[發明專利]基準電壓產生電路、電源開啟檢測電路以及半導體裝置

有效

• 申請號: 202010030156.X
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111538363B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 村上洋樹
• 申請（專利權）人: 華邦電子股份有限公司
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46;G05F1/565;H02M1/36;G11C5/14
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙平;周永君

本發明提供一種基準電壓產生電路、電源開啟檢測電路以及半導體裝置，該基準電壓產生電路包含：PMOS晶體管P1、P2，被配置為對第1、第2電流路徑提供相同電流值的電流源；雙極晶體管Q1，在第1電流路徑連接PMOS晶體管P1；雙極晶體管Q2，在第2電流路徑連接PMOS晶體管P2；差動放大電路AMP，控制PMOS晶體管P1、P2的柵極，使得節點VN與節點VP的電壓相等；輸出節點BGR，輸出基準電壓Vref；以及基準電壓保證部130，當節點VN的電壓與節點VP的電壓的差在一定值以下保持不變時，輸出檢測信號BGRDET。

技術領域

本發明是關于基準電壓產生電路，特別是關于使用能隙參考(BandgapReference)電路來產生基準電壓的電路。

背景技術

快閃存儲器等半導體裝置中，通常設有電源開啟(Power On)檢測電路，用來檢測供電時電源電壓已經達到一定電壓。若電源開啟檢測電路檢測到電壓為一定電壓以上，則執行電源開啟程序，并進行內部電路的重設等。舉例來說，有鑒于供電時的電源電壓不穩定，日本專利特開2008-160399號公報揭示了一種電源開啟系統重設電路：當供電時讓操作起始的程序停止，將系統重設直到電源穩定為止，并在電源穩定之后讓系統啟動。

圖1表示既有電源開啟檢測電路的構成。電源開啟檢測電路10具備：基準電壓產生電路20，產生基準電壓Vref；內部電壓產生電路30，基于電源電壓Vcc產生內部電壓VI；以及比較電路40，被配置為基于基準電壓Vref與內部電壓VI的比較結果而產生電源開啟檢測信號PWRDET。例如，當內部電壓VI已經達到基準電壓Vref時，比較電路40輸出電源開啟檢測信號PWRDET給內部電路。內部電壓產生電路30例如對電源電壓Vcc進行分壓以產生內部電壓VI。

基準電壓Vref用來判定電源電壓Vcc是否已經達到目標電壓。基于目標電壓，內部電壓產生電路30可產生比保證內部電路可正常運作的電壓(以下簡稱保證電壓)還要高的內部電壓VI(以下簡稱期望電壓)。為了防止內部電路在低電壓下錯誤運作，因此對基準電壓Vref要求高精度。舉例來說，若基準電壓Vref設定的比期望電壓還低，將導致在電源電壓Vcc沒有達到目標電壓的情況下，仍會輸出電源開啟檢測信號PWRDET，使得提供給內部電路的內部電壓VI無法保證內部電路可正常運作，結果引起了錯誤運作等。

因此，與電源電壓Vcc的變動或操作溫度幾乎不相依的能隙參考電路(以下稱BGR電路)，會用在基準電壓產生電路20。圖2表示一般的BGR電路的構成。如圖2所示，BGR電路包含：第1電流路徑與第2電流路徑，位于電源電壓Vcc以及接地電位GND之間；及差動放大電路AMP。第1電流路徑包括串接的PMOS晶體管P1、電阻R1及雙極晶體管Q1；第2電流路徑包括串接的PMOS晶體管P2、電阻R2、電阻R及雙極晶體管Q2。差動放大電路AMP的反向輸入端子(-)連接至電阻R1與雙極晶體管Q1之間的節點VN；差動放大電路AMP的非反向輸入端子(+)連接至電阻R2與電阻R之間的節點VP；差動放大電路AMP的輸出端子共同連接至晶體管P1、P2的柵極。

PMOS晶體管P1、P2作為對第1、第2電流路徑提供相同電流值的電流源而運作，由雙極晶體管Q1使第1電流在第1電流路徑流通，由雙極晶體管Q2使第2電流在第2電流路徑流通。另外，差動放大電路AMP控制晶體管P1、P2的柵極電壓，使得節點VN與節點VP相等(VN＝VP)。換句話說，差動放大電路AMP調整輸出電壓，使得雙極晶體管Q1的順向電壓，與雙極晶體管Q2的順向電壓以及電阻R產生的電壓相加后的電壓相等。

BGR電路中，由于雙極晶體管Q1、Q2的順向電壓具有負溫度系數，而節點VN、VP的差具有正溫度系數，因此通過適切選擇電阻R1、R2、R的電阻值，能夠成為無溫度相依性的電路。

當節點VN與節點VP的電壓相等時，VN＝VP，VP＝VBE+(R×iBGR)，(R×iBGR)＝VP-VBE。iBGR為流經電阻R的電流。VP-VBE利用下列公式算出。K_B為波茲曼常數，e為電荷量，T為絕對溫度。

[公式1]