JP3186107B2 - Insulated gate field effect transistor - Google Patents
Insulated gate field effect transistorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ドレイン電流が基板の
温度変動の影響を受けることのない絶縁ゲート型電界効
果トランジスタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulated gate field effect transistor in which a drain current is not affected by a temperature fluctuation of a substrate.
【0002】[0002]
【従来技術】絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲー
ト電圧VG とドレイン電流ID との関係を示した〔VG
−(ID)1/2〕 特性曲線において、ZTC点(Zero Te
mpera-ture Coeffcient Point)とは温度変化に対し
て曲線が一点で交わる点をいう。このZTC点において
は、ゲート電圧VG (ZTC)又はドレイン電流I
D (ZTC)と表す。即ち、ゲート電圧VG (ZTC)
におけるドレイン電流ID (ZTC)には温度依存性が
ない。従って、絶縁ゲート型電界効果トランジスタの動
作点にZTC点を用いれば温度変化の影響を小さくする
ことができる。BACKGROUND OF THE INVENTION showing the relationship between the gate voltage V G and the drain current I D of the insulated gate field effect transistor [V G
− ( ID ) 1/2 ] In the characteristic curve, the ZTC point (Zero Te
The term “mpera-ture Coeffcient Point” refers to a point where a curve intersects a point at a temperature change. At this point ZTC, the gate voltage V G (ZTC) or the drain current I
D (ZTC). That is, the gate voltage V G (ZTC)
Has no temperature dependency in the drain current I D (ZTC). Therefore, if the ZTC point is used as the operating point of the insulated gate field effect transistor, the influence of a temperature change can be reduced.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ZTC
点は半導体製造のプロセス条件(不純物濃度、ゲート酸
化膜厚など)により一意的に決まる点である。図11に
CMOSインバータと負荷容量とから成るディジタル回
路の基本形を示す。尚、図11(a) は負荷容量Cの充電
状態、図11(b) は負荷容量Cの放電状態を示してい
る。ディジタル回路の動作スピードは、負荷容量Cの充
放電時間によって決まる。B点の電位はQ=CVにより
表される。その時間変化はdQ/dt=C(dV/dt)とな
る(尚、負荷容量Cは時間に対してほぼ一定であるとす
る)。絶縁ゲート型電界効果トランジスタの電流駆動能
力(ドレイン電流ID )は、基板の温度上昇と共に低下
する(図10参照)。これは、上式dQ/dt=C(dV/
dt)においてdQ/dtが減少することに等しく、充放電
時間が長くなるように作用する。そして、ディジタル回
路の動作スピードが低下する。ここで、入力電圧V
in(ゲート電圧VG )がZTC点であれば、温度が上昇
しても絶縁ゲート型電界効果トランジスタの電流駆動能
力(ドレイン電流ID )はあまり変化しない。ディジタ
ル回路の内部では、一般的に、インバータの入力電圧V
inは電源電圧VDDと接地電位0Vとになる。従って、こ
のようなディジタル回路の動作スピードが低下しないよ
うに制御するためには、上記電源電圧VDDにZTC点付
近の電圧を用いれば良いことになる。しかし、通常のZ
TC点におけるゲート電圧VG は1〜2Vと小さいた
め、これを電源電圧VDDに用いるのは実用的ではなかっ
た。図12はアナログ回路であるCMOSオペアンプの
電気的構成を示した回路図である。Vbiasは固定バイア
スである。このVbiasにZTC点の電圧を用いることに
より、温度特性の優れたオペアンプが得られる。ところ
が、前述したように、ZTC点はプロセス条件により一
意的に決まる。従って、ZTC点が半導体製造のプロセ
ス条件により設計値からズレた場合、従来、その調整方
法はなかった。However, the above ZTC
The point is a point uniquely determined by the process conditions of semiconductor manufacturing (impurity concentration, gate oxide film thickness, etc.). FIG. 11 shows a basic form of a digital circuit including a CMOS inverter and a load capacitance. FIG. 11A shows the state of charge of the load capacitance C, and FIG. 11B shows the state of discharge of the load capacitance C. The operation speed of the digital circuit is determined by the charging and discharging time of the load capacitance C. The potential at point B is represented by Q = CV. The time change is dQ / dt = C (dV / dt) (note that the load capacity C is assumed to be substantially constant with time). The current driving capability (drain current ID ) of the insulated gate field effect transistor decreases as the temperature of the substrate increases (see FIG. 10). This is because the above equation dQ / dt = C (dV /
In dt), dQ / dt is equal to a decrease, and the charge / discharge time is lengthened. Then, the operation speed of the digital circuit decreases. Here, the input voltage V
If in (gate voltage V G ) is at the ZTC point, the current driving capability (drain current I D ) of the insulated gate field effect transistor does not change much even if the temperature rises. In general, the input voltage V of the inverter is inside the digital circuit.
