[发明专利]CMOS温度传感器及温度检测方法

说明书

本发明提供一种CMOS温度传感器及温度检测方法，包括：信号采集模块，用于产生偏置电流、与温度有关的第一电压及与温度有关的第二电压；模数转换模块，基于所述偏置电流、所述与温度有关的第一电压及所述与温度有关的第二电压将采集到的温度信息转化为数字信号输出。复用信号采集模块获得偏置电流及与温度有关的第一电压及与温度有关的第二电压；基于所述与温度有关的第一电压与所述与温度有关的第二电压建立温度信息的补偿分式，分母和分子均为ΔV_BE与V_BE的线性组合，利用分母的非线性补偿分子的非线性，获得温度信息的数字信号。本发明适用于CMOS片上系统，可实现高精度温度测量，具有电路体积小、稳定性高、对器件要求低、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及CMOS片上温度检测领域，特别是涉及一种CMOS温度传感器及温度检测方法。

背景技术

温度是一个基本的物理现象，它是生产过程中应用最普通、最重要的工艺参数，无论是工农业生产，还是科学研究和国防现代化，都离不开温度测量，因此，在各种传感器中，温度传感器是应用最广泛的一种。集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是在PN结温度传感器的基础上发展起来的，具有体积小，稳定性高和价格低廉等特点。

目前，CMOS集成温度传感器的主要实现方式包括：基于MOS管的温度传感器以及基于CMOS工艺下的寄生双极型三极管(BJT)的CMOSBJT温度传感器。

常见的基于MOS管的温度特性实现温度传感器的方法有两种：1)利用处于亚阈值状态的MOS管的漏源电流具有与绝对温度成正比(PTAT)的特性来实现温度传感；由于MOS管在高温情况下，其自身的泄漏电流非常明显，使得高温下处于亚阈值状态下的MOS管的漏源电流所具有的PTAT特性受到严重影响，因此利用MOS管的亚阈值电流的PTAT特性的这种方法来实现的温度传感器的测温范围不能太宽，否则会严重影响其测温精度。2)利用强反型状态下MOS管中的载流子迁移率以及阈值电压依赖于温度这样的温度特性来实现温度传感器；这种方法的优点是温度精度很好，主要缺点在于受工艺波动的影响较大，在高性能要求时必须有大范围的微调和校准工作。

CMOS BJT温度传感器是利用CMOS工艺下的寄生双极型三极管产生正比于温度的电压特性来实现温度的检测，相比于MOS温度传感器，该结构线性度较好且工艺稳定。对高精度的温度传感器而言，希望温度传感器的温度敏感度是使用电阻比值、电流镜比值、或其他方法。现有技术中的一种方法，采用正温度系数的电流Iptat和负温度系数的电流Ibe来进行组合积分并进行转换输出高精度的温度信号；该方法需要高精度的电流镜比值，和较大的积分电容值来保证精度，高精度电流镜和大电容导致面积大，电流积分带来功耗的增加。现有技术中的另一种方法，直接利用VBE来进行转换，降低了对电流镜匹配的要求；但精度必须建立在良好的BJT特性上，不兼容主流CMOS工艺，尤其当工艺线宽越来越小，BJT特性退化严重；且需要额外偏置电流产生电路结构。

因此，如何简化电路结构、减小电路面积、兼容CMOS工艺、提高检测精度已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种CMOS温度传感器及温度检测方法，用于解决现有技术中温度传感器的电路结构复杂、电路面积大、不兼容CMOS工艺、检测精度低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种CMOS温度传感器，所述CMOS温度传感器至少包括：

信号采集模块，用于产生偏置电流、与温度有关的第一电压及与温度有关的第二电压；