(57)【要約】      （修正有）【課題】グランドノイズおよび漏れ電流の影響を受け難い高精度のダイオード・ベース温度センサ回路を提供する。【解決手段】集積回路は第１ノードと別のノードとに直列接続された複数の第１ダイオード３０６と、第２ノードと他のノードとに直列接続された複数の第２ダイオード３０８と、第１および第２ノードに連結されたサブ回路５０２を備える。サブ回路５０２は第１および第２ノードでの第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２の各々に依存する出力電圧Ｖｏｕｔを発生させる。集積回路は一定の第１電流Ｉ１を発生させる第１電流源３０２を備え、第１電流Ｉ１のほぼ全てが複数の第１ダイオード３０６を通過する。第２電流源３０４もまた一定の第２電流Ｉ２を発生させ、そのほぼ全てが複数の第２ダイオード３０８を通過する。複数の第１および第２ダイオード３０６、３０８は集積回路上に配列されて、ほぼ等しい温度で動作するようになっている。【選択図】図５
2019095426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路であって、
第１ノードと別のノードとの間に直列接続された複数の第１ダイオードと、
第２ノードと他のノードとの間に直列接続された複数の第２ダイオードと、
前記第１および第２ノードに連結された回路であって、前記第１および第２ノードで第１および第２電圧にそれぞれ依存する出力電圧を発生させるように構成された回路と、
アクティブのときに、前記複数の第１ダイオードを通過する第１電流を発生させる第１電流源と、
アクティブのときに、前記複数の第２ダイオードを通過する第２電流を発生させる第２電流源と、
を備え、
前記集積回路内では、前記複数の第１および第２ダイオードは、ほぼ等しい温度Ｔで動作するように構成された、
集積回路。
【請求項２】
請求項１記載の集積回路において、
前記第１および第２ダイオードは、前記第１ダイオードのｐｎ接合エリアでの電流密度が前記第２ダイオードのｐｎ接合エリアでの電流密度と異なる、
集積回路。
【請求項３】
請求項１記載の集積回路において、
前記第１および第２ノードに連結された入力を有する差動増幅器をさらに備える、
集積回路。
【請求項４】
請求項１記載の集積回路において、
前記複数の第１および第２ダイオードのそれぞれは、コレクタに接続されたベースを具備するバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）のそれぞれの一部である、
集積回路。
【請求項５】
請求項１記載の集積回路において、
前記出力電圧は前記温度Ｔに依存する、
集積回路。
【請求項６】
請求項１記載の集積回路において、
前記出力電圧は前記第１電圧と前記第２電圧との間の差に依存する、
集積回路。
【請求項７】
集積回路であって、
第１温度センサ回路と回路とを備え、
前記第１温度センサ回路は、第１ノードと別のノードとの間に直列的に連結された複数の第１ダイオードと、第１電流を発生させる第１電流源であって、前記複数の第１ダイオードを前記第１電流源に連結して前記第１電流が前記複数の第１ダイオードを流れるようにした第１電流源とを備え、前記第１ダイオードのｐｎ接合エリアがほぼ等しく、
前記回路は、前記第１ノードに連結され、前記第１ノードでの第１電圧に基づいて信号を発生させるように構成された、
集積回路。
【請求項８】
請求項７記載の集積回路において、
さらに第２温度センサ回路を備え、
前記第２温度センサ回路は、第２ノードと他のノードとの間に直列的に連結された複数の第２ダイオードと、第２電流を発生させる第２電流源であって、前記複数の第２ダイオードを前記第２電流源に連結して、前記第２電流が前記複数の第１および第２ダイオードを流れるようにした第２電流源とを備え、前記第２ダイオードのｐｎ接合エリアがほぼ等しく、
前記回路は、前記第２ノードに連結され、前記第２ノードでの第２電圧に基づいて前記信号を発生させるように構成された、
集積回路。
【請求項９】
請求項８記載の集積回路において、
前記第１および第２ダイオードは、前記第１ダイオードのｐｎ接合エリアでの電流密度が前記第２ダイオードのｐｎ接合エリアでの電流密度と異なるように構成された、
集積回路。
【請求項１０】
請求項８記載の集積回路において、
前記第１および第２ノードに連結された入力を有する差動増幅器をさらに備える、
