JPS6188549A - 電池寿命検出回路付半導体集積回路 - Google Patents

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】 〔Ｌψ、４上の利用分野〕 本発明は、電池寿命検出回路（以下ＢＩＪｕ路と略す）
を内蔵する半導体集積回路（以下ＩＣと略す）Ｋ関し、
特にＢＤ回路の温度特性の改善に関するものである。

〔従来の技術〕

電子時計用ＩＣなどに内蔵されるＢＤ回路においては、
〜１０３抵抗と′４圧依存性のない抵抗との直列接続を
用いて、電池電圧の低下を検出する方式のものが公知で
ある。かかるＢＤ回路の一例を第２図に示す。８２図に
おいて、１１は電圧依存性のない抵抗、１２は１ｌｉｌ
　Ｕ　Ｓ抵抗、１６はｐチャネルへ１すＳトランジスタ
、および１４はｎチャネルＭ　ＯＳ　トランジスタであ
る。１６と１４はコンプリメンタリ−Ｍ　（Ｊ　Ｓ　構
成であり、入力レベルがある境界値よりＨｉｇｈである
とき、センス信号出力はＬｏｗとなり、入力レベルが該
境界値よりＬＯ〜Ｖであるとき、センス信号出力はＨｉ
ｇｈとなる。

〜１０Ｓ抵抗σ−へ抵抗値は電圧が低い程高くなるから
、第２図において、電池電圧が正常なるとき、１１と１
２による分圧が、１６と１４の入力として、前記境界値
よりわずかしτＬｕ〜Ｖであると判別されるように、１
１と１２の抵抗値を設定しておけば、電池電圧が低下し
てきたときに、１６と１４のセンス出力信号を反転させ
ることができる。これが第２図のＢＤ回路における電池
寿痛検出の動作原理である。

１１と１２を電流が流れるのは、サンプリング信号とし
てｌ−１−１ｉが入力さ几ている時間だけであるが、１
１と１２の抵抗値が低いと、かかる電流が大きくなるた
め、ＢＤ回路で消費される電力が太き（なってしまう。

そこで通常は、１１と１２の抵抗は数１００にΩ程度に
設定されろことが多い。実用的に許容できる大きさの範
囲でかがる抵抗を実現しようとすれば、１１の抵抗のシ
ート抵抗は１〜２に０７７口以上にせざるを得ない。そ
のため従来は、１１の抵抗をＰウェル抵抗やポリシリコ
ン抵抗で実現してし・た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、−２０〜＋８０℃のいわゆる常用温度に
おいて、Ｍ　（Ｊ　Ｓ抵抗の温度係数が０２〜０３％／
’ｄｅｇであるのに対し、Ｐウェル抵抗は約０７％／（
ｌｅｇであり、ポリシリコン抵抗は−６〜−０１％／ｄ
ｅｇであるので、これらで１．′４成したＢＤ回路は、
混池寿品検出ｉ１ｊ圧が温度によって変化してしまうと
し・５問題があった。

そこで本発明の目的は、温度依存性のない１３１）回路
を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の第１の特徴は、第２１ｙ、ｌにおける１１の抵
抗として、ＭＯ３抵抗とほぼ等しく・温度係数を有する
拡散抵抗を用いることである。１１と１２の温度係数が
等しければ、ＢＤ回路σ）温度依存性がなくなることは
明白である。１１の抵抗として拡散抵抗を用℃・る理由
は、ＩＣの構成要素のなかで、０２〜０３％／ｄｅｇな
ろ温度係数を実現することが、最も容易であるからであ
る。

本発明の紀２の特徴は、かかる拡散抵抗の表面不純物濃
度をｌＸｌ０１８ｃ＋ｎ〜３以上とすることである。そ
の理由は以下の通りである。

常用温度においては、ドナーやアクセプタは完全電離し
ており、キャリアのｌ４１隻変化はな−・。したがって
、拡散抵抗の濃度変化は移動度の温度変化である。移ｑ
ｈ度は、結晶欠陥などの条件を同じとすれば、電離した
ドナーやアクセプタの餉、界によるキャリアの散乱と、
格子振動によるキャリアの散乱とで決まる。このうち格
子振動による散乱断面積は、格子振動の大ぎさにそのま
ま依存するから、温度依存性が極めて大きい。これに対
し、不純物による電界は非常に広範囲に及ぶから、散乱
断面積が非常に大きく、格子振動による散乱断面積の増
加分は無視できる。つまり不純物によるキャリアの散乱
は、はとんど温度に依存しない。

