JPS5844246B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置に関し、更に詳細には電池等によっ
て供給される電圧の変動によらず安定な電圧を供給する
定電圧回路を有した半導体装置に関するものである。

商用電力を用いない電子装置には、その電力供給源とし
て酸化銀電池等が用いられている。

酸化銀電池、あるいは水銀電池は、放電特性が極めて良
好であるため、通常かかる電池を用いた電子装置には、
供給電歪を安定化する回路を備えていないものが多い。

一方、上記した電池は放電特性が良好である反面、エネ
ルギー密度が低く、十分長時間に及ぶ使用が困難である
。

かかる電池に代って、例えばエネルギー密度の高いリチ
ウム電池、あるいは太陽エネルギーを用いた太陽電池等
が提案されているが、これ等の電池は、電圧変動が比較
的大きく、また、リチウム電池においては起電力が２．
８■と高電圧である。

このような高エネルギー密度の電池を用いる場合、半導
体装置に要求されることは、電池電圧によらず安定に動
作することであり、また、使用時間を長くするために、
必要以上に高い電圧で回路を動作させないことである。

本発明は、リチウム電池等の電圧変動に対して電子回路
が安定に動作するように各電子回路に対して最適電圧を
供給する複数の定電圧回路を備えると共に、動作電圧レ
ベルの低い電子回路には、動作電圧レベルの高い電子回
路に電圧を供給する出力電圧の高い定電圧回路の出力が
供給される定電圧回路の出力を供給する構成をなし電力
の消費を低減することができる半導体装置を提供するも
ので、以下、図示した実施例に基づき、その詳細を説明
する。

本発明に従う半導体装置の一実施例を示す第１図におい
て、符号１は出力電圧の高い定電圧回路で、定電圧回路
１には、リチウム電池等の電池２が接給され、電力の供
給がなされている。

定電圧回路２から出力される高い定電圧は、高い動作電
圧レベルを有する電子回路３に最適電圧として供給され
ると共に、上記定電圧回路１の出力電圧に比較して出力
電圧が低い定電圧回路４に供給される。

定電圧回路４の出力は動作電圧レベルの低い電子回路５
に最適電圧として供給される。

第２図は第１図における定電モ回路１およびその出力重
臣が供給される電子回路３の一具体例を示す回路図で、
定電圧回路１は、ゲートが接地されたＰチャネルＭＯＳ
トランジスタ（以下、Ｐ−ＭＯ８Ｔと称する）６と、Ｐ
−ＭＯ８Ｔ ６のドレインにソースが接続されたＰ−Ｍ
Ｏ８Ｔ７と、Ｐ−ＭＯ８Ｔγのドレインおよびゲートに
ドレインとゲートが共通接続されたＮチャネルＭＯＳト
ランジスタ（以下、Ｎ−ＭＯ８Ｔと称する）８と、Ｎ−
ＭＯ８Ｔ８のソースにアノー肋Ｓ接続されると共に、カ
ソードが接地されたダイオード９と、Ｐ−ＭＯ８Ｔ６の
ドレインおよびＰ−ＭＯ８Ｔ７のソースにベースが接続
されたバイポーラ型のトランジスタ（以下、単にトラン
ジスタと称する）１０とから構成され、Ｐ−ＭＯ８Ｔ６
のソースおよびトランジスタ１０のコレクタには電池２
から電圧が供給されている。

一方、動作電圧レベルが電子回路５に比較して高い電子
回路３は、例えば図示のように、Ｐ−ＭＯ８ＴＩ １．
１２とＮ−ＭＯ８Ｔ１３．１４とから戊るインバータ１
５から構成されている。

かかる構成をなした定電圧回路１は、Ｐ−ＭＯ８Ｔ７、
Ｎ−ＭＯ８Ｔ８、ダイオード９によって所定の基準電圧
を発生し、トランジスタ１０によって、インバータ１５
に定電圧を供給する。

