JPS61133423A - 基準電圧源 - Google Patents
基準電圧源Info
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- JPS61133423A JPS61133423A JP59256080A JP25608084A JPS61133423A JP S61133423 A JPS61133423 A JP S61133423A JP 59256080 A JP59256080 A JP 59256080A JP 25608084 A JP25608084 A JP 25608084A JP S61133423 A JPS61133423 A JP S61133423A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
- G05F3/242—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
- G05F3/247—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a voltage or current as a predetermined function of the supply voltage
-
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- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
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- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
- G05F3/242—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
未発明はダイオードを使用した基準電圧源に関する。
［従来の技術］
第４図はこの種の基準電圧源の従来例の回路図で、負荷
抵抗Ｒ，、ダイオードＤ、、基準電圧Ｖｒｅｆを出力す
るための出力端子ＯＵＴからなる。
抵抗Ｒ，、ダイオードＤ、、基準電圧Ｖｒｅｆを出力す
るための出力端子ＯＵＴからなる。
ダイオードＤＩを流れる電流１ａは
ゴゴ
１−＋＝Ｉｓ （８Ｋ” −１） ””
（１）ここで、Ｉｓ：ダイオードＤ１の逆方向飽和電流
Ｔ：湿温 度Ｋ：定数 で表わされる。
（１）ここで、Ｉｓ：ダイオードＤ１の逆方向飽和電流
Ｔ：湿温 度Ｋ：定数 で表わされる。
式（１）の両辺の対数をとって変形すると、基準電圧Ｖ
ｒｅｆは で表わされる。
ｒｅｆは で表わされる。
また、ダイオードＤ１を流れる電流Ｉｄは抵抗Ｒ，と電
源電圧すを使用して、 で表わされる。
源電圧すを使用して、 で表わされる。
式（３）を式（２）に代入すると、基準電圧Ｖｒｅｆは
で表わされる。
で表わされる。
考えると、基準電圧Ｖｒｅｆの変化より電源電圧すの変
化が大きいと考えられる。従って、右辺ｌｏｇ内の基準
電圧Ｖｒｅｆは定数に置き換えて考えることが可能で、
これをＱ、８Ｖ （通常Ｏ，ＳＶ付近の電圧が生じるた
め）とすると、基準電圧Ｖｒｅｆの絶対値は温度Ｔ、電
源電圧ｂ、逆方向飽和電流Ｉｓ、負荷抵抗Ｒ１にそれぞ
れ独立に依存することがわかる。この中で最も影響が大
きいのは温度Ｔで、これを一定にしても電源電圧すは２
〜３倍の変化、逆方向飽和電流Ｉｓは５〜６倍、負荷抵
抗Ｒ，も高抵抗をＩＣ内に作った場合２〜３倍の変化が
考えられる。
化が大きいと考えられる。従って、右辺ｌｏｇ内の基準
電圧Ｖｒｅｆは定数に置き換えて考えることが可能で、
これをＱ、８Ｖ （通常Ｏ，ＳＶ付近の電圧が生じるた
め）とすると、基準電圧Ｖｒｅｆの絶対値は温度Ｔ、電
源電圧ｂ、逆方向飽和電流Ｉｓ、負荷抵抗Ｒ１にそれぞ
れ独立に依存することがわかる。この中で最も影響が大
きいのは温度Ｔで、これを一定にしても電源電圧すは２
〜３倍の変化、逆方向飽和電流Ｉｓは５〜６倍、負荷抵
抗Ｒ，も高抵抗をＩＣ内に作った場合２〜３倍の変化が
考えられる。
ここで、逆方向飽和電流Ｉｓは
で表わされる。Ａは面積係数で１０４’とするとＡ＝
ＩＸ ｔｏ−’ ａｍ、 ｑ ＝ １．８ Ｘ １
Ｏ−Ｉ９Ｇａｕｌ、口ｎはおよそｔｏ ａｍ’／ｓｅｃ
、 Ｌｎは約１０＝ 、Ｐｐは１０” ／ｃｍ３程度で
あり、この場合ｌは１０”／ａｍコとなりＤｐＫＤｎ、
Ｌｐ２Ｌｎであるため式（５）の括弧内左側の項Ｏｐ／
Ｌｐｎｎは無視することができる。ｎｌはシリコンの場
合１．４Ｘ１０”／ｃｍ３を考えれば良く、典型的な値
として［Ｓ−３ＸＩＯ−１７図ｍｐである。製造上変動
が考えられるのはＰｐのみ考えれば良く、逆方向飽和電
流ＩｓはＰｐ、つまりＰウェル濃度に逆比例することが
判る。
ＩＸ ｔｏ−’ ａｍ、 ｑ ＝ １．８ Ｘ １
Ｏ−Ｉ９Ｇａｕｌ、口ｎはおよそｔｏ ａｍ’／ｓｅｃ