集積回路。
【請求項１１】
請求項８記載の集積回路において、
前記複数の第１および第２ダイオードのそれぞれは、コレクタに接続されたベースを具備するバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）のそれぞれの一部である、
集積回路。
【請求項１２】
請求項８記載の集積回路において、
前記信号は、前記複数の第１ダイオードの少なくとも１つが動作する温度Ｔに依存する、
集積回路。
【請求項１３】
請求項８記載の集積回路において、
前記信号は、前記第１電圧と前記第２電圧との間の差に依存する、
集積回路。
【請求項１４】
請求項８記載の集積回路において、
前記回路は、第１および第２抵抗のそれぞれを介して前記第１および第２ノードのそれぞれに連結された入力を具備するオペアンプを備え、
前記オペアンプは、前記第１および第２ノードでの第１および第２電圧のそれぞれに基づいて出力電圧を発生させるように構成された、
集積回路。
【請求項１５】
集積回路であって、
第１ノードと別のノードとの間に直列的に連結された第１ダイオードのスタックであって、第１ダイオードのｐｎ接合エリアがほぼ等しい第１ダイオードのスタックと、
第１電流を発生させる第１電流源と、
前記第１ダイオードのスタックに前記第１電流源を選択的に連結する第１スイッチであって、前記第１スイッチを閉じたときに前記第１電流が前記第１ダイオードのスタックを流れるようにした第１スイッチと、
前記第１ノードに連結され、前記第１スイッチを閉じたときに前記第１ノードで発生された第１電圧に基づいて信号を発生させるように構成された回路と、
を備える集積回路。
【請求項１６】
請求項１５に記載の集積回路において、
第２電流を発生させる第２電流源と、
前記第１ダイオードのスタックに前記第２電流源を選択的に連結する第２スイッチであって、前記第２スイッチを閉じたときに前記第２電流が前記第１ダイオードのスタックを流れるようにした第２スイッチと、
をさらに備え、
前記回路は、前記第２スイッチを閉じて前記第１スイッチを開いたときに、前記第１ノードで発生された第２電圧をサンプリングするように構成され、
前記回路は、前記第１電圧と、サンプリングされた前記第２電圧とに基づいて前記信号を発生させるように構成された、
集積回路。
【請求項１７】
請求項１５に記載の集積回路において、
第２ノードと他のノードとの間に直列的に連結された第２ダイオードのスタックであって、第２ダイオードのｐｎ接合エリアがほぼ等しく、かつ、前記第２ダイオードの前記ｐｎ接合エリアと比較したときに前記第１ダイオードのｐｎ接合エリアがほぼ異なる第２ダイオードのスタックと、
前記第２ダイオードのスタックに前記第１電流源を選択的に連結する第２スイッチであって、前記第２スイッチを閉じたときに前記第１電流のほぼ全てが前記第２ダイオードのスタックを流れる第２スイッチと、
をさらに備え、
前記回路は、前記第１スイッチを閉じて前記第２スイッチを開いたときに、前記第１ノードで発生された前記第１電圧をサンプリングするように構成され、
前記回路は、前記第２スイッチを閉じて前記第１スイッチを開いたときに、サンプリングされた前記第１電圧と、前記第２ノードで発生された第２電圧とに基づいて前記信号を発生させるように構成された、
集積回路。
【請求項１８】
請求項１５に記載の集積回路において、
前記第１ダイオードのそれぞれは、コレクタに接続されたベースを具備するバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）のそれぞれの一部である、
集積回路。
【請求項１９】
請求項１６に記載の集積回路において、
前記信号は、前記第１電圧とサンプリングされた前記第２電圧との間の差に依存する、
集積回路。
【請求項２０】
請求項１７に記載の集積回路において、
前記信号は、サンプリングされた前記第１電圧と前記第２電圧との差に依存する、
集積回路。
【請求項２１】
集積回路であって、
第１電流または第２電流を発生させるように構成され、前記第１電流の大きさが前記第２電流の大きさと異なる第１回路と、
前記第１電流または前記第２電流を受け取るように連結され、第１ノードと第２ノードとの間に連結された直列接続ダイオードと、
を備え、
前記第２回路は、前記第１電流が前記直列接続ダイオードを流れるときに、前記第１ノードで第１電圧をサンプリングするように構成され、
