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公開番号2024104354
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-05
出願番号2023008507
出願日2023-01-24
発明の名称基準電流回路
出願人エイブリック株式会社
代理人
主分類G05F 3/26 20060101AFI20240729BHJP(制御;調整)
要約【課題】温度変化に対し安定した基準電流を高精度で供給でき、面積を低減できる基準電流回路の提供。
【解決手段】基準電流回路100は、Iinに基づくIoutを供給するカレントミラー回路110と、Ioutが供給されるドレイン130Dにゲート130Gが接続され、ソース130Sが接地されているE型MOS130と、E型MOS130とゲート端子同士が接続され、Vrefを発生させるD型MOS140と、Vrefの分圧電圧Vdivを出力する分圧回路150と、Vdivに応じたIinを供給するD型MOS160とを有する。E型MOS130は、D型MOS130のチャネルの導電型及び不純物濃度が同一、かつD型MOS130とはゲート電極のフェルミレベルが異なる。分圧回路150は、D型MOS160のしきい値電圧よりも高くクロスポイントXよりも低いVdivをD型MOS160のゲート端子に出力する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ゲート端子同士が接続されているＭＯＳトランジスタ対で形成され、一方のＭＯＳトランジスタに入力された入力電流に基づく出力電流を他方のＭＯＳトランジスタから供給するカレントミラー回路と、
前記ＭＯＳトランジスタ対の前記ゲート端子の電圧に応じた基準電流を供給する出力ＭＯＳトランジスタと、
前記カレントミラー回路から前記出力電流が供給されるドレイン端子にゲート端子が接続され、ソース端子が接地されているエンハンス型ＭＯＳトランジスタと、
前記エンハンス型ＭＯＳトランジスタとゲート端子同士が接続され、前記エンハンス型ＭＯＳトランジスタのソース端子の電圧と前記第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタのソース端子の電圧との差異による基準電圧を発生させる第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタと、
前記第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタのソース端子に接続され、前記基準電圧の分圧電圧を出力する分圧回路と、
前記分圧電圧に応じた電流を前記入力電流として前記カレントミラー回路に供給する第２のデプレッション型ＭＯＳトランジスタと、
を有し、
前記エンハンス型ＭＯＳトランジスタは、前記第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタにおけるチャネルの導電型及び不純物濃度が同一であり、かつ前記第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタとはゲート電極のフェルミレベルが異なり、
前記分圧回路は、前記第２のデプレッション型ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧よりも高く、かつ前記第２のデプレッション型ＭＯＳトランジスタのゲート電圧－ドレイン電流特性が温度に依存しないクロスポイントよりも低い電圧範囲の前記分圧電圧を前記第２のデプレッション型ＭＯＳトランジスタのゲート端子に出力することを特徴とする基準電流回路。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
前記エンハンス型ＭＯＳトランジスタ及び前記第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスのチャネル長が前記第２のデプレッション型ＭＯＳトランジスタよりもそれぞれ短い、請求項１に記載の基準電流回路。
【請求項３】
前記第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタに流れる電流は、しきい値電圧よりも高く、かつ０Ｖよりも低い電圧範囲内で流れる電流であり、
前記エンハンス型ＭＯＳトランジスタに流れる電流は、前記第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタに流れる電流と同程度である、請求項２に記載の基準電流回路。
【請求項４】
前記分圧回路は、前記分圧電圧を調整可能なトリミング回路を備えている、請求項１から３のいずれかに記載の基準電流回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準電流回路に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
モバイル機器、ウェアラブル機器などは、様々な場所や気候で使用されるため、使用環境の変化に対し安定した動作が求められている。また、これらの機器は、小型化が進んでおり、搭載される半導体チップなどの部品についても小型化が求められている。
このような機器に搭載される半導体チップの多くはアナログ回路を備えており、アナログ回路には基準電流源から出力された基準電流がバイアス電流として供給される。
【０００３】
基準電流回路には、基準電圧回路が発生した基準電圧を、精度の良い抵抗素子により電流変換して基準電流を供給するものがある。このような基準電流回路について、安定した基準電流を供給することを目的として様々な提案がされている。
【０００４】
