＭＯＳ ＦＥＴ
で構成した場合を例にとって説明する。
ＥＴ の製造プロセス，バイポーラの製造プロセス等の
製造プロセスによらず、いずれの製造プロセスでも製造
することができる。以下、説明の便宜上ＭＯＳ ＦＥＴ
で構成した場合を例にとって説明する。
【００１９】図３（ａ）は、本発明による温度検出回路
の他の実施例２００である。図１と同じ番号を付したも
のは、同様の働きをするものである。係る実施例では、
温度検出回路にヒステリシス特性を与える回路４０が追
加されている。電源ＶＣＣとスイッチ４４の一端との間
に負の温度係数を有する第３電流源４２が接続されてい
る。第３電流源４２の温度係数は、第２電流源２０と同
じ温度係数であってもよい。スイッチ４４の他端はＡ点
に接続される。スイッチ４４の開閉を制御するゲート
は、温度検出回路の出力端子に接続される。
の他の実施例２００である。図１と同じ番号を付したも
のは、同様の働きをするものである。係る実施例では、
温度検出回路にヒステリシス特性を与える回路４０が追
加されている。電源ＶＣＣとスイッチ４４の一端との間
に負の温度係数を有する第３電流源４２が接続されてい
る。第３電流源４２の温度係数は、第２電流源２０と同
じ温度係数であってもよい。スイッチ４４の他端はＡ点
に接続される。スイッチ４４の開閉を制御するゲート
は、温度検出回路の出力端子に接続される。
【００２０】温度検出回路２００は、次のように動作す
る。まず、通常の使用状態では、温度検出回路が搭載さ
れた半導体チップは、使用限界温度ＴＭＡＸより低い使
用温度の範囲内にある（図３（ｂ））。図３（ｂ）にお
ける１２， ２２は、第１電流源１０および第２電流源
２０の温度特性をそれぞれ示す。通常の使用状態では、
第２電流源２０から流れる電流（２２）は、第１電流源
１０から流れる電流（１２）より多いので、Ａ点におけ
る電位は低い。したがって、インバータ３０の出力は、
ハイ・レベルである。このハイ・レベルの信号はスイッ
チ４４のゲートにも与えられるが、スイッチ４４は非導
通状態である。したがって、ヒステリシス回路４０は作
動しない。第１電流源１０は正の温度係数を有するの
で、半導体チップの温度が上昇すると、第１電流源１０
から流れる電流が多くなる（１２）。一方、第２電流源
２０は負の温度係数を有するので、半導体チップの温度
が上昇すると、第２電流源から流れる電流は少なくなる
（２２）。その結果Ａ点の電位も上がる。第１電流源１
０から流れる電流と第２電流源２０から流れる電流とが
等しくなる検出温度ＴＤＨに達すると、Ａ点の電位がイ
ンバータ３０のしきい電圧より高くなる。その結果イン
バータ３０の出力はロー・レベルになり、半導体チップ
が使用限界温度ＴＭＡＸに近い高温領域になったことを
検出する。すなわち、第１電流源からの電流値と第２電
流源からの電流値の大小関係が変化したことに応じてイ
ンバータ３０の出力が変化する。
る。まず、通常の使用状態では、温度検出回路が搭載さ
れた半導体チップは、使用限界温度ＴＭＡＸより低い使
用温度の範囲内にある（図３（ｂ））。図３（ｂ）にお
ける１２， ２２は、第１電流源１０および第２電流源
２０の温度特性をそれぞれ示す。通常の使用状態では、
第２電流源２０から流れる電流（２２）は、第１電流源
１０から流れる電流（１２）より多いので、Ａ点におけ
る電位は低い。したがって、インバータ３０の出力は、
ハイ・レベルである。このハイ・レベルの信号はスイッ
チ４４のゲートにも与えられるが、スイッチ４４は非導
通状態である。したがって、ヒステリシス回路４０は作
動しない。第１電流源１０は正の温度係数を有するの
で、半導体チップの温度が上昇すると、第１電流源１０
から流れる電流が多くなる（１２）。一方、第２電流源
２０は負の温度係数を有するので、半導体チップの温度
が上昇すると、第２電流源から流れる電流は少なくなる
（２２）。その結果Ａ点の電位も上がる。第１電流源１
０から流れる電流と第２電流源２０から流れる電流とが
等しくなる検出温度ＴＤＨに達すると、Ａ点の電位がイ
ンバータ３０のしきい電圧より高くなる。その結果イン
バータ３０の出力はロー・レベルになり、半導体チップ
が使用限界温度ＴＭＡＸに近い高温領域になったことを
