(57)【要約】【課題】低電圧で動作可能な、温度センサ装置を提供すること。【解決手段】定電流回路と、定電流回路から定電流を供給される、ソースフォロワ接続された１つ以上のＭＯＳトランジスタのゲート・ソース電圧間電圧の和に基づいた電圧によって、または、ソースフォロワ接続された１つ以上のＭＯＳトランジスタのゲート・ソース電圧間電圧と、１つ以上のＰＮ接合の順電圧との和の電圧に基づいた電圧によって、温度を検知する構成とした。【選択図】  図１
2013076583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧によって温度を検知する温度センサ装置であって、
定電流を出力する定電流回路と、
前記定電流回路から定電流を供給される、ソースフォロワ接続された１つ以上のＭＯＳトランジスタと、を備え、
前記温度センサ装置の出力電圧が、前記ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電圧の和に基づいて与えられる、
ことを特徴とする、温度センサ装置。
【請求項２】
前記定電流回路から定電流を供給される、エミッタフォロワ接続された１つ以上のバイポーラトランジスタと、を備え、
前記温度センサ装置の出力電圧が、前記ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電圧の和と、前記バイポーラトランジスタのＰＮ接合の順電圧とに基づいて与えられる、
ことを特徴とする、請求項１に記載の温度センサ装置。
【請求項３】
前記定電流回路から定電流を供給される、１つ以上のダイオードと、を備え、
前記温度センサ装置の出力電圧が、前記ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電圧の和と、前記ダイオードの順電圧とに基づいて与えられる、
ことを特徴とする、請求項１に記載の温度センサ装置。
【請求項４】
前記定電流回路と前記ＭＯＳトランジスタとの間に、飽和接続されたＭＯＳトランジスタを設けた、
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の温度センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度を検知する温度センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度を検知する温度センサ装置としては、ＰＮ接合の順電圧ＶＰＮを利用したものが、よく知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来の温度センサ装置を示す回路図である。従来の温度センサ装置は、定電流回路５０１と、これによって定電流が提供されるダーリントン接続されたバイポーラトランジスタ５０２、５０３、５０４を、備えている。
【０００４】
バイポーラトランジスタ５０４のエミッタには、出力端子が接続されている。温度センサ装置の出力電圧は、バイポーラトランジスタのＰＮ接合の順電圧ＶＰＮの和になる。ＰＮ接合の順電圧ＶＰＮは、常温において凡そ０．６Ｖ程度であることが知られている。また、ＰＮ接合の順電圧ＶＰＮは、温度に応じて変化する為、この出力電圧は温度に応じて変化する電圧となる。
【０００５】
この様な構成の温度センサ装置においては、出力電圧が温度に応じて変化する感度が高いほど、温度センサ装置の温度検知精度が高まる。従って、温度センサ装置の温度検知精度を高めるには、ＰＮ接合の順電圧ＶＰＮの和を増やせばよい。一般に、ＰＮ接合の順電圧ＶＰＮの温度感度は、凡そ２．５ｍＶ／℃であることが知られている。
【０００６】
図５の温度センサ装置の場合、ＰＮ接合の有効な段数が３段である為、順電圧和はＰＮ接合の順電圧ＶＰＮの３倍となる。従って、常温における出力電圧は、凡そ１．８Ｖとなり、出力電圧が温度に応じて変化する感度は、凡そ７．５ｍＶ／℃となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２４８９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の温度センサ装置は、温度センサ装置の出力電圧は、バイポーラトランジスタのＰＮ接合の順電圧の和になる為、動作電圧としては、少なくともＰＮ接合の順電圧和よりも高いことが必要である。この為、動作電圧を低く抑えることができないという、問題点があった。このことは、バッテリーなどから提供される電源電圧を、低電圧まで利用できないという意味において非効率である。
【０００９】
本発明は、上記の様な問題点を解決するために考案されたものであり、より低電圧で動作可能な、温度センサ装置を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来の課題を解決するために、本発明の温度センサ装置は以下のような構成とした。