in becomes the power supply voltage V DD and the ground potential 0 V. Therefore, in order to control the operation speed of such a digital circuit so as not to decrease, a voltage near the ZTC point may be used as the power supply voltage VDD . But the usual Z
Since the gate voltage V G at the TC point is as small as 1 to 2 V, which used to supply voltage V DD is not practical. FIG. 12 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a CMOS operational amplifier which is an analog circuit. V bias is a fixed bias. By using the voltage at the ZTC point for V bias , an operational amplifier having excellent temperature characteristics can be obtained. However, as described above, the ZTC point is uniquely determined by the process conditions. Therefore, when the ZTC point deviates from the design value due to the semiconductor manufacturing process conditions, there has been no method of adjusting the ZTC point.
【0004】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、半導体製
造のプロセス条件により一意的に決まっていたZTC点
を、閾値電圧VT を制御してZTC点におけるゲート電
圧を大きくなる方向にした絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタを提供することである。[0004] The present invention has been made to solve the above problems, it is an object of the ZTC point that was uniquely determined by the process conditions of the semiconductor manufacturing, the threshold voltage V T It is an object of the present invention to provide an insulated gate field effect transistor in which the gate voltage at the ZTC point is controlled to increase.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタに
おいて、温度依存性の異なる複数のトリミング可能な抵
抗を用いたバイアス回路を付加することにより、基板の
温度変動に伴って基板電位を変化させることで、ZTC
点の位置をゲート電圧及びゲート電流の大きい側へシフ
トさせることを特徴とする。また、絶縁ゲート型電界効
果トランジスタにおいて、温度依存性の異なる複数のト
リミング可能な抵抗を用いたバイアス回路を付加するこ
とにより、基板の温度変動に伴って基板電位を変化させ
ることを可能とするとともに、製造後のトリミング可能
な抵抗の調整によりZTC点の位置の制御を可能とした
ことを特徴とする。According to an embodiment of the present invention, there is provided an insulated gate field effect transistor having a plurality of trimming resistors having different temperature dependencies.
By adding a bias circuit using a resistance , the substrate potential is changed in accordance with the temperature change of the substrate.
Shift the position of the point to the side with higher gate voltage and gate current.
Characterized in that to bets. Insulated gate field effect
In transistors, multiple transistors with different temperature dependencies
Adding a bias circuit using rimmable resistors
Changes the substrate potential in accordance with the substrate temperature fluctuation.
And trimming after manufacturing
Control of the position of the ZTC point by adjusting the resistance
It is characterized by the following .
【0006】[0006]
【作用及び効果】nチャンネルタイプの絶縁ゲート型電
界効果トランジスタの場合には、基板電位が、付加され
た温度依存性の異なる複数のトリミング可能な抵抗を用
いたバイアス回路により、基板の温度上昇に伴って上昇
される。又、pチャンネルタイプの絶縁ゲート型電界効
果トランジスタの場合には、上記基板電位が、付加され
た上記温度依存性の異なる複数のトリミング可能な抵抗
を用いたバイアス回路により、上記基板の温度上昇に伴
って低下される。すると、nチャンネルタイプ及びpチ
ャンネルタイプの絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
は、基板の温度上昇に伴って基板バイアス効果により閾
値電圧は低くなる。そして、高温になる程、閾値電圧が
低くなる結果、低温と高温との閾値電圧の差が基板をソ
ースと同電位にした場合に比べて大きくなる。この結
果、〔VG−(ID)1/2〕 特性曲線の交点、即ち、ZTC
点はゲート電圧VG が大きくなる方向に、しかも、その
時のドレイン電流ID が大きくなる方向に移動する(図
8参照)。また、製造後のトリミング可能な抵抗の調整
によりZTC点の位置の制御が可能となる。 In the case of insulated gate field effect transistor of the operation and effect] n-channel type, the substrate potential is more bias circuit using an additional temperature dependence different trimmable resistor, the temperature rise of the substrate It is raised with. In the case of a p-channel insulated gate field effect transistor, the substrate potential is increased by the bias circuit using a plurality of trimmable resistors having different temperature dependencies. Decreases as the temperature rises. Then, the threshold voltage of the n-channel type and p-channel type insulated gate field effect transistors becomes lower due to the substrate bias effect as the substrate temperature rises. As the temperature increases, the threshold voltage decreases. As a result, the difference between the threshold voltages at the low temperature and the high temperature becomes larger than when the substrate is set to the same potential as the source. As a result, [V G - (I D) 1/2] characteristic intersection of the curves, i.e., ZTC
Point in the direction of the gate voltage V G is increased, moreover, move in a direction drain current I D at that time is large (see FIG. 8). Adjustment of trimmable resistance after manufacturing
Thus, the position of the ZTC point can be controlled.
