[发明专利]一种基于MOS管的温度传感器

说明书

一种基于MOS管的温度传感器，正温度系数电压产生模块中第一PMOS管的栅极连接第二PMOS管的源极和第二电阻的一端，其源极连接第二电阻的另一端并连接电源电压，其漏极连接第二PMOS管的栅极和第一NMOS管的漏极；负温度系数电压产生模块中第二NMOS管的栅极连接第一NMOS管的源极和第一电阻的一端，其源极连接第一电阻的另一端并接地，其漏极连接第一NMOS管的栅极和第二PMOS管的漏极，调节四个MOS管的宽长比，令流经第二NMOS管和第一PMOS管的电流相等，第二NMOS管的漏极输出负温度系数电压，第一PMOS管的漏极输出正温度系数电压；输出模块将正温度系数电压减去负温度系数电压的差值信号作为温度传感器的输出信号，增大了输出信号随温度变化的摆幅，提高了温度传感器的灵敏度。

技术领域

本发明属于模拟集成电路技术领域，涉及集成电路中温度传感器，具体为一种基于MOS管的低功耗温度传感器电路。

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遍、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，都离不开温度测量及温度传感器。随着集成电路技术的快速发展，温度传感器广泛应用在医疗、环境监测、电路和系统控制和无线物联网平台。对功耗低、芯片面积小、灵敏度高的温度传感器有较大需求，温度传感器集成化成为一个重要的趋势。

随着半导体技术不断的发展，半导体器件的尺寸越来越小，芯片上晶体管密度的提高，芯片功耗随之加大。但是功耗变大后带来以下问题，芯片的温度过热，从而造成速度变慢和热稳定性影响，严重甚至会导致芯片烧毁。为了消除电子元器件性能在不同温度下的漂移，在各种电子产品中都会内嵌温度传感器。

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晶体管(BJT)的CMOS BJT温度传感器。相较基于MOS BJT温度传感器，基于MOS管的温度传感器中的MOS管有较低电源电压、较小的功耗，因此基于MOS管的温度传感器被广泛应用。但现有的基于MOS管的温度传感器往往只采集一个与温度相关的电压并从中获取温度的变化，较难提高其灵敏度。对高精度的温度传感器而言，如何将温度传感器的灵敏度提高是本领域技术人员待解决的问题之一。

发明内容

针对上述传统温度传感器在功耗、灵敏度、芯片面积等方面存在的问题，本发明提出了一种温度传感器，基于四个MOS管和两个电阻设计了正温度系数电压产生模块和负温度系数产生模块，获得了与温度正相关的正温度系数电压和温度负相关的负温度系数电压，结构简单且电路面积小，亚阈值的MOS管也降低了功耗；再利用输出模块将正温度系数电压与负温度系数电压相减后的差值作为温度传感器的输出信号，以增大输出信号随温度变化的幅度，使得本发明的温度传感器的输出信号能够更明显反应出温度的变化，提高了温度传感器的灵敏度。

本发明的技术方案如下：

一种基于MOS管的温度传感器，包括正温度系数电压产生模块、负温度系数电压产生模块和输出模块，

所述负温度系数电压产生模块包括第一NMOS管、第二NMOS管和第一电阻，所述正温度系数电压产生模块包括第一PMOS管、第二PMOS管和第二电阻，其中第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管和第二PMOS管均工作在亚阈值区；

第二NMOS管的栅极连接第一NMOS管的源极和第一电阻的一端，其源极连接第一电阻的另一端并接地，其漏极连接第一NMOS管的栅极和第二PMOS管的漏极；第一PMOS管的栅极连接第二PMOS管的源极和第二电阻的一端，其源极连接第二电阻的另一端并连接电源电压，其漏极连接第二PMOS管的栅极和第一NMOS管的漏极；

调节第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管的宽长比，令流经第二NMOS管的电流和流经第一PMOS管的电流相等，第二NMOS管的漏极输出负温度系数电压，第一PMOS管的漏极输出正温度系数电压；