検出する。すなわち、第１電流源からの電流値と第２電
流源からの電流値の大小関係が変化したことに応じてイ
ンバータ３０の出力が変化する。
【００２１】ロー・レベルの検出信号は、スイッチ４４
のゲートにも与えられ、スイッチ４４が導通状態にな
り、第３電流源４２からの電流もＡ点に供給される。そ
の結果、負の温度係数を有する第２電流源２０および第
３電流源４２により、２２で示す温度特性は、２４で示
すものに切り換わる。温度特性が２２から２４に変化し
たことに伴って、検出温度もＴＤＨよりΔＴだけ低いＴ
ＤＬに下がる。したがって、半導体チップが高温になり
検出温度ＴＤＨを検出し、過熱から保護するため冷却し
て温度がＴＤＨにもどっても通常の使用状態には戻らな
い。冷却し続けて温度がＴＤＨよりΔＴだけ低いＴＤＬ
まで下がると、通常の動作状態に戻る。すなわち、第１
電流源からの電流値と第２電流源および第３電流源から
の電流値の電流値との間の大小関係が変化したことに応
じてインバータ３０の出力が変化する。
のゲートにも与えられ、スイッチ４４が導通状態にな
り、第３電流源４２からの電流もＡ点に供給される。そ
の結果、負の温度係数を有する第２電流源２０および第
３電流源４２により、２２で示す温度特性は、２４で示
すものに切り換わる。温度特性が２２から２４に変化し
たことに伴って、検出温度もＴＤＨよりΔＴだけ低いＴ
ＤＬに下がる。したがって、半導体チップが高温になり
検出温度ＴＤＨを検出し、過熱から保護するため冷却し
て温度がＴＤＨにもどっても通常の使用状態には戻らな
い。冷却し続けて温度がＴＤＨよりΔＴだけ低いＴＤＬ
まで下がると、通常の動作状態に戻る。すなわち、第１
電流源からの電流値と第２電流源および第３電流源から
の電流値の電流値との間の大小関係が変化したことに応
じてインバータ３０の出力が変化する。
【００２２】このように、本発明によれば、容易にヒス
テリシス機能を追加することができ、温度検出回路を搭
載する半導体チップ等の動作の安全性を確保することが
できる。
テリシス機能を追加することができ、温度検出回路を搭
載する半導体チップ等の動作の安全性を確保することが
できる。
【００２３】次に、図４に示す回路構成に基づいて、検
出温度ＴＤＨのばらつきを考察する。図において、図１
ないし図３におけるものと同一の番号を付しているもの
は、同様の働きをするものである。Ｑ２， Ｑ３のベー
ス電圧は、バンドギャップ電圧Ｖｂｇである。この電圧
は、抵抗Ｒ４によって電流に変換される。ここでＶｂｇ
の温度係数は近似的に０である。抵抗Ｒ４は、一般に正
の温度係数を有するので、Ｒ４に流れる電流Ｉｂｇ１は
負の温度係数を有する。Ｑ２に流れる電流は、Ｑ２とＱ
３のエミッタ面積比および抵抗Ｒ２により決定され、こ
の電流をＩｔｈ１とする。Ｑ２とＱ３のエミッタ面積比
を４：１とすると、Ｉｔｈ１は次式で与えられる。
出温度ＴＤＨのばらつきを考察する。図において、図１
ないし図３におけるものと同一の番号を付しているもの
は、同様の働きをするものである。Ｑ２， Ｑ３のベー
ス電圧は、バンドギャップ電圧Ｖｂｇである。この電圧
は、抵抗Ｒ４によって電流に変換される。ここでＶｂｇ
の温度係数は近似的に０である。抵抗Ｒ４は、一般に正
の温度係数を有するので、Ｒ４に流れる電流Ｉｂｇ１は
負の温度係数を有する。Ｑ２に流れる電流は、Ｑ２とＱ
３のエミッタ面積比および抵抗Ｒ２により決定され、こ
の電流をＩｔｈ１とする。Ｑ２とＱ３のエミッタ面積比
を４：１とすると、Ｉｔｈ１は次式で与えられる。
【００２４】
【数１】 ここで、（ＶＴ）＝ｋＴ／ｑであり、ｋはボルツマン係
数，Ｔは絶対温度，ｑは電子の電荷量である。Ｒ２の温
度係数が（ＶＴ）の温度係数より小さければ、Ｉｔｈは
正の温度係数を有することになる。Ｉｔｈ１はトランジ
スタＭ１とトランジスタＭ９によるカレント・ミラー回
路により設定され、この電流をＩｔｈとすれば、次のよ
うになる。
数，Ｔは絶対温度，ｑは電子の電荷量である。Ｒ２の温
度係数が（ＶＴ）の温度係数より小さければ、Ｉｔｈは
正の温度係数を有することになる。Ｉｔｈ１はトランジ
スタＭ１とトランジスタＭ９によるカレント・ミラー回
路により設定され、この電流をＩｔｈとすれば、次のよ
うになる。