、 Ｌｎは約１０＝ 、Ｐｐは１０” ／ｃｍ３程度で
あり、この場合ｌは１０”／ａｍコとなりＤｐＫＤｎ、
Ｌｐ２Ｌｎであるため式（５）の括弧内左側の項Ｏｐ／
Ｌｐｎｎは無視することができる。ｎｌはシリコンの場
合１．４Ｘ１０”／ｃｍ３を考えれば良く、典型的な値
として［Ｓ−３ＸＩＯ−１７図ｍｐである。製造上変動
が考えられるのはＰｐのみ考えれば良く、逆方向飽和電
流ＩｓはＰｐ、つまりＰウェル濃度に逆比例することが
判る。
以上の電源電圧ｈ、逆方向飽和電流■ｓ、抵抗Ｒ１の変
化分を式（４）に入れて基準電圧Ｖｒｅｆの変動幅を算
出するとおよそ±ｌθ％となる。この値は基準電圧源と
して使用するには不適当で、実際には抵抗Ｒ，を定電流
源とし電源電圧すの影響を少なくして使用している。Ｉ
Ｃに内蔵することを考えた場合定電流源はディプレッシ
ョントランジスタを使用するのが最も確実な方法である
が、この場合ディプレッショントランジスタの閾値のバ
ラツキを考慮しなければならず結果として変動幅も大き
くは改善されない。
化分を式（４）に入れて基準電圧Ｖｒｅｆの変動幅を算
出するとおよそ±ｌθ％となる。この値は基準電圧源と
して使用するには不適当で、実際には抵抗Ｒ，を定電流
源とし電源電圧すの影響を少なくして使用している。Ｉ
Ｃに内蔵することを考えた場合定電流源はディプレッシ
ョントランジスタを使用するのが最も確実な方法である
が、この場合ディプレッショントランジスタの閾値のバ
ラツキを考慮しなければならず結果として変動幅も大き
くは改善されない。
未発明の目的は、温度以外（電源電圧、逆方向飽和電流
等）による変動幅が大幅に改善された基準電圧源を提供
することである。
等）による変動幅が大幅に改善された基準電圧源を提供
することである。
［問題点を解決するための手段１
本発明の基準電圧源は、半導体基板に設けられ、該基板
と同電位で反対導電型の第１の領域と、前記第１の領域
内に形成され、前記第１の領域と反対導電型の第２の領
域と、前記第２の領域と接続された、電流ミラー回路を
使用した電流源を内部に有し、前記第１の領域と同導電
型の第３の領域と、一端が前記電流ミラー回路の基準源
と接続され、他端が前記基板と同電位で、前記第３の領
域内に作られたトランジスタと同導電型の負荷回路とを
備えてなる。
と同電位で反対導電型の第１の領域と、前記第１の領域
内に形成され、前記第１の領域と反対導電型の第２の領
域と、前記第２の領域と接続された、電流ミラー回路を
使用した電流源を内部に有し、前記第１の領域と同導電
型の第３の領域と、一端が前記電流ミラー回路の基準源
と接続され、他端が前記基板と同電位で、前記第３の領
域内に作られたトランジスタと同導電型の負荷回路とを
備えてなる。
［実施例］
未発明の実施例について図面を参照して説明する。
第１図は本発明による基準電圧源の一実施例の回路図で
ある。
ある。
未実施例の基ａ電圧源は、負荷抵抗Ｒ２、Ｎ型ＭＯＳト
ランジスタＴｒ１． Ｔｒ２ 、Ｐウニル内に形成され
たダイオードＤ２、出力端子ＯＵＴからなる。ダイオー
ドＤ２に対する電流＋Ｄの式は（１）式と同１；である
から、 （２）式から 次に、負荷抵抗Ｒ２に対しては、 （７）式を （８）式に代入して ここで、電圧ＶｓはＮ型ＭＯＳ）ランジスタＴｒ１の閾
値７ｔｈに依存し、Ｐウェル濃度が増せば閾値Ｖｔｈは
大きくなるｆ、 メ（Ｖｏ −Ｖｓ ） ｌｔ小す＜、
逆ニＰウェル儂度が減れば（Ｖｏ−Ｖｓ）は大きくなり
。
ランジスタＴｒ１． Ｔｒ２ 、Ｐウニル内に形成され
たダイオードＤ２、出力端子ＯＵＴからなる。ダイオー
ドＤ２に対する電流＋Ｄの式は（１）式と同１；である
から、 （２）式から 次に、負荷抵抗Ｒ２に対しては、 （７）式を （８）式に代入して ここで、電圧ＶｓはＮ型ＭＯＳ）ランジスタＴｒ１の閾
値７ｔｈに依存し、Ｐウェル濃度が増せば閾値Ｖｔｈは
大きくなるｆ、 メ（Ｖｏ −Ｖｓ ） ｌｔ小す＜、
逆ニＰウェル儂度が減れば（Ｖｏ−Ｖｓ）は大きくなり
。
逆方向飽和電流Ｉｓの変化を打ち消すことができる。
第２．８３図は本発明の他の実施例で、第１図の負荷抵
抗Ｒ２の代りにディプレッション型に０ＳＦＥＴＲ３、
Ｒａをそれぞれ使用したもので、電圧ＶＳか太きくなる
程バンクゲートバイアスが加わることになるからＰウェ
ル濠度が増せばＭＯＳＦＥＴ Ｒ３，Ｒ４の抵抗値はよ
り大きくなり、逆にＰウェル濃度が減れば小さくなるこ
とからこれも逆方向飽和電流Ｉｇの変動を打ち消す方向
に（動くことがわかる。
抗Ｒ２の代りにディプレッション型に０ＳＦＥＴＲ３、
Ｒａをそれぞれ使用したもので、電圧ＶＳか太きくなる
程バンクゲートバイアスが加わることになるからＰウェ
ル濠度が増せばＭＯＳＦＥＴ Ｒ３，Ｒ４の抵抗値はよ
り大きくなり、逆にＰウェル濃度が減れば小さくなるこ
とからこれも逆方向飽和電流Ｉｇの変動を打ち消す方向
に（動くことがわかる。
電源電圧すの変動に対してもディプレッション型ＭＯＳ
