特開 2023-14597 半導体集積回路、半導体装置及び温度特性調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023014597

(43)【公開日】2023-01-31

(54)【発明の名称】半導体集積回路、半導体装置及び温度特性調整方法

(51)【国際特許分類】

   G05F 1/56 20060101AFI20230124BHJP

【ＦＩ】

G05F1/56 320C

【審査請求】未請求

【請求項の数】23

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021118629

(22)【出願日】2021-07-19

(71)【出願人】

【識別番号】320012037

【氏名又は名称】ラピステクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001025

【氏名又は名称】弁理士法人レクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤野 隆良

【テーマコード（参考）】

5H430

【Ｆターム（参考）】

5H430BB01

5H430BB05

5H430BB09

5H430BB11

5H430EE04

5H430EE15

5H430FF02

5H430FF13

5H430HH03

5H430JJ07

5H430LA07

(57)【要約】

【課題】過電流保護を行うとともに温度特性の調整を行うことが可能な半導体集積回路及び半導体装置を提供する。
【解決手段】第１電圧の供給を受けて動作し、基準電圧に基づいて制御電圧を出力するオペアンプと、第１電極が第１電圧の供給ラインである第１電圧ラインに接続され、制御電圧に基づいて第１電流を送出する第１の出力トランジスタと、前記オペアンプに接続され、温度係数調整用の抵抗部を備えた過電流保護回路と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電圧の供給を受けて動作し、基準電圧に基づいて制御電圧を出力するオペアンプと、
第１電極が前記第１電圧の供給ラインである第１電圧ラインに接続され、前記制御電圧に基づいて第１電流を送出する第１の出力トランジスタと、
前記オペアンプに接続され、温度係数調整用の抵抗部を備えた過電流保護回路と、
を備えたことを特徴とする半導体集積回路。

【請求項2】

前記過電流保護回路は、
前記制御電圧に基づいて第２電流を送出する電流送出トランジスタと、
カレントミラーを構成するトランジスタ対であって、前記電流送出トランジスタの第２電極と前記第１電圧とは異なる第２電圧の供給ラインである第２電圧ラインとの間に接続され、前記第２電流の電流量に応じた電流量を有する第３電流を送出する第１トランジスタ対と、
カレントミラーを構成するトランジスタ対であって、前記第１トランジスタ対と前記第１電圧ラインとの間に接続され、前記第３電流の電流量に応じた電流量を有する第４電流を送出する第２トランジスタ対と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。

【請求項3】

前記電流送出トランジスタの制御電極は前記制御電圧が供給される制御電圧ラインに接続され、
前記第１トランジスタ対は、第２電極及び制御電極が前記電流送出トランジスタの前記第２電極に接続され且つ第１電極が前記第２電圧ラインに接続された第１トランジスタと、制御電極が前記第１トランジスタの前記制御電極に接続された第２トランジスタと、を有し、
前記第２トランジスタ対は、第２電極が前記制御電圧ラインに接続された第３トランジスタと、第２電極及び制御電極が前記第２トランジスタの第１電極に接続され且つ第１電極が前記第１電圧ラインに接続された第４トランジスタと、を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体集積回路。

【請求項4】

前記抵抗部は、一端が前記第１電圧ラインに接続され、他端が前記電流送出トランジスタの第１電極に接続された第１抵抗を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体集積回路。

【請求項5】

前記第１抵抗は、負の温度特性を有し、前記第２電流の温度係数を調整するために設けられた抵抗素子であることを特徴とする請求項４に記載の半導体集積回路。

【請求項6】

前記抵抗部は、一端が前記第２電圧ラインに接続され、他端が前記第１トランジスタ対の前記第２トランジスタの第２電極に接続された第２抵抗を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体集積回路。