したがって、拡散抵抗の不純物濃度が高（・程、移動間
の温度変化は小さい。Ｉ　Ｘ　１０′８の−３の不純物
濃度において、移動度の温度係数は約−０，５％／　ｄ
ｅｇである。したがって、かかるＩｒ）度の拡散抵抗の
温度係数は、約＋０５％／ｄｅｇ″Ｃ−ある。

へ４０５抵抗の温度係数が０．２〜０．３　％　／　ｄ
ｅｇであるから、拡散抵抗の温度係数を、これと等しい
か近い値にするためには、不純物の表面濃度は少なくと
もｌ　Ｘ　１０１′ｃｒａ−３以上でなければならない
。

これが第２の特徴の理由である。

本発明の第３の特徴１よ、第２図における１１の拡散抵
抗の拡散深さを、１ｔｔｍ以下に１−ることである。そ
の理由は以下の通りである。

前記の如く、１１の抵抗のシート抵抗は、１〜２にΩ１
つ以上にせざるを得ない。不純物の表面濃度がｌ　Ｘ　
］　０１８ｃｒｎ−”のとぎ、拡散深さがＩ、　Ｉｒ　
２の拡散抵抗のノート抵抗は１〜２にΩ、／コである。

したがって、表面濃度がＩ　Ｘ　１０′６儂−３以上で
、かつノート抵抗が１〜２にΩ／り以上である拡１：ｊ
ｌ抵抗を実現するためには、拡散深さは１μｍ以下でな
ければならない。これが第３の特徴の埋山である。

〔実施例〕

以下本発明の実施１ＦＩＩを図面に塙づいて１ｆ１・述
忙る。

第１図は、本発明による拡散抵抗と、ｎチャネルλＩＯ
５抵抗との温度変化率を比４・又したグラフであり、２
０゛Ｃにおける抵抗値に対し、各温度で何゛Ｃの抵抗値
の増減があるかを示ｌ、たものである。第１図において
、２１．２２はそれぞれ拡（１を抵抗′。

よ３＼Ｉｓ砥抗の温度′変化；（、−である。拡散抵抗
は、１０”’　Ｃｍ　３（ハ１１形括阪上に形成したＰ
形拡散抵抗で、表面“″度：ｉ約３　Ｘ　ｌ　Ｏ”　ｃ
ｍ　”であり、拡散深さは約０．２５　ｔｌｍである。

第２図より明らかなように、本発明を実用すれば、温度
係数がＳｌ　（Ｊ　Ｓ抵抗とほぼ等し）、拡１１ケ抵抗
を得ろことができる。

２１３図は、本発明なりＤ回路に応用した場合の′１１
℃也寿命検出電圧の温度特性を示す。常用温度範囲で検
出電圧はほぼ一定で、±６　ｍ　Ｖ以内になっている。

〔尼明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明によればＢ　Ｉ）
回路の温度依存性をなくすことが可能となり、テを子時
計用ＩＣなどへ応用すれば、その効果は甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の拡散抵抗とｋｌ　ＯＳ抵抗の温度変化
率０）グラフ、第２図は従来及び本発明を説明するＢＤ
回路の回路図、第３図は本発明のＢＤ回洛の電池寿命検
出電圧の温度特性を示すグラフである。 １１・・温度依存性のな（抵抗、 １２・・・・Ｎ４０　Ｓ抵抗、 １６・・−・　ｐチャネルＭＯＳトランジスタ、１４・
・・ｎチャネルＮｌ０３）ランジスタ、２１・・・・本
発明による拡散抵抗の温度変化率、２２・・・・・０チ
ヤネルへ１０５抵抗の温度変化率。 特許出願人　ンチズン時計株式会社 第１図 ンＨ度　（０Ｃ） ２１　　’　　私で９４代オルのノ■麦遺り弊２２：　
　ｎ子ｆｆＪネルＭＯＳ垢ｊルの眉げＬ変イじ弊第２図 ン且度　（°Ｃ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電池寿命検出回路を内蔵した半導体集積回路にお
   いて、該電池寿命検出回路の構成要素として、温度係数
   のほぼ等しい拡散抵抗とＭＯＳ抵抗との直列接続を有す
   ることを特徴とする電池寿命検出回路付半導体集積回路
   。
2. （２）温度係数がＭＯＳ抵抗とほぼ等しい拡散抵抗は、
   表面不純物濃度が１×１０＾１＾８ｃｍ＾−＾３以上で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電池
   寿命検出回路付半導体集積回路。
3. （３）温度係数がＭＯＳ抵抗とほぼ等しい拡散抵抗は、
   拡散深さが１μｍ以下であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電池寿命検出回路付半導体集積回路
   。