前記第２回路は、前記第２電流が前記直列接続ダイオードを流れるときに、前記第１ノードで第２電圧をサンプリングするように構成され、
前記第２回路は、サンプリングされた前記第１電圧とサンプリングされた前記第２電圧とに基づいて前記直列接続ダイオードの温度Ｔを計算するように構成された、
集積回路。
【請求項２２】
請求項２１に記載の集積回路において、
前記第２回路は、サンプリングされた前記第１および第２電圧を第１および第２デジタル値にそれぞれ変換するアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）を備え、
前記第２回路は、前記第１および第２デジタル値を格納するメモリを備え、
前記第２回路は、前記第１および第２デジタル値の関数として温度Ｔを計算するデバイスを備えた、
集積回路。
【請求項２３】
請求項２１に記載の集積回路において、
前記第２回路は、サンプル・ホールド回路を備え、
前記サンプル・ホールド回路は、コンデンサとスイッチとからなり、前記スイッチは前記第１ノードと前記コンデンサとの間に連結され、
前記第１電流が前記直列接続ダイオードを流れるときだけ、前記スイッチは閉じて、前記第１ノードに前記コンデンサを連結した、
集積回路。
【請求項２４】
請求項１に記載の集積回路において、
前記第１および第２ダイオードのｐｎ接合エリアはほぼ等しい、
集積回路。
【請求項２５】
請求項１に記載の集積回路において、
前記第１ダイオードのｐｎ接合エリアは面積に関してほぼ等しく、
前記第２ダイオードのｐｎ接合エリアは面積に関してほぼ等しく、
前記第１ダイオードの前記ｐｎ接合エリアは、前記第２ダイオードの前記ｐｎ接合エリアと比較すると、ほぼ等しくない、
集積回路。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
サーミスタ・ベース・センサ、熱電対ベース・センサ、ダイオード・ベース・センサなどを含めた、温度測定用のセンサが多数種類ある。ダイオード・ベース・温度センサの１つの相対的利点は、当該温度センサが非常に低コストで半導体ダイに形成された集積回路（ＩＣ）の一部になることがあることである。別の利点は、その温度センサが半導体ダイ上で非常に小さな空間を占めることである。さらに別の利点は、モニタ（監視）される対象電子部品に非常に近い位置でダイ上に当該温度センサを配置できることであり、ダイオード・ベース・温度センサが部品温度の非常に正確な測定を提供できることを意味する。
【０００２】
今日最も一般的な半導体ダイオードは、２つの電気端子間に接続されたｐｎ接合をもつ１つの半導体材料である。ダイオードは主に一方向へ電流を伝え、ある方向へ電流に対して低い（観念的にはゼロ）抵抗をもち、他の方向へ高い（観念的には無限大）抵抗をもつ。ある閾値電圧が順方向（ダイオードが順方向バイアスされたと言われる状態）へ存在する場合のみ、半導体ダイオードは電気を伝え始める。順方向バイアスされたダイオードを横切っての電圧降下は、電流とともに少ししか変化しない。比較すると、電圧降下は温度とともに大幅に変化し、この効果は温度測定のために利用できる。
【発明の概要】
【０００３】
温度センサが開示される。一実施の形態では、温度センサは、第１ノードと別のノードとの間に直列に接続された複数の第１ダイオードと、第２ノードと他のノードとの間に直列に接続された複数の第２ダイオードとを備える集積回路の形式を取る。第１電流源は一定の第１電流を提供し、第１電流または第１電流のほぼ全てが複数の第１ダイオードを通過する（流れる）。第２電流源は一定の第２電流を提供し、第２電流または第２電流のほぼ全てが複数の第２ダイオードを通過する。また、集積回路は、第１および第２ノードに連結されたサブ回路を備える。サブ回路と前記回路は、第１および第２ノードで第１および第２電圧に依存する出力電圧を発生させるようにそれぞれ構成されている。複数の第１および第２ダイオードは集積回路の上に配列されて、それらがほぼ等しい温度Ｔで動作するようになっている。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
発明の利点を容易に理解するために、添付の図面で例示された具体的な実施の形態を参照して、上記で簡潔に要約された発明についてより詳細な記述がなされるだろう。これらの図が発明の幾つかの実施の形態のみを表し、それ故にその範囲を限定するものと見なされることがないことを理解し、添付図面を用いて付加的な明細および詳細とともに発明が記述および説明されるだろう。