【００２５】 Ｉｔｈ ＝ ｋ１ ＊ Ｉｔｈ１・・・（２） ここで、ｋ１はトランジスタＭ１とトランジスタＭ９の
サイズ比を表す。また、Ｉｂｇ１は、トランジスタＭ６
とトランジスタＭ７，およびトランジスタＭ１７とトラ
ンジスタＭ１８によるカレント・ミラー回路により、次
式に示すＩｂｇに設定される。
サイズ比を表す。また、Ｉｂｇ１は、トランジスタＭ６
とトランジスタＭ７，およびトランジスタＭ１７とトラ
ンジスタＭ１８によるカレント・ミラー回路により、次
式に示すＩｂｇに設定される。
【００２６】 Ｉｂｇ ＝ ｋ２ ＊ ｋ３ ＊ Ｉｂｇ１・・・（３） ここで、ｋ２はトランジスタＭ６とトランジスタＭ７の
サイズ比、ｋ３はトランジスタＭ１７とトランジスタＭ
１８のサイズ比を表す。半導体チップの温度が検出温度
ＴＤＨであるとき、Ｉｔｈ ＝ Ｉｂｇになるので、
（２）式および（３）式より、ＴＤＨは次のように表す
ことができる。
サイズ比、ｋ３はトランジスタＭ１７とトランジスタＭ
１８のサイズ比を表す。半導体チップの温度が検出温度
ＴＤＨであるとき、Ｉｔｈ ＝ Ｉｂｇになるので、
（２）式および（３）式より、ＴＤＨは次のように表す
ことができる。
【００２７】
【数２】 ここで、
【００２８】
【数３】 とすると、検出温度ＴＤＨは、次のようになる。
【００２９】
【数４】 検出温度ＴＤＨを表す上式において、ｑ， ｋ， ｌｎ
４は定数であり、ｎ１は温度係数を有しない。また、Ｒ
２とＲ４とが同じ温度係数を有するとすれば、ｎ２も温
度係数を有しない。したがって、本実施例における検出
温度ＴＤＨのばらつきは、バンド・ギャップ電圧Ｖｂｇ
のばらつきにのみ依存する。一般に、バンド・ギャップ
電圧Ｖｂｇのばらつきは、従来の技術におけるツェナー
・ダイオード等（Ｄ１， Ｄ２）のばらつきよりも小さ
くすることができる。したがって、本実施例では、検出
温度のばらつきを従来の技術に比して小さくすることが
できる。
４は定数であり、ｎ１は温度係数を有しない。また、Ｒ
２とＲ４とが同じ温度係数を有するとすれば、ｎ２も温
度係数を有しない。したがって、本実施例における検出
温度ＴＤＨのばらつきは、バンド・ギャップ電圧Ｖｂｇ
のばらつきにのみ依存する。一般に、バンド・ギャップ
電圧Ｖｂｇのばらつきは、従来の技術におけるツェナー
・ダイオード等（Ｄ１， Ｄ２）のばらつきよりも小さ
くすることができる。したがって、本実施例では、検出
温度のばらつきを従来の技術に比して小さくすることが
できる。
【００３０】また、図４に示す回路構成に基づいて、ヒ
ステリシス幅ΔＴ（＝ＴＤＨ−ＴＤＬ）のばらつきも次
のように考察できる。図４における回路で、トランジス
タＭ１１（４４）， トランジスタＭ１２（４２）は、
ヒステリシス特性を与えるために使用される。ヒステリ
シス幅ΔＴは、トランジスタＭ１２に流れる電流Ｉｂ
ｇ’により設定され、この電流値はトランジスタＭ６と
トランジスタＭ１２のカレント・ミラー回路のミラー比
で設定する。半導体チップの温度が検出温度ＴＤＨを越
えた後、通常の動作モードに戻る際の検出温度ＴＤＬ
は、Ｉｔｈ ＝ Ｉｂｇ−Ｉｂｇ’の関係を利用して求
めることができる。
ステリシス幅ΔＴ（＝ＴＤＨ−ＴＤＬ）のばらつきも次
のように考察できる。図４における回路で、トランジス
タＭ１１（４４）， トランジスタＭ１２（４２）は、
ヒステリシス特性を与えるために使用される。ヒステリ
シス幅ΔＴは、トランジスタＭ１２に流れる電流Ｉｂ
ｇ’により設定され、この電流値はトランジスタＭ６と
トランジスタＭ１２のカレント・ミラー回路のミラー比
で設定する。半導体チップの温度が検出温度ＴＤＨを越
えた後、通常の動作モードに戻る際の検出温度ＴＤＬ
は、Ｉｔｈ ＝ Ｉｂｇ−Ｉｂｇ’の関係を利用して求
めることができる。
【００３１】
【数５】 ここで、ｎ３はトランジスタＭ６とトランジスタＭ１２
のサイズ比を表す。また、ｎ３は温度係数を有しない。
ヒステリシス幅ΔＴは、次式で表される。
のサイズ比を表す。また、ｎ３は温度係数を有しない。
ヒステリシス幅ΔＴは、次式で表される。
【００３２】
【数６】 よって、ヒステリシス幅ΔＴのばらつきも、バンド・ギ
ャップ電圧Ｖｂｇにのみ依存する。したがって本実施例
では、従来の技術に比してヒステリシス幅のばらつきを
