[發明專利]參考電流電路以及參考電流產生方法

有效

• 申請號: 201010155593.0
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN101859158A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 林慶宗
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;邢雪紅

技術領域

本發明涉及一種提供改良式溫度補償機制的電路與方法，用以在半導體基板上所制造出的集成電路中產生參考電流，而使用本發明的好處在于電路中產生與溫度變化無關的參考電流。

背景技術

在半導體工藝中的電子電路，特別是對模擬或混合信號電路所制成的集成電路而言，通常會需要一參考電流或者是參考電壓。為了得到與工藝變異和溫度無關的電壓，現有技術是用所謂的電壓能隙電路，或者是正溫度系數電流電路(PTAT)。舉例來說，使用正溫度系數電路產生參考電流，則由于電流將必然會隨著溫度而改變(正比于絕對溫度)，因此需要補償機制。除了正溫度系數電路外，還有一些方法是用互補溫度系數電路(CTAT)。使用固定或者不隨溫度改變的電壓通常會由電阻梯產生電流。電流可以根據歐姆定律來獲得。然而，現有技術中的電阻元件包括溫度系數，故會產生溫度相依性，因此導致參考電流即使在輸入電壓為能隙電壓的環境中仍然會隨著溫度而變化。

圖1描繪出現有技術的簡單電流參考電路。在圖1中晶體管MP11與MP13是P型金屬氧化物半導體場效應晶體管，且互相耦接形成一電流鏡。電阻R用以在電流鏡的一分支中形成一電流參考電路，因而產生參考電流Iref。接著晶體管MP13亦會輸出此電流，作為輸出電流Iout。

Iout可以由簡單地Iref＝Iout＝(VDD-Vgs，p)/R來表示。Vgs，p是一個因P型金屬氧化物半導體晶體管導致的電壓降。

在現有技術中，參考電流Iref可被電阻R簡單地產生出。然而，電阻R具有溫度相依性，因此導致參考電流也具有溫度相依性。此種電路被稱為正溫度系數電流參考電路或者PTAT電流參考電路。為了產生不隨溫度變化的電流，現有技術會用具有負溫度系數的二極管或pn結來平衡電阻的正溫度系數電流。這些方法提供一些溫度補償，但是當元件的溫度變化在一般半導體元件指定的范圍(攝氏-40度到攝氏125度)時，參考電流(與任何相對應的參考電壓)上仍會發生實質上的變化。制作較小元件的進階半導體工藝與其工藝變異會使得現有電路無法得到對溫度不敏感的參考電流。

因此，需要一種產生對溫度不敏感的參考電流的方法和電路，以便應用于半導體電路或集成電路中。這個對溫度不敏感的參考電流的電路與方法應當相容于現有與未來制作集成電路的半導體工藝。

發明內容

通過本發明所提供的電流參考電路，大致上已解決或繞過現有及其他問題以達到技術優勢，而電流參考電路是具有正、負溫度系數的電阻所構成。通過選擇上述電阻的阻值去互補溫度相依性的數值可得到一個穩定的參考電流。因此在超過半導體元件的傳統工作溫度范圍下，仍可產生穩定的參考電流。

在實施例中提供一個電流參考電路。電壓源具有溫度系數并通過一電阻產生一電流，而上述電阻是由具有正溫度系數的電阻與負溫度系數的電阻串聯構成。通過適當調整兩電阻的阻值，可得到對溫度不敏感的參考電流。

本發明提供一種電流參考電路，包括：一電壓源，具有一溫度系數；一第一電阻性元件，具有一正溫度系數；以及一第二電阻性元件，具有一負溫度系數，其中上述第一、第二電阻性元件串聯耦接并形成一電阻，用以通過上述電壓源產生對溫度變化不敏感的一參考電流。

本發明提供一種電流參考電路，用以通過一已溫度補償電壓產生一參考電流，包括：一節點，耦接至上述已溫度補償電壓源；一第一電阻性元件，具有一正溫度系數；以及一第二電阻性元件，具有一負溫度系數，其中上述第一、第二電阻性元件串聯耦接并形成一電阻，用以通過上述已溫度補償電壓源產生對溫度變化不敏感的一參考電流。

本發明提供一種參考電流產生方法，包括：從具有一溫度系數的一電壓源接收一第一電壓；提供一第一電阻性元件，上述第一電阻性元件具有一正溫度系數；提供一第二電阻性元件，上述第二電阻性元件具有一負溫度系數；以及上述第一、第二電阻性元件串聯耦接并形成一電阻，用以通過上述電壓源產生對溫度變化不敏感的一參考電流。

本發明亦提供一種電流參考電路，電流參考電路是由接收已溫度補償的電壓所構成，例如能隙參考電路。另外，再加上由正溫度系數的電阻與負溫度系數的電阻串聯排列的組合電阻，產生參考電流。適當調整兩電阻元件的阻值，此電路的溫度系數可被消除，由此產生對溫度不敏感的參考電流。