またインパーク１５は、上記定電圧が供給されて所定の
動作を行なう。

尚、定電圧回路１を構成する各素子６〜１０および電子
回路３を構成するインバータ１５は同一基板に形成され
るものである。

従って、Ｐ−ＭＯ８Ｔ７とＰ−ＭＯ８Ｔ１２およびＮ−
ＭＯ８Ｔ８とＮ−ＭＯ８Ｔ１３の各スレッショルド電圧
を等しくすることができ最小の電力でインバータ１５を
動作させるための最適な動作電圧を定電圧回路１が電子
回路３に供給することができる。

第３図は第１図における定電圧回路４と、電子回路５の
一具体例を示す回路図で、定電圧回路４は、第２図に示
した定電圧回路１と同様の回路構成をなしている。

すなわち、Ｐ−ＭＯ８Ｔ１６ 。１７、Ｎ−ＭＯ８Ｔ１
８．１９、トランジスタ２０とから構成されている。

定電圧回路１を構成する各素子１６〜２０のスレッショ
ルド電圧は、例えばイオンインプランテーション等を用
いて定電圧回路１の各素子６〜１０に比較して低く設定
されている。

また、電子回路５は、Ｐ−ＭＯ８Ｔ２１．２２、Ｎ−Ｍ
Ｏ８Ｔ２３．２４から戊るインバータ２５と、その入出
力側に接続されるＮ−ＭＯ８Ｔ２６と、抵抗２７、水晶
振動子２８、コンデンサ２９，３０とから構成された発
振回路３１を備えている。

上記インバータ２５を構成するＰ−ＭＯ８Ｔ２１．２２
．Ｎ−ＭＯ８Ｔ２３ 。

２４およびＮ−ＭＯ８Ｔ２６のスレッショルド電圧は、
定電圧回路４の各素子１６〜２０のスレッショルド電圧
と等しく設計されている。

このため、定電圧回路１から供給される電圧によって定
電圧回路４からは、上記電圧より更に低く、かつ、発振
回路３１の動作電圧に近い定電圧が出力される。

従って、発振回路３１には、二重に安定化された電圧が
供給されるため、発振回路３１は電池電圧の変動によら
ず極めて安定な動作を行なう。

また、定電圧回路１の出力を用いて更に低い電圧を出力
する定電圧回路４を備えた構成をなしているため、電池
電圧を用いて、各々異なる定電圧を得る定電圧回路を備
える方式に比較して不要な電力の消費、すなわち各定電
圧回路自身の電力消費を低減させることができる。

尚、定電圧回路１に電子回路３の他に定電圧回路４およ
び電子回路５を負荷回路として接続するため、定電圧回
路１のトランジスタ１０の電流増幅率を高くすることが
望まれるが、そのためには、例えばトランジスタ１０の
コレクタ領域の不純物濃度を高くしてペースコレクタ間
の空乏層容量を少なくしたり、あるいはベース領域の不
純物濃度を低くしてベース領域におけるキャリアのライ
フタイムを長くすることによって実現できる。

また、これはトランジスタ２０についても同様に実施で
きる。

以上、本発明に従う半導体装置の一実施例を図示して、
その詳細を説明してきたが、例えば第４図に示すように
構成することもできる。

すなわち、３個の動作電圧レベルの異なる電子回路３２
．３３゜３４に対して、各々定電圧回路３５，３６，３
７を備え、定電圧回路３５では、電池３８の電池型ＥＶ
。

が供給され、第１の定電ＥＶ、を出力し電子回路３２に
供給すると共に定電圧回路３６に供給する。

定電圧回路３６は、第２の定電圧■２を出力し、電子回
路３３と、定電圧回路３７に供給する。

定電圧回路３７は、第３の定電ｒＩＥＶ３を出力し、電
子回路３４に供給する。

尚、上記各電正は、 ■ｏ〉■１ 〉■２〉■３ で示すような関係になっていることは理解され得よう。

また、第５図は、更に他の実施例を示す図で、電池３９
の電ＥＶ１ｏが供給される定電圧回路４０を備えている
。

定電圧回路４０から出力される定電ＥＶ１１は、電子回
路４１と、定電圧回路４２゜４３に供給され、定電圧回
路４２で出力される定電圧■１２は電子回路４４に、定
電圧回路４３から出力される定電Ｅ Ｖ １３は電子回
路、４５に各々供給される。