小さくすることができる。
ャップ電圧Ｖｂｇにのみ依存する。したがって本実施例
では、従来の技術に比してヒステリシス幅のばらつきを
小さくすることができる。
【００３３】以上、特定の実施例について本発明を説明
したが、これらに限定する趣旨ではない。また、過熱か
ら保護するための温度検出回路を例にとって高温領域に
おける説明をしたが、同様な状況が低温領域その他の温
度領域にもあるならば、本発明を適用することができ
る。
したが、これらに限定する趣旨ではない。また、過熱か
ら保護するための温度検出回路を例にとって高温領域に
おける説明をしたが、同様な状況が低温領域その他の温
度領域にもあるならば、本発明を適用することができ
る。
【図１】本発明による温度検出回路の一実施例を示す。
【図２】本発明による温度検出回路の他の実施例を示
す。
す。
【図３】本発明による温度検出回路にヒステリシス特性
を与える回路を組み込んだ実施例を示す。
を与える回路を組み込んだ実施例を示す。
【図４】本発明による温度検出回路のより詳細な実施例
を示す。
を示す。
【図５】従来の技術による温度検出回路を示す。
１０ 第１電流源 ２０ 第２電流源 ３０ 検出部 ４０ ヒステリシス回路 ４２ 第３電流源 ４４ スイッチ １２ 第１電流源の温度特性 １４ 第３電流源の影響を受けた場合の温度特性 ２２ 第２電流源の温度特性
Claims (8)
- 【請求項１】 検出ノード（Ａ）に結合する第１電流源
（１０）；前記第１電流源に直列に結合され、前記検出
ノードに結合する第２電流源（２０）；および前記検出
ノード（Ａ）に結合する検出部（３０）；から構成さ
れ、 前記第１電流源の温度係数値は、前記第２電流源の温度
係数値とは異なることを特徴とする温度検出回路（１０
０）。 - 【請求項２】 検出ノード（Ａ）に結合する第１電流源
（１０）；前記第１電流源（１０）に直列に結合され、
前記検出ノード（Ａ）に結合する第２電流源（２０）で
あって、前記第１電流源（１０）の温度係数値とは異な
る温度係数値を有する第２電流源（２０）；および前記
第１電流源（１０）から流れる第１電流値と、前記第２
電流源（２０）から流れる第２電流値の大小関係が変化
したことに応答して所定の信号レベルの検出信号を出力
する検出部（３０）；から構成されることを特徴とする
温度検出回路（１００）。 - 【請求項３】 前記第１電流源（１０）の温度係数値
は、前記第２電流源（２０）の温度係数値と符号が異な
ることを有する請求項１又は２記載の温度検出回路（１
００）。 - 【請求項４】 前記第１電流源（１０）が正の温度係数
値を有し、前記第２電流源（２０）が負の温度係数値を
有する請求項１ないし３記載の温度検出回路（１０
０）。 - 【請求項５】 検出ノード（Ａ）に結合する第１電流源
（１０）；前記第１電流源（１０）に直列に結合され、
前記検出ノードに結合する第２電流源（２０）であっ
て、前記第１電流源（１０）の温度係数とは異なる温度
係数を有する第２電流源（２０）；前記検出ノード
（Ａ）に結合する入力端子と、検出信号を与える出力端
子とを有する検出部（３０）；および前記出力端子と前
記検出ノード（Ａ）とに結合されるヒステリシス回路
（４０）から構成される温度検出回路（２００）であっ
て、該ヒステリシス回路（４０）は：第３電流源（４
２）；および前記検出信号が所定の信号レベルである場
合に、前記第３電流源（４２）からの電流を前記検出ノ
ード（Ａ）に供給するスイッチ（４４）；から構成され
ることを特徴とする温度検出回路（２００）。 - 【請求項６】 検出ノード（Ａ）に結合する第１電流源
（１０）；前記第１電流源（１０）に直列に結合され、
前記検出ノード（Ａ）に結合する第２電流源（２０）で
あって、前記第１電流源（１０）の温度係数とは異なる
温度係数を有する第２電流源（２０）；前記検出ノード
（Ａ）に結合する入力端子と、検出信号を与える出力端
子とを有する検出部（３０）であって、前記第１電流源
（１０）から流れる第１電流値と前記第２電流源（２
０）から流れる第２電流値との大小関係が変化したこと
に応答して所定レベルの検出信号を前記出力端子に与え
る検出部（３０）；および前記出力端子と前記検出ノー
ド（Ａ）との間に結合されるヒステリシス回路（４０）