【請求項7】

前記第２抵抗は、負の温度特性を有し、前記第３電流の温度係数を調整するために設けられた抵抗素子であることを特徴とする請求項６に記載の半導体集積回路。

【請求項8】

前記抵抗部は、一端が前記第１電圧ラインに接続され、他端が前記第２トランジスタ対の前記第３トランジスタの第１電極に接続された第３抵抗を有することを特徴とする請求項６又７に記載の半導体集積回路。

【請求項9】

前記第３抵抗は、負の温度特性を有し、前記第４電流の温度係数を調整するために設けられた抵抗素子であることを特徴とする請求項８に記載の半導体集積回路。

【請求項10】

前記過電流保護回路は、
第１電極が前記第１電圧ラインに接続され、前記制御電圧に基づいて第２電流を第２電極から送出する電流送出トランジスタと、
カレントミラーを構成するトランジスタ対であって、前記電流送出トランジスタの前記第２電極と前記第１電圧とは異なる第２電圧の供給ラインである第２電圧ラインとの間に接続され、前記第２電流の電流量に応じた電流量を有する第３電流を送出する第１トランジスタ対と、
カレントミラーを構成するトランジスタ対であって、前記第１トランジスタ対と第３電圧の供給ラインである第３電圧ラインとの間に接続され、前記第３電流の電流量に応じた電流量を有する第４電流を送出する第２トランジスタ対と、
カレントミラーを構成するトランジスタ対であって、前記第２トランジスタ対と前記第２電圧ラインとの間に接続され、前記第４電流の電流量に応じた電流量を有する第５電流を送出する第３トランジスタ対と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。

【請求項11】

前記電流送出トランジスタの制御電極は前記制御電圧が供給される制御電圧ラインに接続され、
前記第１トランジスタ対は、第２電極及び制御電極が前記電流送出トランジスタの前記第１電極に接続され且つ第１電極が前記第２電圧ラインに接続された第１トランジスタと、制御電極が前記第１トランジスタの前記制御電極に接続された第２トランジスタと、を有し、
前記第２トランジスタ対は、第２電極及び制御電極が前記第２トランジスタの第２電極に接続され且つ第１電極が前記第３電圧ラインに接続された第３トランジスタと、制御電極が前記第３トランジスタの前記制御電極に接続された第４トランジスタと、を有し、
前記第３トランジスタ対は、第２電極及び制御電極が前記第４トランジスタの第２電極に接続され且つ第１電極が前記第２電圧ラインに接続された第５トランジスタと、制御電極が前記第５トランジスタの前記制御電極に接続され且つ第２電極が前記オペアンプに接続された第６トランジスタと、を有することを特徴とする請求項１０に記載の半導体集積回路。

【請求項12】

前記抵抗部は、一端が前記第２電圧ラインに接続され、他端が前記第１トランジスタ対の前記第２トランジスタの第１電極に接続された第１抵抗を有することを特徴とする請求項１１に記載の半導体集積回路。

【請求項13】

前記第１抵抗は、負の温度特性を有し、前記第３電流の温度係数を調整するために設けられた抵抗素子であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体集積回路。

【請求項14】

前記抵抗部は、一端が前記第３電圧ラインに接続され、他端が前記第２トランジスタ対の前記第４トランジスタの第１電極に接続された第２抵抗を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の半導体集積回路。

【請求項15】

前記第２抵抗は、負の温度特性を有し、前記第４電流の温度係数を調整するために設けられた抵抗素子であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。

【請求項16】

前記抵抗部は、一端が前記第２電圧ラインに接続され、他端が前記第３トランジスタ対の前記第６トランジスタの第１電極に接続された第３抵抗を有することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の半導体集積回路。

【請求項17】

前記第３抵抗は、負の温度特性を有し、前記第５電流の温度係数を調整するために設けられた抵抗素子であることを特徴とする請求項１６に記載の半導体集積回路。

【請求項18】

前記第１電圧は高電源電圧であり、
前記第２電圧は接地電圧であり、
前記第３電圧は前記第１電圧よりも低い低電源電圧であり、
前記第１の出力トランジスタ及び前記電流送出トランジスタは、前記第１電圧に応じた高耐圧のＭＯＳトランジスタから構成され、
前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、前記第３トランジスタ、前記第４トランジスタ、前記第５トランジスタ及び前記第６トランジスタは、前記第３の電圧に応じた低耐圧のＭＯＳトランジスタから構成されていることを特徴とする請求項１１乃至１７のうちいずれか１項に記載の半導体集積回路。