【図１】バンドギャップ温度センサの図である。
【図２】それに伴ってダイオード・ベース・温度センサ回路の中で使用可能である回路の図である。
【図３】ダイオード・ベース・温度センサ回路の図である。
【図４】別のダイオード・ベース・温度センサ回路の図である。
【図５】また別のダイオード・ベース・温度センサ回路の図である。
【図６】図５のダイオード・ベース・温度センサ回路の中で使用可能である回路の例の図である。
【図７】さらに別のダイオード・ベース・温度センサ回路の図である。
【図８】もう一つのダイオード・ベース・温度センサ回路の図である。
【０００５】
異なる図面内での同一参照符号の使用は、類似または同一の事項を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書において図面で一般的に記述および例示されたような発明の部品が、多種多様な異なる構成の中で設計および配列されても良いことは、容易に理解されるだろう。したがって、添付図面で表示されているように、発明における装置、システム、および方法の実施の形態に関して以下の詳細な説明は、請求項に記述されるような発明の範囲を限定するように意図されず、発明の選択された実施の形態のうちの単なる代表例である。
【０００７】
この明細書を通して記述された発明の特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施の形態において何らかの適切な方法で組合せされても良い。たとえば、この明細書を通して「一実施の形態」、「ある実施の形態」、または類似の言葉使いへの言及は、実施の形態に関連して記述された詳細な特徴、構造、または特性が発明の少なくとも１つの実施の形態に含まれることを意味する。したがって、この明細書を通して、表現「一実施の形態において」、「ある実施の形態において」、または類似の言葉使いの出現は、同一グループの実施の形態を必ずしも全て言及していないが、記述された特徴、構造、または特性は１つ以上の実施の形態において何らかの適切な方法で組合されても良い。
【０００８】
バンドギャップ温度センサは、ＩＣ内に使用されてその内部の温度を測定できるダイオード・ベース・温度センサの一般的形式である。バンドギャップセンサの原理は、ダイオードの順方向電圧が温度依存することである。ダイオード接続トランジスタは、バンドギャップ温度センサ（すなわち、ダイオード・ベース・温度センサの一形式）として使用可能である。ダイオード接続トランジスタは、３端子トランジスタから作られた２端子ダイオードである。ダイオード接続されたバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）は、ＢＪＴのベースおよびコレクタの接続により作られる。ダイオード接続ＢＪＴの１つの特性は、活性（アクティブ）領域内で動作することである。本発明は、ダイオード接続ＢＪＴを参照して記述され、本発明がｐｎ接合ダイオードまたは他のデバイス（たとえばＭＯＳＦＥＴのボディダイオード）に利用できたことが理解される。
【０００９】
図１は、２つのダイオード接続ＢＪＴ１０２、１０４を有し、互いに隣接して位置決めされ、ほぼ同一温度影響を被り、その結果、ほぼ同一温度Ｔで動作するようになっているバンドギャップ温度センサ回路１００を示す。ダイオード接続ＢＪＴの場所は、対象部品の正確な温度測定にとって重要である。観念的にはダイオード接続ＢＪＴは、温度測定されている対象部品と密接な物理的接触するべきである。このことは、必ずしも可能であるとは限らない。直接の温度接触が可能でないならば、ダイオード接続ＢＪＴと所望の測定点との温度差を特徴付けることは重要かもしれない。このようにして、周知のオフセットは、温度差を相殺するとともに対象部品の実際温度に関してより正確な決定を提供するために使用されてもよい。
【００１０】
センサ回路１００は、周知の一定電流Ｉ１、Ｉ２をダイオード接続ＢＪＴ１０２、１０４に提供する電流センサ１１２、１１４をそれぞれ備えている。ダイオード接続ＢＪＴ１０２、１０４のそれぞれを跨いでのベース・エミッタ電圧降下ＶＢＥ１、ＶＢＥ２はそれぞれ、次の方程式に従って温度Ｔの変化にともなって予測可能な形で変化するだろう。
【００１１】
2019095426.tif 000003
ここに、ｋ＝ボルツマン定数
Ｔ＝ケルビン温度
ｑ＝電子の電荷