【0007】[0007]
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1は本発明に係る絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタであるnチャンネルMOSFETのZTC点に
おけるゲート電圧VG (ZTC)を大きくするために温
度依存性素子であるダイオードを用いて補償する場合の
電気的構成を示した回路図である。正電源4と直列接続
された4個のダイオード1との間に抵抗2を接続し、ダ
イオード1と接地5との間に抵抗3を接続してバイアス
回路が構成される。そして、ダイオード1と抵抗3との
間をA点とする。このA点の電位の温度依存性は、直列
に接続されたダイオード1の個数によって決まる。一般
的に、1個のダイオードの順方向電圧の温度依存性は約
−2mV/℃である。従って、直列接続された4個のダイ
オード1の順方向電圧の温度依存性は約−8mV/℃(−
2mV/℃×4個)となる。そして、抵抗2及び抵抗3に
より、R.T.(室温)におけるA点の電位を希望の電位に
設定する。このようなA点の電位をnチャンネルMOS
FET10の基板(或いはウェル)にバイアスする。
尚、ダイオード1の個数は、希望の温度係数となるよう
に設定すれば良い。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to specific embodiments. FIG. 1 shows the electrical characteristics of a n-channel MOSFET, which is an insulated gate field effect transistor according to the present invention, in which compensation is performed using a diode which is a temperature-dependent element in order to increase the gate voltage V G (ZTC) at the ZTC point. FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration. A resistor 2 is connected between the positive power supply 4 and the four diodes 1 connected in series, and a resistor 3 is connected between the diode 1 and the ground 5 to form a bias circuit. A point between the diode 1 and the resistor 3 is defined as a point A. The temperature dependence of the potential at point A is determined by the number of diodes 1 connected in series. Generally, the temperature dependence of the forward voltage of one diode is about -2 mV / ° C. Therefore, the temperature dependency of the forward voltage of the four diodes 1 connected in series is about -8 mV / ° C (-
2mV / ° C x 4). Then, the potential at the point A at RT (room temperature) is set to a desired potential by the resistors 2 and 3. The potential at the point A is converted to an n-channel MOS
The substrate (or well) of the FET 10 is biased.
The number of the diodes 1 may be set so as to have a desired temperature coefficient.
【0008】ドレイン電流ID は飽和領域では次式 (1)
で表される。 ID=(1/2)・(W/L)μCOX(VG−VT)2 ……… (1) ここで、W:ゲート幅,L:ゲート長,μ:キャリヤ移
動度,COX:ゲート酸化膜の容量,VG:ゲート電圧,
VT:閾値電圧である。キャリヤ移動度μの温度依存性
(近似式)は次式 (2)で表される。 μ(T)=μ(Tr)(T/Tr)-k1 ……… (2) ここで、T:温度(K),Tr:室温,k1:定数(1.5
〜2.0の値)である。閾値電圧VT の温度依存性(近似
式)は次式 (3)で表される。 VT(T)=VT(Tr)−k2(T−Tr) ……… (3) ここで、k2:定数(0.5〜4.0mV/Kの値)である。The drain current ID is expressed by the following equation (1) in the saturation region.
It is represented by I D = (1/2) · ( W / L) μC OX (V G -V T) 2 ......... (1) where, W: gate width, L: gate length, mu: carrier mobility, C OX : capacitance of gate oxide film, V G : gate voltage,
VT : threshold voltage. The temperature dependence (approximate expression) of the carrier mobility μ is expressed by the following expression (2). μ (T) = μ (T r ) (T / T r ) −k 1 (2) where T: temperature (K), T r : room temperature, k 1 : constant (1.5
~ 2.0 value). Temperature dependence of the threshold voltage V T (approximate expression) is represented by the following formula (3). V T (T) = V T (T r ) −k 2 (T−T r ) (3) where k 2 is a constant (a value of 0.5 to 4.0 mV / K).