【請求項19】

前記第３トランジスタ対の前記第６トランジスタは、前記オペアンプに設けられた過電流保護端に接続されていることを特徴とする請求項１１乃至１８のうちいずれか１項に記載の半導体集積回路。

【請求項20】

前記半導体集積回路と、
前記第１電流を受け、当該第１電流の電流量に応じた電流量を有する出力電流を送出する第２の出力トランジスタと、
を備えたことを特徴とする請求項３乃至９、１１乃至１９のうちいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項21】

前記第２の出力トランジスタは、第１電極が前記第１電圧ラインに接続され、第２電極が前記第１の出力トランジスタの第２電極に接続され、第３電極が前記出力電流の出力ノードに接続された、バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置。

【請求項22】

前記出力ノードと前記第２電圧ラインとの間に設けられ、前記出力ノードの出力電圧と前記第２電圧とを分圧して帰還電圧を生成する帰還電圧生成部と、 前記出力ノードを介して接続された負荷と、
を備え、
前記オペアンプは、前記基準電圧の印加を受ける第１入力端と、前記帰還電圧の印加を受ける第２入力端と、前記制御電圧ラインを介して前記第１の出力トランジスタの制御電極に接続された出力端と、を有し、前記基準電圧と前記帰還電圧との電圧差に応じた前記制御電圧を前記第１の出力トランジスタの前記制御電極に印加することを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置。

【請求項23】

請求項１に記載の半導体集積回路における温度係数調整方法であって、
前記抵抗部の抵抗値を変化させ、前記第１電流の温度係数を調整するステップを含むことを特徴とする温度特性調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体集積回路及び半導体装置に関し、特に過電流保護回路を有する半導体集積回路及び過電流保護回路を有する半導体装置の温度特性調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

リニアレギュレータ回路において、過電流からリニアレギュレータ回路に接続されている回路を保護するための過電流保護回路が設けられている（例えば、特許文献１）。過電流保護回路は、例えば、出力トランジスタに流れる電流をコピーするためのＰチャネル型ＭＯＳトランジスタと、過電流保護の閾値電流を調整し出力トランジスタのゲートに帰還させるためのＮチャネル型ＭＯＳトランジスタからなる第１のトランジスタ対及びＰチャネル型ＭＯＳトランジスタからなる第２のトランジスタ対と、から構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１６００８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、リニアレギュレータ回路の出力電流を大きくするため、リニアレギュレータ回路を構成するチップの外部に、オペアンプの出力を直接ゲートに受ける第１の出力トランジスタとは別に、第２の出力トランジスタとしてのバイポーラトランジスタを設けることが行われている。第２の出力トランジスタは、第１の出力トランジスタから出力された電流に応じて出力電流を出力する。

【0005】

過電流保護の閾値電流は、環境温度に伴って変化しないことが望ましい。チップ外部に設けられた第２の出力トランジスタの電流増幅率は、温度の上昇に伴いその値が上昇するという、正の温度特性を持っている。そのため、第２の出力トランジスタから出力される出力電流が一定であるときには、第１の出力トランジスタから出力される電流は、温度の上昇に伴いその値が低下するという、負の温度特性を持つことになる。そして、第１の出力トランジスタの電流をコピーする過電流保護回路のＰチャネル型ＭＯＳトランジスタを流れる電流も負の温度特性となる。よって、過電流保護回路のＰチャネル型ＭＯＳトランジスタを流れる電流が温度に伴って変化することになるため、出力電流の上限値である過電流保護の閾値電流も温度に伴って変化してしまう。したがって、過電流保護の閾値電流が温度に伴って変化しないよう、温度特性の調整を行う必要があるという問題があった。