Ａ１はダイオード接続ＢＪＴ１０２内のエミッタの面積（エリア）であり、
Ａ２はダイオード接続ＢＪＴ１０４内のエミッタの面積であり、
Ｉｓは飽和電流定数である。
【００１２】
通常の知識のある人なら理解することは、エミッタのｐｎ接合面積Ａ１＝Ａ２であるが、Ｉ１≠Ｉ２ならば、電圧差ＶＢＥ１−ＶＢＥ２は、
ＶＢＥ１−ＶＢＥ２＝△ＶＢＥ＝（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ｉ１／Ｉ２）      （１）
をもたらすことである。
【００１３】
そして、通常の知識のある人なら理解することは、異なるエミッタのｐｎ接合面積Ａ１≠Ａ２であるが、Ｉ１＝Ｉ２ならば、ＶＢＥ１−ＶＢＥ２は、
ＶＢＥ１−ＶＢＥ２＝△ＶＢＥ＝（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ａ２／Ａ１）      （２）
をもたらすことである。
【００１４】
重要なことには、両方程式（１）と（２）は、値が半導体製造プロセス変数にとって非常に敏感であるＩｓを欠いている。他の定数（すなわちｋとｑ）は周知であり、半導体製造プロセスとともに変化する。
【００１５】
図１を引き続き参照して、ＶＢＥ１とＶＢＥ２は、差動増幅器１０６の反転入力および非反転入力に提供される。Ｖｏｕｔは、増幅器１０６によって△ＶＢＥの関数として生成される。Ｖｏｕｔは調整され、デジタル値に変換され、その後に方程式（１）または（２）に基づいて処理されてＴをもたらす。
【００１６】
幾つかの問題点がセンサ回路１００に関して存在する。△ＶＢＥがＴの変化にともなって直線的である一方、△ＶＢＥが直線的である範囲は小さいことがある。恐らくもっと重要なことには、△ＶＢＥが温度とともに変化する速度（たとえば、Ａ２／Ａ１＝１０またはＩ１／Ｉ２＝１０に関して△ＶＢＥ＝０．２ｍＶ／℃）は、△ＶＢＥの直線範囲では非常に小さくなることがあり、そのことは△ＶＢＥに対して小さな値になる。△ＶＢＥが小さいので、△ＶＢＥはグランドノイズ（地動雑音）および／または漏れ電流の影響を受けやすく、そのことはセンサ回路が幾つかの温度監視アプリケーションそれだけで足りる程度の精度でないかもしれないことを意味する。付加的な部品（たとえばスイッチトキャパシタ技術を利用するチョッパ増幅器）は、センサ回路の精度を高めるために使用可能であるが、これらの付加的な部品は、半導体ダイ上で重要な領域を含み占有するため高価である。他方、Ｔに関してのグランドノイズおよび／または漏れ電流の悪影響は、比Ａ２／Ａ１またはＩ１／Ｉ２ひいては△ＶＢＥが増大される場合に改善されるかもしれない。たとえば、Ｉ１＝２００．０μＡとＩ２＝２．７μＡ、またはＩ１＝１．４８ｍＡとＩ２＝２０．０μＡならば、△ＶＢＥ＝０．４ｍＶ／℃である。しかしながら、△ＶＢＥ＝０．４ｍＶ／℃がグランドノイズおよび／または漏れ電流の影響をあまり受けやすくない一方、ＩＣ内でＩ２＝２．７μＡまたはＩ１＝１．４８ｍＡをもつ電流センサを利用することは、工学的挑戦を生じさせる。たとえば過度の電力はＩ１＝１．４８ｍＡで消耗され、または、漏れ電流の流出はＩ２＝２．７μＡでもっと減衰されるかもしれない。
【００１７】
本発明は、センサ回路１００における前述の不備に対処し、ダイオード接続ＢＪＴ（または類似のデバイス）から成る１つ以上のスタック（堆積）を使って温度を測定するダイオード・ベース温度センサ回路を提供する。本発明で利用される各スタックは、直列に接続された２つ以上のダイオード、２つ以上のダイオード接続ＢＪＴなどを含む。本発明は２つ以上のダイオード接続ＢＪＴから成るスタックに関して記述され、本発明がそれに限定されるべきでないことは理解される。各スタックは、単一のダイオード接続ＢＪＴと比較したとき、グランドノイズおよび／または漏れ電流の影響をあまり受けない温度依存性電圧を提供し、その結果、各スタックは対象電子部品に対して温度のより正確な測定を提供する。
【００１８】
図２は、本発明の一実施の形態によるダイオード・ベース温度センサ回路で使用可能であるダイオード接続ＢＪＴから成るスタックの例を示す。電流源２０２は、ダイオード接続ＢＪＴ２０６のスタック２０４と直列に接続され、図示されるようにダイオード接続ＢＪＴも直列に接続されている。ダイオード接続ＢＪＴ２０６のそれぞれは同様な構造であるべきである。少なくとも、ダイオード接続ＢＪＴ２０６のエミッタでのｐｎ接合の面積は、相互にほぼ等しくするべきである。