【0009】温度上昇に伴いキャリヤ移動度μは低下
し、閾値電圧VT は小さい方へシフトする。キャリヤ移
動度μの低下はドレイン電流ID を減少させる方向に作
用し、閾値電圧VT の低下は逆にドレイン電流ID を増
大させる方向に作用する。この両者の作用が相殺し合う
ところが前述したZTC点である。従って、キャリヤ移
動度μの温度依存性或いは閾値電圧VT の温度依存性を
変化させることにより、ZTC点を移動させることが可
能である。この内、キャリヤ移動度μを制御することは
困難であるので閾値電圧VT の方に着目した。図8に示
すように、R.T.時の閾値電圧VT に対する高温時の閾値
電圧VT の変化率がaからbのように大きくなるとZT
C点はZTC−aからZTC−bと大きい方にシフトす
ることは明らかである。閾値電圧VT の温度依存性を制
御するために基板バイアス効果を用いる。図9は、nチ
ャンネルMOSFETの基板電位VBSに対する閾値電圧
VT の温度依存性を示した説明図である。閾値電圧VT
は温度に対してほぼ直線的に変化する。この場合の閾値
電圧変化率はΔVT/ΔT≒−2mV/℃ である。ここ
で、閾値電圧VT が点線で示すように変化すれば、閾値
電圧変化率はΔVT/ΔT≒−4.6mV/℃と大きくなる。
即ち、基板電位VBSを基板の温度上昇と共に上昇するよ
うに変化させて、見かけ上、閾値電圧VT の変化率ΔV
T/ΔT の絶対値を大きくすれば良い。図10は基板の
温度変化に対する〔VG−(ID)1/2〕 特性曲線を示して
いる。尚、図10(a) は基板電位VBS=0Vで一定の場
合を示している。又、図10(b) は基板電位VBSを温度
と共に変動させた場合の〔VG−(ID)1/2〕 特性曲線で
ある。基板電位VBSは図9の点線で示す値をとる。ここ
では、基板温度R.T.における基板電位VBSを−0.6V と
しているため〔VG−(ID)1/2〕 特性曲線は基板バイア
ス効果により右の方にシフトしている。更に、温度上昇
と共に基板電位VBSを大きくして閾値電圧VT の温度依
存性を大きくしている。この両者の効果によって、ZT
C点は図10(a) の 1.5Vから図10(b) の 2.5Vへと
移動している。以上の効果を実現するためには、図1
(b) の構成を用いれば良い。[0009] decreased carrier mobility μ increasing temperature, shifts towards the lower threshold voltage V T. Lowering of the carrier mobility μ acts in a direction to reduce the drain current I D, reduction of the threshold voltage V T acts in a direction to increase the drain current I D in reverse. The point where these two actions cancel each other is the above-mentioned ZTC point. Therefore, by changing the temperature dependency of or threshold voltage V T of carrier mobility mu, it is possible to move the ZTC point. Among them, it focused toward the threshold voltage V T because it is difficult to control the carrier mobility mu. As shown in FIG. 8, when the rate of change of the threshold voltage V T at high temperature with respect to the threshold voltage V T at RT increases as b from a ZT
It is clear that the point C shifts from ZTC-a to ZTC-b, whichever is larger. A substrate bias effect in order to control the temperature dependence of the threshold voltage V T. Figure 9 is an explanatory view showing the temperature dependency of the threshold voltage V T with respect to the substrate potential V BS of n-channel MOSFET. Threshold voltage V T
Varies almost linearly with temperature. Threshold voltage change rate in this case is ΔV T / ΔT ≒ -2mV / ℃ . Here, the threshold voltage V T is if changes as indicated by a dotted line, the threshold voltage variation rate becomes large as ΔV T /ΔT≒-4.6mV/℃.
That is, by changing the substrate potential V BS so as to increase with the temperature rise of the substrate, the change rate ΔV of the threshold voltage V T is apparently changed.
What is necessary is just to increase the absolute value of T / ΔT. Figure 10 is with respect to the temperature change of the substrate - shows [V G (I D) 1/2] characteristic curve. FIG. 10A shows a case where the substrate potential V BS = 0 V and is constant. Further, FIG. 10 (b) in the case of varying the temperature of the substrate potential V BS - a [V G (I D) 1/2] characteristic curve. The substrate potential V BS takes a value indicated by a dotted line in FIG. Here, since the substrate potential V BS at the substrate temperature RT and -0.6V [V G - (I D) 1/2] characteristic curve is shifted to the right by the substrate bias effect. Further increasing the temperature dependency of the threshold voltage V T to increase the substrate potential V BS with increasing temperature. Due to these two effects, ZT
Point C has shifted from 1.5V in FIG. 10 (a) to 2.5V in FIG. 10 (b). In order to realize the above effects, FIG.
The configuration of (b) may be used.
【0010】図1において、基板の温度上昇に伴いA点
の電位(即ち、基板電位VBS)が上昇する。これによ
り、ZTC点が大きい方に移動する。ディジタル回路の
電源電圧にZTC点におけるゲート電圧VG (ZTC)
を用いれば、温度上昇による動作スピードの低下を抑制
することができる。即ち、正の温度係数を持つ電位を作
り、これをnチャンネルMOSFET10の基板電位V
BSとする。これにより、nチャンネルMOSFET10
は基板の温度変動に伴ってZTC点におけるゲート電圧
VG (ZTC)を大きくなる方向に変動できる。In FIG. 1, the potential at the point A (ie, the substrate potential V BS ) increases as the temperature of the substrate increases. As a result, the ZTC point moves to the larger one. The gate voltage V G (ZTC) at the ZTC point is added to the power supply voltage of the digital circuit.