図示の実施例では、電子回路４４ 、４５の動作電圧レ
ベルが接近してる場合に特に効果的であることは理解さ
れ得よう。

以上、図示した実施例に基づき本発明の詳細な説明して
きたが、本発明は図示の実施例に限定されるものではな
く、種々の変更あるいは改良がなされ得るものである。

例えば実施例ではＭＯＳトランジスタとバイポーラトラ
ンジスタとダイオードによって定電圧回路１，４を構成
しているが、必要に応じてすべての素子をＭＯＳトラン
ジスタ、あるいはバイポーラトランジスタとすることも
でき、また、電子回路としても発振回路３１あるいはイ
ンバータ１５に限らず他のゲート回路やフリップフロッ
プ回路１．駆動回路等が含まれるものである。

また、基準電歪を発生する場合にスレッショルド重臣を
用いているが、スレッショルド重上のコントロールモ、
イオンインプランテーションに限らず、ゲート膜厚を変
化させたり、Ｐウェルの濃度を変えることによって行な
え、また、他のツェナ電正を発生する素子を用いてもよ
い。

上述したように、本発明に従う半導体装置は、出力重上
の低い定電圧回路に、出力重上の高い定電圧回路の出力
重臣を供給する構成をなしているため、低い電正で動作
する電子回路の供給電歪が二重に安定化され、電池電歪
の変動によらず安定となり、リチウム電池、あるいは太
陽電池等の利用が容易であり、また、各動作重上を出力
するために電池から直接電力供給を受ける複数の定電圧
回路を備えたものに比較して、低い定電圧を出力する定
電圧回路自身で消費される不要電力を低減することがで
きる等、電圧に動作の安定度が左右される電子回路の採
用が容易になると共に比較的放電特性の悪い電力源を用
いることが可能となり、十分に所期の目的を達成し得、
実施上多大な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う半導体装置の一実施例を示すブロ
ック図、第２図は第１図における１つの定電圧回路およ
び電子回路の一具体例を示す回路図、第３図は第１図に
おける他の定電圧回路および電子回路の具体例を示す回
路図、第４図は本発明に従う他の実施例を示すブロック
図、第５図は同半導体装置の更に他の実施例を示すブロ
ック図である。 １．４，３５，３６，３７，４０，４２，４３・・・定
電圧回路、２，３Ｂ、３９・・・電池、３，５゜３２．
３３，３４，４１．４４．４５・・・電子回路、６〜８
・・・定電圧回路１の一部を構成するＭＯＳトランジス
タ、１５・・・電子回路３を構成するインバータ、３１
・・・電子回路５に含まれる発振回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電源に接続された第１定電正回路１と、この第１定
   電玉回路１に接続された第１電子回路３と、この第１定
   電正回路１の出力を入力し第１定電圧回路１よりも低い
   定電圧を出力するための第２定電圧回路４と、この第２
   定電圧回路４に接続され第１電子回路１よりも低い電圧
   で作動し第２定電正回路４と同じスレッショルド電圧で
   作動する第２電子回路５と、第１定電正回路１に設けら
   れた３１固のＭＯＳトランジスタ６．７および８、ダイ
   オード９およびスイッチング素子としてのバイポーラト
   ランジスタ１０と、この第１電子回路３に設けられた前
   記バイポーラトランジスタ１０から電圧供給を受けるＭ
   ＯＳインバータ１５と、第２定電正回路４に設けられた
   ３個のＭＯＳトランジスタ１６，１７および１８、ダイ
   オード１９およびスイッチング素子としてのバイポーラ
   トランジスタ２０と第２電子回路５に設けられたＭＯＳ
   トランジスタよりなる発振回路３１とを備え、前記イン
   バータ１５は前記発振回路３１よりも高い電圧で作動す
   るように構成されていることを特徴とする半導体装置。