【００１９】
電流源２０２は定電流Ｉをスタック２０４に提供する。ダイオード接続ＢＪＴ２０６は順方向へバイアスされ、その結果、電流Ｉまたは電流Ｉのほぼ全てがスタック２０４を介してグランドへ流れる。これにより、ノード２０８に電流
2019095426.tif 000004
が生み出される。ここに、Ｎはスタック２０４内のダイオード接続ＢＪＴの個数、Ａはダイオード接続ＢＪＴ２０６内のエミッタｐｎ接合の面積である。当業者なら、電圧Ｖが電圧範囲では温度Ｔに直線的に依存することを理解する。残りの開示は２つのダイオード接続ＢＪＴを含むスタックを記述し、本発明がそれに限定されるべきでないことは理解される。
【００２０】
ダイオード接続ＢＪＴ２０６は、半導体ダイ上に配列されて、ほぼ同一温度Ｔで動作するようになっている。ダイオード接続ＢＪＴ２０６は対象電子部品のすぐ近くのダイ上に配置されるべきであり、ダイオード接続ＢＪＴ２０６とその部品とがほぼ同一温度を持つようになっている。図２では示されないが、増幅器、アナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などのような付加的な部品は、半導体ダイ上に形成可能である。これらの付加的な部品は、同時に作動して、電圧Ｖに基づいて温度Ｔを発生させることができる。
【００２１】
図３は、本発明の一実施の形態を利用する温度センサ回路３００の例を示す。図３で示されるように、回路３００は、一定かつ既知の電流Ｉ１、Ｉ２をそれぞれ発生させる一対の電流源３０２、３０４を備える。これらの電流源３０２、３０４のそれぞれは、図示されたようにダイオード接続ＢＪＴ２０６のスタック３０６、３０８のそれぞれと直列に接続されている。ダイオード接続ＢＪＴ２０６のエミッタでのｐｎ接合面積は相互にほぼ等しくするべきである。
【００２２】
電流Ｉ１または電流Ｉ１のほぼ全てはダイオード接続ＢＪＴのスタック３０６を介して流れる一方、電流Ｉ２または電流Ｉ２のほぼ全てはダイオード接続ＢＪＴのスタック３０８を介して流れる。電圧Ｖ１、Ｖ２は、ノード３１０、３１２でそれぞれ発生させられ、２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ｉ１／（ＡＩｓ））と２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ｉ２／（ＡＩｓ））にそれぞれ等しくなるように近似され得る。ここに、Ａはダイオード接続ＢＪＴ２０６のエミッタでの接合の面積である。Ｉ１はＩ２と大きさの点で異なるので、電圧Ｖ１、Ｖ２は異なるべきである。しなしながら、通常の知識を持つ人なら、Ｖ１とＶ２との間の差が、
△Ｖ＝Ｖ１−Ｖ２＝２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ｉ１／Ｉ２）       （３）
として表示され得ることを理解する。
【００２３】
方程式（１）と（３）を比較すると、△ＶＢＥと△Ｖとの両方がＴに直線的に依存することが示される。しかしながら、△Ｖは△ＶＢＥより２倍大きい。△Ｖが２倍大きいので、△Ｖは温度Ｔの変化に対して△ＶＢＥよりも敏感であり、したがって、グランドノイズおよび／または漏れ電流にあまり影響を受けない。△Ｖは、Ｔの相対的により正確な温度を提供するために使用可能である。
【００２４】
図４は、本発明の別の実施の形態を利用する代替のダイオード・ベース温度センサ回路４００を例示する。図４で示されるように、回路４００は一対の電流源４０２を備え、当該電流源のそれぞれは一定で既知の電流Ｉを発生させる。電流源４０２は、図示されるようにそれぞれのスタック４０４、４０６に直列接続されている。スタック４０４は直列に連結されたダイオード接続ＢＪＴ２０６を備え、エミッタｐｎ接合の面積(エリア)Ａ１は相互にほぼ等しい。スタック４０６は直列に連結されたダイオード接続ＢＪＴ４０８を備え、エミッタｐｎ接合の面積Ａ２は相互にほぼ等しい。
【００２５】
電圧Ｖ１、Ｖ２はノード４１０、４１２でそれぞれ発生され、２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ｉ／（Ａ１Ｉｓ））と２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ｉ／（Ａ２Ｉｓ））に近似的に等しい。Ａ１≠Ａ２なら、電圧Ｖ１、Ｖ２は同一ではないだろう。しかしながら、通常の知識を有する人なら、Ｖ１とＶ２との間の差が、