Is used, it is possible to suppress a decrease in operation speed due to a temperature rise. That is, a potential having a positive temperature coefficient is created, and this is set to the substrate potential V
BS . Thereby, the n-channel MOSFET 10
Can change the gate voltage V G (ZTC) at the ZTC point in a direction to increase with the temperature change of the substrate.
【0011】図2,図3は、nチャンネルMOSFET
10のZTC点におけるゲート電圧VG (ZTC)を変
動させるために温度依存性素子であるTCR(Tempera
tureCoefficient Resistance)の異なる抵抗を用いて
補償する場合の電気的構成を示した回路図である。図2
(a) に示すように、正電源(5V)側の抵抗R1 (TC
R小)と接地側の抵抗R2 (TCR大)との接続点であ
るD点の電位をnチャンネルMOSFET10の基板電
位VBSとする。この時、上記D点の電位は上述の実施例
と同様に、正の温度係数を持つことになる。抵抗R1 を
48kΩ,100ppm/℃(Si-Cr)、抵抗R2 を2kΩ,200
0ppm/℃(拡散抵抗)とする時のD点の電位の温度依存
性は約 0.5mV/℃となる。これにより、nチャンネルM
OSFET10におけるZTC点を大きい方に移動する
ことができる。図2(b) に示すように、正電源(5V)
側の抵抗R3 (TCR小)と負電源(−5V)側の抵抗
R4 (TCR大)との接続点であるE点の電位をnチャ
ンネルMOSFET10の基板電位VBSとする。この
時、上記E点の電位は上述の実施例と同様に、正の温度
係数を持つことになる。しかも、E点の電位はR.T.にお
いて、ソース電位よりも低くすることができる。この結
果、〔VG−(ID)1/2〕 特性曲線において、R.T.での閾
値電圧VT は基板電位とソース電位とを等しくした場合
(VBS=0)に比べて大きくなる。又、温度上昇に伴い
基板電位は上昇するので〔VG−(ID)1/2〕 特性曲線に
おける閾値電圧VT は基板電位VBS一定の場合に比べて
負の方向に大きく推移する。この両者の効果によって、
〔VG−(ID)1/2 〕 特性曲線の交点であるZTC点は
基板電位をソース電位に等しくした場合に比べてゲート
電圧VG が大きくなる方向に変動する。抵抗R3 を50k
Ω, 100ppm/℃、抵抗R4 を2kΩ,2000ppm/℃とする
時のE点の電位の温度依存性は約4mV/℃となる。これ
により、nチャンネルMOSFET10のZTC点にお
けるゲート電圧VG (ZTC)を大きい方に移動するこ
とができる。又、図3に示すように、電源側の抵抗R5
(TCR大)と接地側の並列に接続された抵抗R6 (T
CR大),抵抗R7 (TCR小)との接続点であるF点
の電位の温度係数を調整する。このF点の電位をnチャ
ンネルMOSFET10の基板電位VBSとする。この
時、上記F点の電位は上述の実施例と同様に、正の温度
係数を持つことになる。このようにして、nチャンネル
MOSFET10のZTC点を希望の位置に調整する。
これにより、nチャンネルMOSFET10のZTC点
におけるゲート電圧VG (ZTC)を大きい方に移動す
ることができる。抵抗R5 を48kΩ,2000ppm/℃、抵抗
R6 を1kΩ,2000ppm/℃、抵抗R7 を1kΩ, 100ppm
/℃とする。先ず、抵抗R6,R7 の抵抗は予め小さめに
設定する。そして、抵抗R6,R7 をトリミングして、抵
抗R6 と抵抗R7 とが並列に接続された合成抵抗を2k
Ωとなるようにする。この時、F点の電位の温度依存性
は0〜 0.5mV/℃の範囲で調整可能となる。更に、図4
は、図3の回路にて設定されるF点の電位を前述の図1
2のCMOSオペアンプに適用した場合を示している。
VbiasがZTC点となるように、抵抗R6,R7 がトリミ
ングされる。FIGS. 2 and 3 show an n-channel MOSFET.
In order to change the gate voltage V G (ZTC) at the 10 ZTC points, a temperature-dependent element TCR (Tempera
FIG. 3 is a circuit diagram showing an electrical configuration in a case where compensation is performed using resistances having different values of turecoefficient (resistivity). FIG.
