[發明專利]電流生成電路

有效

• 申請號: 200910248080.1
• 申請日: 2009-12-31
• 公開（公告）號: CN101763137A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 楊大為
• 申請（專利權）人: 華亞微電子(上海)有限公司
• 主分類號: G05F3/30
• 分類號: G05F3/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 吳靖靚;李麗

技術領域

本發明涉及半導體集成電路，特別是涉及電流生成電路。

背景技術

隨著半導體技術從微米(μm)發展至納米(nm)工藝，工藝條件的變化 對器件的影響越來越大。例如，在90nm工藝中，在一定的偏置條件下，金屬 氧化物半導體(MOS)晶體管的閾值電壓(threshold?voltage)在從-40℃低溫 到125℃高溫會銳減約70％，在這種情況下，隨著閾值電壓的顯著減小，在 高溫下的電流會顯著增加。因此，需要提供一種負溫度系數或者說是與溫度 成反比的電流偏置來減小或消除高溫下產生的大電流。

根據圖1所示的克西荷夫電流定律(Kirchoff’s?current?law)，流進任何 一個節點的電流總和等于流出該節點的電流總和，即I3＝I1+I2，因此可以用 下述方法得到負溫度系數的電流：請參考圖2，一種如左圖所示，電流I2是 正溫度系數或者說是與溫度成正比的(PTAT，proportional?to?absolute temperature)電流，電流I3是與溫度無關或者是負溫度系數的電流，電流I3 大于電流I2，因此，可以得到電流I1＝I3-I2是負溫度系數的電流。另一種 如右圖所示，電流I2、I3都是正溫度系數的電流，電流I3大于電流I2，電流 I₂隨溫度的變化大于電流I3隨溫度的變化，因此，可以得到電流I1＝I3-I2 是負溫度系數的電流。

在傳統的模擬電路中，PTAT電路被設計用于產生正溫度系數的電流， 其可以結合產生與溫度無關的電流的電路，獲得產生負溫度系數的電流的電 路，以補償因高溫引起的電路運行速度減慢。圖3是現有的一種PTAT電路， 包括2個雙極型晶體管(bipolar?transistor)Q1、Q2，晶體管Q1、Q2的基極 連接在一起，因此它們的基極具有相同的電位。晶體管Q1的發射極通過電阻 R連接至地；晶體管Q2的基極和集電極連接，發射極連接至地；晶體管Q1、 Q2的集電極連接電壓源。

晶體管Q1的基極發射極電壓Vbe1=(kTq)*ln(Iq1Is1),]]>其中，k為波爾茲曼 常數，T為絕對溫度，q為電荷量，I_q1為Q1的集電極電流，I_s1為Q1的反相 飽和電流。

晶體管Q2的基極發射極電壓Vbe2=(kTq)*ln(Iq2Is2),]]>其中，k為波爾茲曼常 數，T為絕對溫度，q為電荷量，I_q2為Q2的集電極電流，I_s2為Q2的反相飽 和電流。

因此，流過電阻R的電流為：