△Ｖ＝Ｖ１−Ｖ２＝２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ａ２／Ａ１）       （４）
として表示されることを理解する。
【００２６】
方程式（２）と（４）を比較すると、△ＶＢＥと△Ｖとの両方がＴに直線的に依存していることが示される。しかしながら、方程式（４）の△Ｖは方程式（２）の△ＶＢＥより２倍大きい。△Ｖは２倍大きいので、△Ｖは温度Ｔの変化に対して△ＶＢＥよりも敏感であり、したがって、グランドノイズおよび／または漏れ電流の問題にあまり影響を受けない。
【００２７】
図３と図４では示されないが、付加的な部品は増幅器、アナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）、デジタルメモリ、中央処理装置（ＣＰＵ）などのような、本発明を利用するダイオード・ベース・センサ回路を備えた半導体ダイに追加されてもよい。合わせて、これらの付加的な部品は、電圧Ｖ１、Ｖ２を受け取って調整し、変換し、記憶して処理し、Ｔに対するデジタル値を生み出すことができ、そして、閾値に対して順番に比較できる。もしＴが閾値を超えると、警告が発生され得る。図５は、Ｖ１、Ｖ２を受け取るサブ回路５０２に連結された、図３のダイオード・ベース温度センサ回路３００を例示する。サブ回路５０２は、△Ｖ＝Ｖ１−Ｖ２の関数として出力電圧Ｖｏｕｔを発生させる。一実施の形態では、Ｖｏｕｔ＝△Ｖである。Ｖｏｕｔは△Ｖとともに直線的に変化し、そして、△Ｖの範囲に対して温度Ｔとともに順番に直線的に変化する。こうして、Ｖｏｕｔは温度Ｔとともに直線的に変化する。
【００２８】
回路５０２は多くの異なる形式を採用してもよい。回路５０２が△Ｖを調整（たとえばフィルタリング）および／または増幅する部品を備えてもよい。図５では示されないが、ＡＤＣは、調整および増幅された電圧△Ｖを、メモリ（不図示）内に格納された命令を実行するＣＰＵによって後続処理用のデジタル的な等価物に変換できる。ＣＰＵは方程式（３）または（４）に応じてＴとデジタル的な等価物を発生できる。図６は、図５で示された実施の形態で利用され得る回路５０２の例の部品を例示する。図５は、図示された抵抗Ｒ１、Ｒ２に連結されるオペアンプ（演算増幅器）６０２を備える。回路５０２は△Ｖを増幅する。回路５０２によって提供されるゲインＡは、Ｒ１、Ｒ２の抵抗値に依存する。もしＲ２＝１０Ｒ１なら、ゲインＡは１０に等しくなり、ひいてはＶｏｕｔ＝１０△Ｖになる。他の回路５０２を考える。
【００２９】
図７は、本発明を利用するダイオード・ベース温度センサ回路７００の別の実施の形態を例示する。回路７００は、ダイオード接続ＢＪＴ２０６から成る単一のスタック７０２と、スイッチ７０４、７０６と、一定で既知の電流Ｉ１、Ｉ２をそれぞれ発生させる電流源３０２、３０４を具備する回路とを備える。一実施の形態では、電流Ｉ１またはＩ２は、回路を閉じると、スイッチ７０４または７０６を介して電流源によってそれぞれ提供される。スイッチ７０４、７０６は、非オーバーラップのコンプリメンタリ・パルスによって制御されて、電流Ｉ１、Ｉ２の一方だけがいつでもスタック７０２に連結されるようにしている。回路７０３が、スイッチ７０４、７０６を制御する非オーバーラップのコンプリメンタリ・パルスを発生させてもよい。
【００３０】
Ｉ２、Ｉ１の大きさは実質的に異なるべきである。ダイオードスタック７０２を介して流れる電流は、スイッチ７０４またはスイッチ７０６を閉じているか否かに依存して２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ｉ１／（ＡＩｓ））または２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ｉ２／（ＡＩｓ））に近似的に等しくなるノード７１０で電圧Ｖを引き起こす。回路７０３は、ノード７１０で電圧の関数として出力電圧Ｖｏｕｔを発生させる。一実施の形態では、Ｖｏｕｔはアナログ信号であるかもしれない。別の実施の形態では、Ｖｏｕｔはデジタル値であるかもしれない。何れかの実施の形態では、Ｖｏｕｔは、スイッチ７０４を閉じたときにノード７１０でサンプリングされた電圧と、スイッチ７０６を閉じたときにノード７１０でサンプリングされた電圧との間の差を表示する。電圧の差△Ｖは２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ｉ１／Ｉ２）に比例する（釣り合う）べきである。