As shown in (a), the resistor R 1 (TC
The potential at point D, which is the connection point between R (small R) and the ground-side resistor R 2 (large TCR), is defined as the substrate potential V BS of the n-channel MOSFET 10. At this time, the potential at the point D has a positive temperature coefficient as in the above-described embodiment. A resistor R 1
48 kΩ, 100 ppm / ° C (Si-Cr), resistance R 2 is 2 kΩ, 200
The temperature dependency of the potential at the point D at 0 ppm / ° C (diffusion resistance) is about 0.5 mV / ° C. Thereby, n channel M
The ZTC point in the OSFET 10 can be moved to a larger one. As shown in FIG. 2 (b), the positive power supply (5V)
The potential at point E, which is the connection point between the side resistor R 3 (TCR small) and the resistor R 4 (TCR large) on the negative power supply (−5 V) side, is defined as the substrate potential V BS of the n-channel MOSFET 10. At this time, the potential at the point E has a positive temperature coefficient as in the above-described embodiment. In addition, the potential at point E can be lower than the source potential at RT. Consequently, - in [V G (I D) 1/2] characteristic curve, the threshold voltage V T at RT is larger than that in case of equal to the substrate potential and the source potential (V BS = 0). Further, the substrate potential with increasing temperature so rises - large transitions in the negative direction as compared with the case [V G (I D) 1/2] of the threshold voltage V T in the characteristic curve of constant substrate potential V BS. By the effect of both,
[V G - (I D) 1/2] characteristic curve ZTC point is the intersection of varying the direction in which the gate voltage V G is increased as compared with the case where the same substrate potential to the source potential. A resistor R 3 50k
When the resistance R 4 is 2 kΩ and 2000 ppm / ° C., the temperature dependence of the potential at the point E is about 4 mV / ° C. As a result, the gate voltage V G (ZTC) at the ZTC point of the n-channel MOSFET 10 can be shifted to the larger one. Further, as shown in FIG. 3, the power supply-side resistor R 5
(TCR large) and a resistor R 6 (T
The temperature coefficient of the potential at the point F, which is the connection point with the resistor R 7 (small CR) and the resistor R 7 (small TCR), is adjusted. The potential of this point F and the substrate potential V BS of n-channel MOSFET 10. At this time, the potential at the point F has a positive temperature coefficient as in the above-described embodiment. Thus, the ZTC point of the n-channel MOSFET 10 is adjusted to a desired position.
As a result, the gate voltage V G (ZTC) at the ZTC point of the n-channel MOSFET 10 can be shifted to the larger one. The resistor R 5 48kΩ, 2000ppm / ℃, the resistance R 6 1kΩ, 2000ppm / ℃, the resistance R 7 1kΩ, 100ppm
/ ° C. First, the resistance of the resistor R 6, R 7 is previously set rather small. Then, to trim the resistor R 6, R 7, a resistor R 6 and a resistor R 7 is connected to the combined resistance in parallel 2k
Ω. At this time, the temperature dependence of the potential at the point F can be adjusted in the range of 0 to 0.5 mV / ° C. Further, FIG.
Is the potential at point F set by the circuit of FIG.
2 shows a case where the invention is applied to a CMOS operational amplifier.
As V bias is ZTC point, resistors R 6, R 7 are trimmed.
【0012】図5は、絶縁ゲート型電界効果トランジス
タであるpチャンネルMOSFET20のZTC点にお
けるゲート電圧VG (ZTC)を大きい方に移動させる
ためにダイオード1を用いた回路により補償する場合の
電気的構成を示した回路図である。尚、上述の実施例と
同様の構成のものについては同じ符号を付してその説明
を省略する。pチャンネルMOSFET20の場合に
は、基板の温度上昇に伴うC点の電位、即ち、基板電位
VBSを直列接続された4個のダイオード1の順方向電圧
の温度依存性に基づき基板の温度上昇と共に下降するよ
うに変化させれば良い。つまり、C点の電位は上述のn
チャンネルMOSFET10の場合と逆の負の温度係数
を持つことになる。これにより、ZTC点におけるゲー
ト電圧VG (ZTC)を大きい方に移動することができ
る。FIG. 5 shows an electric circuit in which the gate voltage V G (ZTC) at the point ZTC of the p-channel MOSFET 20 which is an insulated gate type field effect transistor is compensated by a circuit using the diode 1 in order to move it to a larger one. FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration. Note that the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the case of the p-channel MOSFET 20, the potential at the point C accompanying the rise in the temperature of the substrate, that is, the substrate potential V BS , together with the temperature rise of the substrate based on the temperature dependence of the forward voltage of the four diodes 1 connected in series. What is necessary is just to change so that it may fall. That is, the potential at the point C is n
It will have a negative temperature coefficient opposite to that of the channel MOSFET 10. As a result, the gate voltage V G (ZTC) at the point ZTC can be moved to the larger one.