ＦＥＴを使用することが効果的であることがわかってい
るが、今度はディプレッションを作る工程を新たな変動
分として考えに入れなければならないが、それでもバッ
クゲートバイアスが加わることにより逆方向飽和電流Ｉ
ｓに対する打消し効果が大きく実験値で比較するとＩｓ
の変動幅が展〜局になったように見え、この結果プロセ
ス変動に対して発生電圧Ｖｒｅｆのバラツキを極めて低
く抑えることができる。なお、電源の変動も加えた場合
の発生電圧Ｖｒｅｆのバラツキは±３ｚ〜４ｚの範囲に
なることが実験で確かめられている。
ＦＥＴを使用することが効果的であることがわかってい
るが、今度はディプレッションを作る工程を新たな変動
分として考えに入れなければならないが、それでもバッ
クゲートバイアスが加わることにより逆方向飽和電流Ｉ
ｓに対する打消し効果が大きく実験値で比較するとＩｓ
の変動幅が展〜局になったように見え、この結果プロセ
ス変動に対して発生電圧Ｖｒｅｆのバラツキを極めて低
く抑えることができる。なお、電源の変動も加えた場合
の発生電圧Ｖｒｅｆのバラツキは±３ｚ〜４ｚの範囲に
なることが実験で確かめられている。
本実施例はＰウェル型Ｃ−ＭＯＳの場合であるが、Ｎウ
ェル型Ｃ−ＭＯＳの場合電位関係が変わるだけで同様な
説明が成り立つ。
ェル型Ｃ−ＭＯＳの場合電位関係が変わるだけで同様な
説明が成り立つ。
［発明の効果］
本発明は以上説明したように、第２の領域と接続された
、電流ミラー回路を使用した電流源を内部に有し、第１
の領域と同導電型の第３の領域と、一端が前記電流ミラ
ー回路の基準源と接続され、他端が基板と同電位で、第
３の領域内に作られたトランジスタと同導電型の負荷回
路とを備えたので、温度以下の電源電圧、逆方向飽和電
流等による変動幅が大幅に改善された基準電圧が得られ
る。また、本発明は、複雑なプロセスを使用しないで通
常のＣ−ＭＯ３製造プロセスで容易に実現できる利点も
合せてもつ。
、電流ミラー回路を使用した電流源を内部に有し、第１
の領域と同導電型の第３の領域と、一端が前記電流ミラ
ー回路の基準源と接続され、他端が基板と同電位で、第
３の領域内に作られたトランジスタと同導電型の負荷回
路とを備えたので、温度以下の電源電圧、逆方向飽和電
流等による変動幅が大幅に改善された基準電圧が得られ
る。また、本発明は、複雑なプロセスを使用しないで通
常のＣ−ＭＯ３製造プロセスで容易に実現できる利点も
合せてもつ。
第１図は本発明による基準電圧源の一実施例の回路図、
第２図、第３図は他の実施例の回路図。 第４図は従来例の回路図である。 Ｔｒｌ 、 Ｔｒ２ ： Ｎ型トランジスタ、Ｄ２：
ダイオード、 Ｒ２：負荷抵抗。 Ｒ，、Ｒ４： ＭＯＳＦＥＴ、 ＯＵＴ ：出力端子
、ＶＤ：電源電圧、Ｖｒｅｆ ：基準電圧・第２図 −Ｖｏ −Ｖ。 −Ｖ。 第４図
第２図、第３図は他の実施例の回路図。 第４図は従来例の回路図である。 Ｔｒｌ 、 Ｔｒ２ ： Ｎ型トランジスタ、Ｄ２：
ダイオード、 Ｒ２：負荷抵抗。 Ｒ，、Ｒ４： ＭＯＳＦＥＴ、 ＯＵＴ ：出力端子
、ＶＤ：電源電圧、Ｖｒｅｆ ：基準電圧・第２図 −Ｖｏ −Ｖ。 −Ｖ。 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板に設けられ、該基板と同電位で反対導電型の
第１の領域と、 前記第１の領域内に形成され、前記第１の領域と反対導
電型の第２の領域と、 前記第２の領域と接続された、電流ミラー回路を使用し
た電流源を内部に有し、前記第１の領域と同導電型の第
３の領域と、 一端が前記電流ミラー回路の基準源と接続され、他端が
前記基板と同電位で、前記第３の領域内に作られたトラ
ンジスタと同導電型の負荷回路とを備えてなることを特
徴とする基準電圧源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59256080A JPH0810415B2 (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 基準電圧源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59256080A JPH0810415B2 (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 基準電圧源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61133423A true JPS61133423A (ja) | 1986-06-20 |