【0006】

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、温度特性の調整を行うことが可能な半導体集積回路及び半導体装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る半導体集積回路は、第１電圧の供給を受けて動作し、基準電圧に基づいて制御電圧を出力するオペアンプと、第１電極が前記第１電圧の供給ラインである第１電圧ラインに接続され、前記制御電圧に基づいて第１電流を送出する第１の出力トランジスタと、前記オペアンプに接続され、温度係数調整用の抵抗部を備えた過電流保護回路と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る半導体集積回路及び半導体装置によれば、過電流保護を行うとともに温度特性の調整を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例１に係る半導体装置の構成を示す回路図である。

【図2】実施例１の半導体装置において抵抗部の抵抗値を変化させた際の電流の温度特性の一例を示す温度特性図である。

【図3】本発明の実施例２に係る半導体装置の構成を示す回路図である。

【図4】実施例２の半導体装置において抵抗部の抵抗値を変化させた際の電流の温度特性の一例を示す温度特性図である。

【図5】本発明の実施例３に係る半導体装置の構成を示す回路図である。

【図6】実施例３の半導体装置におけるオペアンプの構成を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下の各実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一または等価な部分には同一の参照符号を付している。

【実施例0011】

図１は、本発明の実施例１に係る半導体装置１００の構成を示す回路図である。半導体装置１００は、基準電圧生成部１１と、オペアンプＯＰ１と、第１の出力トランジスタＭＰ１と、第２の出力トランジスタＱ１と、抵抗Ｒ１及びＲ２と、過電流保護回路１２と、から構成されている。基準電圧生成部１１と、オペアンプＯＰ１と、第１の出力トランジスタＭＰ１と、第２の出力トランジスタＱ１と、抵抗Ｒ１及びＲ２によって、レギュレータ回路が構成されている。半導体装置１００の外部には負荷ＬＤが接続され、半導体装置１００の出力電流Ｉｏｕｔがノードｎ１を介して負荷ＬＤに供給される。また、負荷ＬＤは、半導体装置１００内に設けられていてもよい。

【0012】

基準電圧生成部１１、オペアンプＯＰ１、第１の出力トランジスタＭＰ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、及び過電流保護回路１２は、同一のチップである半導体集積回路ＣＰ１に形成されている。一方、第２の出力トランジスタＱ１は、半導体集積回路ＣＰ１の外部に設けられ、半導体集積回路ＣＰ１内の第１の出力トランジスタＭＰ１及び抵抗Ｒ１に接続されている。

【0013】

基準電圧生成部１１は、半導体装置１００の基準電圧を生成する基準電圧源である。基準電圧生成部１１は、基準電圧ＲＶを生成し、オペアンプＯＰ１の反転入力端に供給する。

【0014】

オペアンプＯＰ１は、反転入力端、非反転入力端及び出力端を有し、反転入力端の入力電圧と非反転入力端の入力電圧との電圧差に応じた電圧を出力端から出力する演算増幅器である。本実施例では、オペアンプＯＰ１の反転入力端には、基準電圧生成部１１により生成された基準電圧ＲＶが入力される。また、オペアンプＯＰ１の非反転入力端には、抵抗Ｒ１及びＲ２により生成された帰還電圧ＦＶが入力される。オペアンプＯＰ１は、電源電圧ＶＤＤの供給を受けて動作し、基準電圧ＲＶと帰還電圧ＦＶとの電圧差に応じた制御電圧ＣＶを制御電圧ラインＬＣに出力する。