【0013】図6,図7は、pチャンネルMOSFET
20のZTC点におけるゲート電圧VG (ZTC)を変
動させるためにTCRの異なる抵抗を用いて補償する場
合の電気的構成を示した回路図である。尚、図6(a),
(b) は図2(a),(b) に、図7は図3にそれぞれ対応して
いる。図6(a) では、正電源(5V)側の抵抗R8 (T
CR大)と接地側の抵抗R9 (TCR小)との接続点の
電位をpチャンネルMOSFET20の基板電位VBSと
する。この時、上記接続点の電位は負の温度係数を持つ
ことになる。これにより、pチャンネルMOSFET2
0におけるZTC点を大きい方に移動することができ
る。図6(b) では、正電源(5V)側の抵抗R10(TC
R大)と負電源(−5V)側の抵抗R11(TCR小)と
の接続点の電位をpチャンネルMOSFET20の基板
電位VBSとする。この時、上記接続点の電位は負の温度
係数を持つことになる。これにより、pチャンネルMO
SFET20におけるZTC点を大きい方に移動するこ
とができる。図7では、正電源側の並列に接続された抵
抗R12(TCR大),抵抗R13(TCR小)と接地側の
抵抗R14(TCR大)との接続点の電位をpチャンネル
MOSFET20の基板電位VBSとする。この時、上記
接続点の電位は負の温度係数を持つことになる。これに
より、pチャンネルMOSFET20におけるZTC点
を大きい方に移動することができる。FIGS. 6 and 7 show a p-channel MOSFET.
FIG. 13 is a circuit diagram showing an electrical configuration in the case where compensation is performed using different resistors of the TCR in order to change the gate voltage V G (ZTC) at the 20 ZTC points. In addition, FIG.
(b) corresponds to FIGS. 2 (a) and (b), and FIG. 7 corresponds to FIG. In FIG. 6 (a), the resistor R 8 (T
The potential at the connection point between the large CR and the ground-side resistor R 9 (small TCR) is defined as the substrate potential V BS of the p-channel MOSFET 20. At this time, the potential at the connection point has a negative temperature coefficient. Thereby, the p-channel MOSFET 2
The ZTC point at 0 can be moved to the larger one. In FIG. 6 (b), the resistor R 10 (TC
The potential at the connection point between the large R and the resistor R 11 (small TCR) on the negative power supply (−5 V) side is defined as the substrate potential V BS of the p-channel MOSFET 20. At this time, the potential at the connection point has a negative temperature coefficient. Thereby, the p-channel MO
The ZTC point in the SFET 20 can be moved to a larger one. In FIG. 7, the potential at the connection point between the resistor R 12 (large TCR) and the resistor R 13 (large TCR) connected in parallel on the positive power supply side and the resistance R 14 (large TCR) on the ground side is set to the potential of the p-channel MOSFET 20. and the substrate potential V BS. At this time, the potential at the connection point has a negative temperature coefficient. Thereby, the ZTC point in the p-channel MOSFET 20 can be moved to a larger one.
【図1】本発明の具体的な一実施例に係る絶縁ゲート型
電界効果トランジスタであるnチャンネルMOSFET
のZTC点におけるゲート電圧VG (ZTC)を大きい
方に移動するためにダイオードを用いた場合の電気的構
成を示した回路図である。FIG. 1 is an insulated gate field effect transistor, an n-channel MOSFET according to a specific embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an electrical configuration in the case where a diode is used to move the gate voltage V G (ZTC) at the point ZTC to the larger one.
【図2】本発明に係る絶縁ゲート型電界効果トランジス
タであるnチャンネルMOSFETのZTC点における
ゲート電圧VG (ZTC)を大きい方に移動するために
TCRの異なる抵抗を用いた場合の電気的構成を示した
回路図である。FIG. 2 is an electrical configuration of an n-channel MOSFET, which is an insulated gate field effect transistor according to the present invention, in the case where resistors having different TCRs are used to move a gate voltage V G (ZTC) at a ZTC point to a larger one; FIG.
【図3】本発明に係る絶縁ゲート型電界効果トランジス
タであるnチャンネルMOSFETのZTC点の位置を
制御するためにTCRの異なる抵抗を用いてトリミング
し調整する場合の電気的構成を示した回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an electrical configuration in a case where trimming and adjustment are performed using different resistors of a TCR to control the position of a ZTC point of an n-channel MOSFET which is an insulated gate field effect transistor according to the present invention. It is.
【図4】図3の実施例を図12のCMOSオペアンプに
適用した場合の電気的構成を示した回路図である。4 is a circuit diagram showing an electrical configuration when the embodiment of FIG. 3 is applied to the CMOS operational amplifier of FIG.
【図5】本発明に係る絶縁ゲート型電界効果トランジス
タであるpチャンネルMOSFETのZTC点における
ゲート電圧VG (ZTC)を大きい方に移動するために
ダイオードを用いた場合の電気的構成を示した回路図で
ある。FIG. 5 shows an electrical configuration of a p-channel MOSFET which is an insulated gate field effect transistor according to the present invention when a diode is used to move a gate voltage V G (ZTC) at a ZTC point to a larger one. It is a circuit diagram.