たとえば、周囲温度の変化に対する基準電圧の変動を抑制できる基準電圧回路についても多く提案されている。
一例として、周囲温度の変化に影響する素子の構造を共通化することにより、製造上のばらつきを低減することができる基準電圧回路が挙げられる。具体的には、フェルミレベルの異なるゲートと、同一の導電型及び同一の不純物濃度を有するチャネルと、を備えているペアトランジスタを有することにより、チャネルにおける導電係数の変化の影響を相殺する基準電圧回路が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００１－２８４４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの側面では、周囲温度の変化に対し安定した基準電流を高い精度で供給することができるとともに、レイアウト面積を低減することができる基準電流回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態における基準電流回路は、
ゲート端子同士が接続されているＭＯＳトランジスタ対で形成され、一方のＭＯＳトランジスタに入力された入力電流に基づく出力電流を他方のＭＯＳトランジスタから供給するカレントミラー回路と、
前記ＭＯＳトランジスタ対の前記ゲート端子の電圧に応じた基準電流を供給する出力ＭＯＳトランジスタと、
前記カレントミラー回路から前記出力電流が供給されるドレイン端子にゲート端子が接続され、ソース端子が接地されているエンハンス型ＭＯＳトランジスタと、
前記エンハンス型ＭＯＳトランジスタとゲート端子同士が接続され、前記エンハンス型ＭＯＳトランジスタのソース端子の電圧と前記第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタのソース端子の電圧との差異による基準電圧を発生させる第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタと、
前記第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタのソース端子に接続され、前記基準電圧の分圧電圧を出力する分圧回路と、
前記分圧電圧に応じた電流を前記入力電流として前記カレントミラー回路に供給する第２のデプレッション型ＭＯＳトランジスタと、
を有し、
前記エンハンス型ＭＯＳトランジスタは、前記第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタにおけるチャネルの導電型及び不純物濃度が同一であり、かつ前記第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタとはゲート電極のフェルミレベルが異なり、
前記分圧回路は、前記第２のデプレッション型ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧よりも高く、かつ前記第２のデプレッション型ＭＯＳトランジスタのゲート電圧－ドレイン電流特性が温度に依存しないクロスポイントよりも低い電圧範囲の前記分圧電圧を前記第２のデプレッション型ＭＯＳトランジスタのゲート端子に出力する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一つの側面によれば、周囲温度の変化に対し安定した基準電流を高い精度で供給することができるとともに、レイアウト面積を低減することができる基準電流回路を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本実施形態における基準電流回路を示す回路図である。
図２は、本実施形態においてペアトランジスタによる基準電圧源の動作を示す説明図である。
図３Ａは、図１で示したエンハンス型ＭＯＳトランジスタを示す概略断面図である。
図３Ｂは、図１で示した第１のデプレッション型ＭＯＳトランジスタを示す概略断面図である。
図４は、シリコンにおけるフェルミレベルの温度及び不純物濃度に対する依存性を示すバンド図である。
図５は、本実施形態における基準電圧源が発生する基準電圧の温度特性を示すグラフである。
図６は、本実施形態において定電流源として用いるデプレッション型ＭＯＳトランジスタのゲート電圧－ドレイン電流特性を示すグラフである。
図７は、本実施形態におけるデプレッション型ＭＯＳトランジスタが供給する入力電流の温度特性を示す説明図である。
図８は、図１で示した分圧回路の変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための一形態について詳細に説明する。
なお、図面においては、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
また、図面に示すＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交するものとする。Ｘ軸方向を「幅方向」、Ｙ軸方向を「奥行き方向」、Ｚ軸方向を「高さ方向」又は「厚さ方向」と称する場合がある。各膜の＋Ｚ方向側の面を「表面」又は「上面」、－Ｚ方向側の面を「裏面」又は「下面」と称する場合がある。
さらに、図面は模式的なものであり、幅、奥行き及び厚さの比率などは示したとおりではない。複数の膜若しくは層、又はこれらを構造的に組み合わせて得られる半導体素子の数量、位置、形状、構造、大きさなどは、以下に示す実施形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数量、位置、形状、構造、大きさなどにすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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