[发明专利]基准电压生成电路

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置中形成的基准电压生成电路，特别是涉及能够调整基准电压生成电路的温度特性的技术。

背景技术

基准电压生成电路作为搭载于半导体集成电路的模拟电路的基准电压供给源是必要的。图7是表示现有的基准电压生成电路的一般结构的电路图。图7所示的基准电压生成电路具备：电流密度不同的二极管D1、D2；电阻元件R1、R2、R3；PMOS晶体管MP1及运算放大器(运算放大电路)OP。二极管D1、D2的顺向电压Vd1、Vd2具有负的温度系数。另一方面，二极管D1、D2的顺向电压差具有正的温度系数。因此，通过在二极管D1的顺向电压V1上加上顺向电压差ΔV(Vd1-Vd2)，从而使得输出电压Vo没有温度依存性，例如输出约1.25V。

关于这一点，利用数学式进行说明。首先，二极管的电流方程式一般由下式表示：

Vd＝Vτ×Ln(Id/Is)

其中，Vτ＝кT/q，

k：玻耳兹曼常数；

q：电子的电荷量；

T：绝对温度；

Id：在二极管中流过的电流；

Is：二极管的饱和电流。

由图7的结构和上述的二极管的电流方程式可知，下式[1]～[5]成立。

[1]Vd1＝Vτ×Ln(Id1/Is)

[2]Vd2＝Vτ×Ln(Id2/Is)

[3]Ir3＝(Vo-Vd1)/R3

[4]Ir3＝(Vd1-Vd2)/R2

[5]Id1＝(Vo-Vd1)/R1

因此，基准电压生成电路的输出电压Vo表示为下式。

Vo＝Vd1+(R3/R2)×Vτ×Ln(Id1/Id2)        …(11)

关于该式(11)，第1项具有负的温度系数，第2项根据([1]-[2])可知具有正的温度系数。因此，理想情况下没有温度依存性，输出约1.25V。

但是，实际上因器件的扩散偏差等，会使温度梯度也具有偏差。因此，提出了例如图8所示的尽可能与温度无关的基准电压生成电路(参照专利文献1)。

在图8的结构中，双极性晶体管T1、T2的集电极被共同连接于供给电压源的端子VDD，基极被共同连接于基准电位的端子GND。晶体管T1的发射极经由电阻R1而与晶体管M1的漏极连接，晶体管T2的发射极经由串联电阻R3、R2而与晶体管M2的漏极连接。成为电流源的晶体管M1、M2的源极与供给电压源的端子VSS连接。运算放大器OP的反相输入端连接在电阻R1与晶体管T1的发射极之间的节点，非反相输入端连接在电阻R2、R3之间的节点，输出端连接在晶体管M1、M2的栅极。并且，电阻R2与晶体管M2的漏极之间的节点连接在输出端子VREF。

这里，若利用晶体管T1、T2的发射极电流IE1、IE2，则输出端子VREF的电压为下式。

-VREF＝VBE1+R2/R3×(κT/q)×Ln(IE1/IE2)    …(12)

其中，VBE1是晶体管T1的基极与发射极之间的电压。

因为以基准电位GND为基准，所以输出电压VREF具有负的极性。在上式(12)中，第1项具有负的温度系数，第2项具有正的温度系数。这里，可知第2项的电压依赖于电阻比R2/R3及电流比IE1/IE2。因此，通过变更电流比IE1/IE2来补偿温度系数。

并且，在图8的结构中，用于调整电流比IE1/IE2的电流调整装置与晶体管M1并联地设置。晶体管M3～M8构成了电流源。晶体管M9～M12构成了晶体管开关，通过控制输入端子SE1～SE4的电位来控制导通截止。通过电流调整装置可增大或减少电流IE1，由此调整电流比IE1/IE2，从而补偿温度系数。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特开昭62-79515号公报

发明内容

(发明要解决的课题)

在图8的电路结构中，通过调整双极性晶体管的发射极电流，从而可进行用于温度系数补偿的调整。但是，双极性晶体管的发射极电流是经由电阻流动的。为此，通过调整发射极电流，会使得在该电阻产生的电压增减，相应地发射极电流的调整幅度受到限制。其结果，温度梯度的调整幅度被限定。

本发明的目的在于提供一种在利用了二极管的基准电压生成电路中能够更自由地调整其温度特性的结构。

(用于解决课题的手段)