【0015】

第１の出力トランジスタＭＰ１は、制御電極及び２つの電極を有している。第１の出力トランジスタＭＰ１は、例えば第１導電型であるＰチャネル型ＭＯＳＦＥＴから構成されている。ここで制御電極はゲート、２つの電極はソースとドレインであって、以下、制御電極はゲート、各電極はソースまたはドレインを用いて説明する。第１の出力トランジスタＭＰ１は、オペアンプＯＰ１から出力された制御電圧ＣＶの印加を受けて電流Ｉ０を送出する。第１の出力トランジスタＭＰ１のソース及びバックゲートは、第１電圧である電源電圧ＶＤＤの供給ラインＬＡに接続されている。第１の出力トランジスタＭＰ１のゲートは、制御電圧ラインＬＣに接続されている。第１の出力トランジスタＭＰ１は、ゲートに印加された制御電圧ＣＶに応じた電流Ｉ０をドレインから送出する。

【0016】

トランジスタＱ１は、半導体集積回路ＣＰ１の外部に設けられ、第１の出力トランジスタＭＰ１から出力された電流Ｉ０に基づいて出力電流Ｉｏｕｔを送出する第２の出力トランジスタである。トランジスタＱ１は、３つの電極を有している。トランジスタＱ１は、例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタから構成されている。ここで３つの電極はベース、コレクタ及びエミッタであって、以下、各電極はベース、コレクタまたはエミッタを用いて説明する。トランジスタＱ１のコレクタは、電源電圧ＶＤＤの供給ラインＬＡに接続されている。トランジスタＱ１のベースは、第１の出力トランジスタＭＰ１のドレインに接続されている。トランジスタＱ１のエミッタは、出力電圧Ｖｏｕｔの出力ノードであるノードｎ１に接続されている。トランジスタＱ１のエミッタからは、電流Ｉ０の電流量に応じた電流量を有する出力電流Ｉｏｕｔが送出される。

【0017】

抵抗Ｒ１及びＲ２は、帰還電圧ＦＶを生成する帰還電圧生成部を構成する抵抗素子である。抵抗Ｒ１の一端は、ノードｎ１に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、ノードｎ２に接続されている。抵抗Ｒ２の一端は、ノードｎ２に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、第２電圧である接地電位ＧＮＤの供給ラインＬＢに接続されている。抵抗Ｒ１及びＲ２によって、ノードｎ１の電圧である出力電圧Ｖｏｕｔと接地電圧ＧＮＤとが分圧され、帰還電圧ＦＶとしてノードｎ２から出力される。帰還電圧ＦＶは、オペアンプＯＰ１の非反転入力端に供給される。

【0018】

過電流保護回路１２は、電源電圧ＶＤＤの供給ラインＬＡと接地電圧ＧＮＤの供給ラインＬＢとに接続され、第１の出力トランジスタＭＰ１から出力された電流Ｉ０の電流量を所定の電流量以下に制限し、負荷ＬＤに過電流が流れるのを防ぐ回路である。本実施例の過電流保護回路１２は、トランジスタＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４、ＭＮ１、ＭＮ２、及び抵抗Ｒ３から構成されている。

【0019】

トランジスタＭＰ２は、第１の出力トランジスタＭＰ１とカレントミラーを構成し、第１の出力トランジスタＭＰ１の出力電流である電流Ｉ０をコピーした電流、すなわち電流Ｉ０の電流量に応じた電流量を有する電流Ｉ１を送出する電流送出トランジスタである。本実施例では、トランジスタＭＰ２は第１の出力トランジスタＭＰ１と同じサイズを有しており、抵抗Ｒ３の抵抗値が０の時に電流Ｉ０と同じ電流量を有する電流Ｉ１を送出する。

【0020】

トランジスタＭＰ２は、制御電極及び２つの電極を有している。トランジスタＭＰ２は、例えばＰチャネル型ＭＯＳＦＥＴから構成されている。ここで制御電極はゲート、２つの電極はソースとドレインであって、以下、制御電極はゲート、各電極はソースまたはドレインを用いて説明する。トランジスタＭＰ２のゲートは、制御電圧ＣＶの供給ラインである制御電圧ラインＬＣに接続されている。トランジスタＭＰ２のバックゲートは、電源電圧ＶＤＤの供給ラインＬＡに接続されている。トランジスタＭＰ２のドレインは、ラインＬ１に接続されている。かかる構成により、トランジスタＭＰ２のドレインからラインＬ１に電流Ｉ１が送出される。