【図6】本発明に係る絶縁ゲート型電界効果トランジス
タであるpチャンネルMOSFETのZTC点における
ゲート電圧VG (ZTC)を大きい方に移動するために
TCRの異なる抵抗を用いた場合の電気的構成を示した
回路図である。FIG. 6 is an electric configuration of a p-channel MOSFET, which is an insulated gate field effect transistor according to the present invention, in the case where resistors having different TCRs are used to move a gate voltage V G (ZTC) at a ZTC point to a larger one; FIG.
【図7】本発明に係る絶縁ゲート型電界効果トランジス
タであるpチャンネルMOSFETのZTC点の位置を
制御するためにTCRの異なる抵抗を用いてトリミング
し調整する場合の電気的構成を示した回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing an electric configuration in a case where trimming and adjustment are performed using different resistors of a TCR in order to control a position of a ZTC point of a p-channel MOSFET which is an insulated gate field effect transistor according to the present invention. It is.
【図8】〔VG−(ID)1/2〕 特性曲線において、閾値電
圧VT の変化率の大小によるZTC点の移動を示した説
明図である。[8] - in [V G (I D) 1/2] characteristic curve is an explanatory diagram showing the movement of the ZTC point by the magnitude of the rate of change of the threshold voltage V T.
【図9】nチャンネルMOSFETの基板電位VBSに対
する閾値電圧VT の温度依存性を示した説明図である。9 is an explanatory view showing the temperature dependence of the threshold voltage V T with respect to the substrate potential V BS of n-channel MOSFET.
【図10】〔VG−(ID)1/2〕 特性曲線を示した図であ
る。[10] - it is a diagram showing a [V G (I D) 1/2] characteristic curve.
【図11】CMOSインバータと負荷容量とから成るデ
ィジタル回路の基本形を示した回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a basic form of a digital circuit including a CMOS inverter and a load capacitance.
【図12】CMOSオペアンプの構成を示した回路図で
ある。FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS operational amplifier.
1−ダイオード(温度依存性素子) 2,3−抵抗
4−正電源 5−接地 6−負電源 10−nチャンネルMOS
FET1-diode (temperature-dependent element) 2,3-resistance
4-positive power supply 5-ground 6-negative power supply 10-n channel MOS
FET
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−32278(JP,A) 特開 昭61−160960(JP,A) 特開 昭59−168524(JP,A) 特開 昭61−53804(JP,A) 特開 昭63−242005(JP,A) 特開 昭60−128701(JP,A) 特公 昭45−19921(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H03F 1/30 Continuation of front page (56) References JP-A-52-32278 (JP, A) JP-A-61-160960 (JP, A) JP-A-59-168524 (JP, A) JP-A-61-53804 (JP) JP-A-63-242005 (JP, A) JP-A-60-128701 (JP, A) JP-B-45-19921 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) H01L 29/78 H03F 1/30
Claims (2)
いて、 温度依存性の異なる複数のトリミング可能な抵抗を用い
たバイアス回路を付加することにより、基板の温度変動
に伴って基板電位を変化させることで、ZTC点の位置
をゲート電圧及びゲート電流の大きい側へシフトさせる
ことを特徴とする絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。1. A insulated gate field effect transistor, by adding a bias circuit using a plurality of trimmable resistors with different temperature dependence, by changing the substrate potential with temperature variations of the substrate, An insulated gate field effect transistor wherein the position of the ZTC point is shifted to the side where the gate voltage and the gate current are larger .
いて、 温度依存性の異なる複数のトリミング可能な抵抗を用い
たバイアス回路を付加することにより、基板の温度変動
に伴って基板電位を変化させることを可能とするととも
に、製造後の前記トリミング可能な抵抗の調整によりZ
TC点の位置の制御を可能としたことを特徴とする絶縁
ゲート型電界効果トランジスタ。 2. An insulated gate field effect transistor
And using multiple trimmable resistors with different temperature dependencies
Board temperature fluctuation by adding a bias circuit
It is possible to change the substrate potential with
In addition, Z is adjusted by adjusting the trimmable resistance after manufacturing.
Insulation characterized in that the position of the TC point can be controlled.
Gate type field effect transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22470391A JP3186107B2 (en) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | Insulated gate field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22470391A JP3186107B2 (en) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | Insulated gate field effect transistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0548086A JPH0548086A (en) | 1993-02-26 |
| JP3186107B2 true JP3186107B2 (en) | 2001-07-11 |
Family
ID=16817923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22470391A Expired - Fee Related JP3186107B2 (en) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | Insulated gate field effect transistor |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3186107B2 (en) |
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| JP4830088B2 (en) * | 2005-11-10 | 2011-12-07 | 学校法人日本大学 | Reference voltage generation circuit |
| JP5714470B2 (en) | 2011-11-21 | 2015-05-07 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. | CMOS integrated circuit and amplifier circuit |
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1991
- 1991-08-08 JP JP22470391A patent/JP3186107B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0548086A (en) | 1993-02-26 |
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