[發(fā)明專利]溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710816898.3
• 申請(qǐng)日: 2017-09-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107817060B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 貝里·A·J·巴特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號(hào): G01K7/34
• 分類號(hào): G01K7/34
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 倪斌

本發(fā)明公開(kāi)一種集成電路溫度傳感器，所述集成電路溫度傳感器包括：第一電容器，所述第一電容器具有與溫度相關(guān)的第一電容；第二電容器，所述第二電容器具有與所述溫度相關(guān)的第二電容；以及控制器，所述控制器被配置成確定所述第一電容與所述第二電容的比率，以便確定所述集成電路的區(qū)域的溫度。

技術(shù)領(lǐng)域

本文中所描述的實(shí)施例包括集成電路電容器溫度傳感器。

背景技術(shù)

集成電路中所用的大部分溫度傳感器是基于雙極的。為了從雙極裝置讀出，使用偏置電路在雙極裝置中運(yùn)行連續(xù)電流，以供恰當(dāng)設(shè)置并讀出V_be電壓，所述V_be電壓為溫度依賴性的，這使得溫度可以被確定。對(duì)于精確的溫度讀出，可以較不依賴于工藝擴(kuò)展而測(cè)量具有不同偏置電流的兩種雙極晶體管之間的V_be電壓差。因而，只需要雙極晶體管的兩個(gè)分支之間的電流比是精確的。隨著減小電路元件尺寸的技術(shù)縮放的增加，基于雙極晶體管的溫度傳感器的精確性降低。

將電容器用作溫度傳感元件而不是雙極晶體管消除了對(duì)持續(xù)偏置電流的需求，并且減少了誤差源的數(shù)量。隨著技術(shù)縮放的增加，邊緣電容器的溫度敏感性增加。邊緣電容器可以具有兩組導(dǎo)電指狀物，所述兩組導(dǎo)電指狀物連接在一起，交錯(cuò)于同一水平面上，且一組指狀物堆疊在另一組指狀物頂上。當(dāng)半導(dǎo)體區(qū)域受熱時(shí)，硅或芯片膨脹，且邊緣電容器導(dǎo)電指狀物的高度和其之間的間距都擴(kuò)增，使得指狀物之間的間距和指狀物側(cè)邊面積變大，并且當(dāng)面積的增加超過(guò)了距離的增加時(shí)，邊緣區(qū)域的電容增加。對(duì)于平板電容器，邊緣對(duì)總電容的貢獻(xiàn)大大降低，并且因此邊緣的電容將隨著硅或芯片膨脹而減小。

材料的正溫度系數(shù)意味著所述材料的電容隨著溫度增加而增加。在CMOS技術(shù)中，金屬邊緣電容器具有正溫度系數(shù)，且平板電容器具有小的負(fù)溫度系數(shù)。這些溫度系數(shù)可以通過(guò)建構(gòu)電容器和/或標(biāo)注電容器的尺寸(例如，改變高寬比、指狀物間距，以及增加邊緣電容器指狀物的堆疊層之間的通孔)來(lái)調(diào)整。這些電容器對(duì)溫度的敏感性隨著技術(shù)縮放的增加而增加。給定區(qū)域的溫度可以通過(guò)測(cè)量所述區(qū)域的電容來(lái)測(cè)量。

電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CDC)(模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一種形式)可以確定邊緣電容器的電容與另一電容器(例如，具有不同溫度敏感性的平板電容器)的電容之間的比率。控制器或其它測(cè)量裝置可以被配置成基于兩種電容器的溫度依賴性比率且不依賴于其它參考(例如，電壓、電流或頻率)來(lái)獲得讀出結(jié)果。使用具有標(biāo)稱電容補(bǔ)償?shù)腃DC可以允許以高分辨率測(cè)量作為溫度的函數(shù)的小電容變化而不需要大的動(dòng)態(tài)范圍。

發(fā)明內(nèi)容

下文呈現(xiàn)各種實(shí)施例的簡(jiǎn)要概述。在以下概述中可以做出一些簡(jiǎn)化和省略，這意圖突出且引入各種實(shí)施例的一些方面，但不限制本發(fā)明的范圍。將在稍后的章節(jié)中對(duì)足以允許本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員制作和使用本發(fā)明概念的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

各種示例性實(shí)施例涉及一種集成電路溫度傳感器，所述集成電路溫度傳感器包括：第一電容器，所述第一電容器具有與溫度相關(guān)的第一電容；第二電容器，所述第二電容器具有與溫度相關(guān)的第二電容；以及控制器，所述控制器被配置成確定第一電容與第二電容的比率，以便確定集成電路的區(qū)域的溫度。

第一電容器可以是邊緣電容器，且第二電容器可以是平板電容器。第一電容器可以是平板電容器，且第二電容器可以是邊緣電容器。

第一電容器和第二電容器可以屬于相同類型，并且可以被配置成具有不同的溫度敏感性。

集成電路可以包括具有電容器的積分器，所述積分器被配置成對(duì)來(lái)自第一電容器和第二電容器的電荷進(jìn)行積分。電容器可以被配置成將負(fù)反饋提供到構(gòu)成積分器的放大器。比較器可以被配置成基于積分器的輸出而產(chǎn)生每循環(huán)位流值。