定電流回路と、定電流回路から定電流を供給される、ソースフォロワ接続された１つ以上のＭＯＳトランジスタのゲート・ソース電圧間電圧の和に基づいた電圧によって、またはソースフォロワ接続された１つ以上のＭＯＳトランジスタのゲート・ソース電圧間電圧と、１つ以上のＰＮ接合の順電圧との和の電圧に基づいた電圧によって温度を検知する温度センサ装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の温度センサ装置によれば、感度を犠牲にすることなくより低電圧で動作可能な、温度センサ装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の温度センサ装置を示す構成図である。
【図２】本実施形態の温度センサ装置の他の例を示す構成図である。
【図３】本実施形態の温度センサ装置の他の例を示す構成図である。
【図４】本実施形態の温度センサ装置の他の例を示す構成図である。
【図５】従来の温度センサ装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本実施形態の温度センサ装置を示す構成図である。
本実施形態の温度センサ装置は、定電流回路５０１と、これによって定電流が提供されるソースフォロワ接続されたＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３を、備えている。また、ＭＯＳトランジスタ１０３のソースに接続される、出力端子を備えている。出力端子には、温度センサ装置の出力電圧ＶＯＵＴが出力される。
【００１４】
次に、本実施形態の温度センサ装置の動作を説明する。
今、ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３の閾値電圧を、それぞれ順次、ＶＴ１０１、ＶＴ１０２、ＶＴ１０３とする。
ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３は、ソースフォロワ接続となっている為、ゲートに入力された電圧にゲート・ソース間電圧を加算した電圧をソースに出力する。
【００１５】
ここで、ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３のオーバードライブ電圧は無視できる、と仮定する。ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３のゲート・ソース間電圧の和は、ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３の閾値電圧の和と等しくなり、この電圧が出力電圧ＶＯＵＴとして与えられる。従って、出力電圧ＶＯＵＴは（１）式で与えられる。ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３の寸法サイズＷ／Ｌが大きい、あるいはドレイン電流が小さい、状態とすることにより、この仮定は成立する。
【００１６】
ＶＯＵＴ＝ＶＴ１０１＋ＶＴ１０２＋ＶＴ１０３・・・（１）
（１）式によれば、出力電圧ＶＯＵＴは、ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３の閾値電圧に依る。ＭＯＳトランジスタの閾値電圧は、負の温度特性を持つ為、出力電圧ＶＯＵＴはまた、負の温度特性を持つことになる。従って、出力電圧ＶＯＵＴとしては、温度に基づいた電圧が出力されることになる。
【００１７】
（１）式から、常温における出力電圧ＶＯＵＴは、凡そ１．８Ｖとなっていた。ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３の閾値電圧を小さい値として制御することにより、出力電圧ＶＯＵＴを低く抑えることができる。ＭＯＳトランジスタの閾値電圧を小さくすることは、例えば、チャネルのインプラ濃度を調整する、または、ＭＯＳトランジスタのバックゲート電圧を制御する、ことにより達成される。ここで、ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３に対して、閾値電圧を小さい値として制御する対象を、選択的に決めても良い。この場合も、出力電圧ＶＯＵＴを低く抑えることが可能である。
【００１８】
また、出力電圧ＶＯＵＴの感度をさらに高くしたい場合には、ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース電圧間の電圧の和を増やせばよい。例えば、図２に示す様に、ＭＯＳトランジスタ２０２を追加する。
【００１９】
図２は、本実施形態の温度センサ装置の他の例を示す構成図である。
図２の温度センサ装置は、定電流回路２０１と、これによって定電流が提供されるソースフォロワ接続されたＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３、２０２を、備えている。また、ＭＯＳトランジスタ２０２のソースに接続される、出力端子を備えている。出力端子には、温度センサ装置の出力電圧ＶＯＵＴが出力される。
【００２０】
今、ＭＯＳトランジスタ２０２の閾値電圧を、ＶＴ２０２とする。
ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３、２０２は、ソースフォロワ接続となっている為、ゲートに入力された電圧にゲート・ソース間電圧を加算した電圧をソースに出力する。
【００２１】