【００３１】
デジタル式では、回路７０３は、ノード７１０でサンプリングされた電圧を変換するためのＡＤＶと、サンプリングされた電圧のデジタル等価物を格納するためのメモリとを備える。ＣＰＵなどのようなデバイスは、メモリ内に格納されたデジタル等価物を差し引いて（減算して）、Ｖｏｕｔを生み出す。また、このＣＰＵは、上述の方程式（３）に基づいてデジタルＶｏｕｔを処理して、Ｔのデジタル等価物を生み出すように構成される。アナログ式では、回路７０３は、サンプル・ホールド・コンデンサと差動増幅器を備える。この実施の形態では、第１スイッチは閉じられて、スイッチ７０４を閉じている間に第１サンプル・ホールド・コンデンサをノード７１０に接続する。第１サンプル・ホールド・コンデンサは、第１スイッチとスイッチ７０４を閉じている間に、ノード７１０で電圧まで充電（帯電）される。それから、第１スイッチとスイッチ７０４を開く。第２スイッチは閉じられて、スイッチ７０６を閉じている間に第２サンプル・ホールド・コンデンサをノード７１０に接続する。第２サンプル・ホールド・コンデンサは、第２スイッチとスイッチ７０６を閉じている間にノード７１０で電圧まで充電される。このようにして、第１および第２サンプル・ホールド・コンデンサは、電流Ｉ１、Ｉ２がスタック７０２を介してそれぞれ流れている間に、ノード７１０で電圧まで充電される。第１および第２サンプル・ホールド・コンデンサは差動増幅器のそれぞれの入力に接続可能であるので、差動増幅器は、第１および第２サンプル・ホールド・コンデンサによって保持される電圧の間の差としてアナログＶｏｕｔをそれぞれ発生させる。ＣＰＵによる後続処理のためのＶｏｕｔのデジタル等価物を発生させて、上述の方程式（３）に基づいてＴのデジタル値を生み出すＡＤＣを提供できる。
【００３２】
図８は、本発明を利用するダイオード・ベース温度センサ回路８００のさらに別の実施の形態を示す。図８では、単一の電流源４０２が、スイッチ８０６、８０８を介してスタック８０２、８０４にそれぞれ代替的に接続される。スタック８０２は直列的に連結されたダイオード接続ＢＪＴ２０６を備える。ダイオード接続ＢＪＴ２０６内のエミッタｐｎ接合の面積Ａ１は相互にほぼ等しくするべきである。スタック８０４は、直列的に連結されたダイオード接続ＢＪＴ４０８を備える。ダイオード接続ＢＪＴ４０８内のエミッタｐｎ接合の面積Ａ２は相互にほぼ等しくするべきである。図４で示された実施の形態と同様に、Ａ１≠Ａ２である。スイッチ８０６、８０８は、非オーバーラップのコンプリメンタリ・パルスによって制御されて、スタック８０２または８０４の一方だけがいつでも電流Ｉで通電されるようになっている。ダイオードスタック８０２を介して電流Ｉは、２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ｉ／（Ａ１Ｉｓ））に近似的に等しいノード８１０で電圧Ｖ１を作り出し、スタック８０４を介して電流Ｉは、２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ｉ／（Ａ２Ｉｓ））に近似的に等しいノード８１２で電圧Ｖ２を作り出す。一実施の形態では、スイッチ８０６、８０８を制御する非オーバーラップのコンプリメンタリ・パルスを発生させる回路８０３は、スイッチ８０６、８０８をそれぞれ閉じたときに電圧Ｖ１、Ｖ２をサンプリングする。回路８０３は、サンプリングされた電圧Ｖ１、Ｖ２の関数として出力電圧Ｖｏｕｔを発生させる。一実施の形態では、回路８０３は、サンプリングされた電圧Ｖ１から、サンプリングされた電圧Ｖ２を差し引いて、２・（ｋＴ／ｑ）・ｌｎ（Ａ２／Ａ１）に比例する△Ｖを作り出す。ＣＰＵによる後続処理のためのＶｏｕｔのデジタル等価物を発生させてＴのデジタル値を生み出すＡＤＣを提供できる。
【００３３】
本発明は幾つかの実施の形態に関連して記述されたが、発明は本明細書で詳述された特定の形式に限定されるよう意図されていない。それどころか、添付の請求項によって定義されるような発明の範囲に合理的に含まれ得るような変更、変形、および等価物に及ぶことが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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