であって、該ヒステリシス回路は（４０）：第３電流源
（４２）；および前記検出部から出力される信号に基づ
いて、前記第３電流源（４２）からの電流を前記検出ノ
ード（Ａ）に供給するスイッチ（４４）；から構成され
るヒステリシス回路（４０）；から構成され、前記検出
部（３０）は、前記第１電流値と前記第２電流値の大小
関係が変化したこと、または、前記第３電流値と前記第
２電流値の大小関係が変化したことに応答して前記所定
レベルの検出信号を出力することを特徴とする温度検出
回路（２００）。 - 【請求項７】 前記第１電流源（１０）の温度係数値
と、前記第２電流源（２０）および第３電流源（４２）
の温度係数値とは符号が異なることを特徴とする請求項
５または６記載の温度検出回路（２００）。 - 【請求項８】 前記第１電流源（１０）が正の温度係数
値を有し、前記第２電流源（２０）および第３電流源
（４２）が負の温度係数値を有する請求項５ないし７記
載の温度検出回路（２００）。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14327997A JP3338632B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 温度検出回路 |
| US09/064,075 US5980106A (en) | 1997-05-15 | 1998-04-22 | Temperature detection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14327997A JP3338632B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 温度検出回路 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10318849A true JPH10318849A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3338632B2 JP3338632B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=15335052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14327997A Expired - Fee Related JP3338632B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 温度検出回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5980106A (ja) |
| JP (1) | JP3338632B2 (ja) |
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| JP2006071564A (ja) * | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Nec Corp | 薄膜半導体素子及びその駆動回路並びにそれらを用いた装置 |
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| WO2011111309A1 (ja) * | 2010-03-11 | 2011-09-15 | パナソニック株式会社 | 焦電型温度センサを用いて温度を測定する方法 |
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1997
- 1997-05-15 JP JP14327997A patent/JP3338632B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-22 US US09/064,075 patent/US5980106A/en not_active Expired - Lifetime
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