ここで、ＭＯＳトランジスタ２０２のオーバードライブ電圧を無視できる、と仮定する。ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３、２０２のゲート・ソース間電圧の和は、ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３、２０２の閾値電圧の和と等しくなり、この電圧が出力電圧ＶＯＵＴとして与えられる。従って、出力電圧ＶＯＵＴは（２）式で与えられる。ＭＯＳトランジスタ２０２の寸法サイズＷ／Ｌが大きい、あるいはドレイン電流が小さい、状態とすることにより、この仮定は成立する。
【００２２】
ＶＯＵＴ＝ＶＴ１０１＋ＶＴ１０２＋ＶＴ１０３＋ＶＴ２０２・・・（２）
（２）式と（１）式との相違は、ＶＴ２０２が加算されている点にある。従って、出力電圧の感度としては、ＭＯＳトランジスタ２０２の分だけ高まる。
（２）式は、また例えば、図３の様に飽和接続したＭＯＳトランジスタを追加することによっても、達成される。
【００２３】
図３は、本実施形態の温度センサ装置の他の例を示す構成図である。
飽和接続されたＭＯＳトランジスタ２０２は、ＭＯＳトランジスタ１０３のゲートとＭＯＳトランジスタ１０２のソースの間に備えられている。
出力電圧ＶＯＵＴは、明らかに、ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０３、２０２の閾値電圧和で決定される為、（２）式と同様の出力電圧ＶＯＵＴが達成される。
【００２４】
なお図３において、トランジスタ２０２は、ＭＯＳトランジスタ１０３のゲートとＭＯＳトランジスタ１０２のソースとの間に備えたとしたが、例えはＭＯＳトランジスタ１０２のゲートと、ＭＯＳトランジスタ１０１のソースとの間に備えてもよく、これに限定されるものではない。
また例えば、図４に示す様に、ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電圧とＰＮ接合の順電圧との和に基づいて、出力電圧ＶＯＵＴが与えられても良い。
【００２５】
図４は、本実施形態の温度センサ装置の他の例を示す構成図である。
図４の温度センサ装置は、定電流回路５０１と、バイポーラトランジスタ５０２、５０３と、ＭＯＳトランジスタ４０１を、備えている。また、ＭＯＳトランジスタ４０１のソースに接続される、出力端子を備えている。出力端子には、温度センサ装置の出力電圧ＶＯＵＴが出力される。
【００２６】
次に、図４の温度センサ装置の動作を説明する。
今、トランジスタ４０１の閾値電圧を、ＶＴ４０１とする。
バイポーラトランジスタ５０２、５０３は、エミッタフォロワ接続となっている為、ベースに入力された電圧にベース・エミッタ間電圧を加算した電圧を、エミッタに出力する。また、ＭＯＳトランジスタ４０１は、ソースフォロワ接続となっている為、ゲートに入力された電圧にゲート・ソース間電圧を加算した電圧をソースに出力する。
【００２７】
ここで、ＭＯＳトランジスタ４０１のオーバードライブ電圧を無視できる、と仮定する。バイポーラトランジスタ５０２、５０３のベース・エミッタ間電圧と、ＭＯＳトランジスタ４０１のゲート・ソース間電圧との和は、ＰＮ接合の順電圧ＶＰＮの２倍とＭＯＳトランジスタ４０１の閾値電圧との和と等しくなり、この電圧が出力電圧ＶＯＵＴとして与えられる。従って、出力電圧ＶＯＵＴは（３）式で与えられる。ＭＯＳトランジスタ４０１の寸法サイズＷ／Ｌが大きい、あるいはドレイン電流が小さい、状態とすることにより、この仮定は成立する。
【００２８】
ＶＯＵＴ＝ＶＰＮ×２＋ＶＴ４０１・・・（３）
（３）式によれば、出力電圧ＶＯＵＴは、ＭＯＳトランジスタ４０１の閾値電圧に依る。また、ＶＰＮ及び、ＭＯＳトランジスタの閾値電圧は、負の温度特性を持つ為、出力電圧ＶＯＵＴは負の温度特性を持つことになる。従って、出力電圧ＶＯＵＴとしては、温度に基づいた電圧が出力されることになる。
【００２９】
（３）式によれば、出力電圧ＶＯＵＴは、ＭＯＳトランジスタ４０１の閾値電圧を小さい値として制御することにより、出力電圧ＶＯＵＴを低く抑えることができる。
【００３０】
なお、図４において、バイポーラトランジスタ５０２、５０３とＭＯＳトランジスタ４０１を備えた構成としたが、ＭＯＳトランジスタ４０１はバイポーラトランジスタ５０２の代わりに備えてもよく、この構成に限定されるものではない。
また、ＰＮ接合の順電圧ＶＰＮをダーリントン接続したバイポーラトランジスタによって発生させたが、ダイオードによって発生させてもよい。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態の温度センサ装置においては、従来の温度センサ装置と比べて出力電圧を低く抑えることが可能である。従って、より低電圧で動作可能な、温度センサ装置を提供することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
２０１、５０１  定電流回路
【図１】
2013076583.tif 000003
【図２】
2013076583.tif 000004
【図３】
2013076583.tif 000005
【図４】
2013076583.tif 000006
【図５】
2013076583.tif 000007