| JPH0810415B2 JPH0810415B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=17287610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59256080A Expired - Lifetime JPH0810415B2 (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 基準電圧源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810415B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05189071A (ja) * | 1990-10-29 | 1993-07-30 | Eurosil Electron Gmbh | 電流源回路 |
| WO2003029910A3 (de) * | 2001-09-24 | 2003-12-04 | Atmel Germany Gmbh | Verfahren zur erzeugung einer ausgangsspannung |
| CN103853229A (zh) * | 2012-12-05 | 2014-06-11 | 艾尔瓦特集成电路科技（天津）有限公司 | 基准电压发生器和相应的集成电路 |
| CN103926965A (zh) * | 2013-01-16 | 2014-07-16 | 上海华虹集成电路有限责任公司 | 自偏置恒流稳压电路 |
| CN105159377A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-12-16 | 电子科技大学 | 一种低功耗的电源调节电路 |
| CN116225116A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-06-06 | 北京士模微电子有限责任公司 | 一种新型电压预调整电路 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS562017A (en) * | 1979-06-19 | 1981-01-10 | Toshiba Corp | Constant electric current circuit |
| JPS58132816A (ja) * | 1982-02-02 | 1983-08-08 | Nec Corp | 電気回路 |
-
1984
- 1984-12-04 JP JP59256080A patent/JPH0810415B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS562017A (en) * | 1979-06-19 | 1981-01-10 | Toshiba Corp | Constant electric current circuit |
| JPS58132816A (ja) * | 1982-02-02 | 1983-08-08 | Nec Corp | 電気回路 |
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| JPH05189071A (ja) * | 1990-10-29 | 1993-07-30 | Eurosil Electron Gmbh | 電流源回路 |
| WO2003029910A3 (de) * | 2001-09-24 | 2003-12-04 | Atmel Germany Gmbh | Verfahren zur erzeugung einer ausgangsspannung |
| US7071672B2 (en) | 2001-09-24 | 2006-07-04 | Atmel Germany Gmbh | Method and circuit arrangement for generating an output voltage |
| CN103853229A (zh) * | 2012-12-05 | 2014-06-11 | 艾尔瓦特集成电路科技（天津）有限公司 | 基准电压发生器和相应的集成电路 |
| CN103926965A (zh) * | 2013-01-16 | 2014-07-16 | 上海华虹集成电路有限责任公司 | 自偏置恒流稳压电路 |
| CN105159377A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-12-16 | 电子科技大学 | 一种低功耗的电源调节电路 |
| CN116225116A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-06-06 | 北京士模微电子有限责任公司 | 一种新型电压预调整电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0810415B2 (ja) | 1996-01-31 |
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