【0021】

トランジスタＭＮ１及びＭＮ２は、カレントミラーを構成する第１トランジスタ対である。トランジスタＭＮ１及びＭＮ２の各々は、例えばＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴから構成されている。本実施例では、トランジスタＭＮ１及びＭＮ２は、互いに同じサイズを有する。

【0022】

トランジスタＭＮ１は、制御電極及び２つの電極を有している。トランジスタＭＮ１がＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴである場合、制御電極はゲート、２つの電極はソースとドレインである。以下、制御電極はゲート、各電極はソースまたはドレインを用いて説明する。トランジスタＭＮ１のソース及びバックゲートは、接地電圧ＧＮＤの供給ラインＬＢに接続されている。トランジスタＭＮ１のゲート及びドレインは、互いに接続されるとともに、ラインＬ１を介してトランジスタＭＰ２のドレインに接続されている。

【0023】

トランジスタＭＮ２は、制御電極及び２つの電極を有している。トランジスタＭＮ２がＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴである場合、制御電極はゲート、２つの電極はソースとドレインである。以下、制御電極はゲート、各電極はソースまたはドレインを用いて説明する。トランジスタＭＮ２のソース及びバックゲートは、接地電圧ＧＮＤの供給ラインＬＢに接続されている。トランジスタＭＮ２のドレインは、ラインＬ２に接続されている。トランジスタＭＮ２のゲートは、トランジスタＭＮ１のゲート及びドレインに接続されている。

【0024】

トランジスタＭＮ１及びＭＮ２によって構成されるカレントミラーにより、ラインＬ１の電流Ｉ１をコピーした電流、すなわち電流Ｉ１の電流量に応じた電流量を有する電流Ｉ２がラインＬ２に送出される。本実施例では、トランジスタＭＮ１とＭＮ２とが同じサイズを有するため、電流Ｉ１と同じ電流量を有する電流Ｉ２がラインＬ２に送出される。

【0025】

トランジスタＭＰ３及びＭＰ４は、カレントミラーを構成する第２トランジスタ対である。トランジスタＭＰ３及びＭＰ４の各々は、例えばＰチャネル型ＭＯＳＦＥＴから構成されている。本実施例では、トランジスタＭＰ３及びＭＰ４は、互いに同じサイズを有する。

【0026】

トランジスタＭＰ３は、制御電極及び２つの電極を有している。トランジスタＭＰ３がＰチャネル型ＭＯＳＦＥＴである場合、制御電極はゲート、一対の電極はソースとドレインである。以下、制御電極はゲート、各電極はソースまたはドレインを用いて説明する。トランジスタＭＰ３のソース及びバックゲートは、電源電圧ＶＤＤの供給ラインＬＡに接続されている。トランジスタＭＰ３のドレインは、制御電圧ＣＶの供給ラインである制御電圧ラインＬＣに接続されている。トランジスタＭＰ３のゲートは、ラインＬ２に接続されている。

【0027】

トランジスタＭＰ４は、制御電極及び一対の電極を有している。トランジスタＭＰ４がＰチャネル型ＭＯＳＦＥＴである場合、制御電極はゲート、一対の電極はソースとドレインである。以下、制御電極はゲート、各電極はソースまたはドレインを用いて説明する。トランジスタＭＰ４のソース及びバックゲートは、電源電圧ＶＤＤの供給ラインＬＡに接続されている。トランジスタＭＰ４のゲート及びドレインは、トランジスタＭＰ３のゲートに接続されるとともに、ラインＬ２に接続されている。

【0028】

トランジスタＭＰ３及びＭＰ４によって構成されるカレントミラーにより、ラインＬ２の電流Ｉ２をコピーした電流、すなわち電流Ｉ２の電流量に応じた電流量を有する電流Ｉ３がトランジスタＭＰ３より送出される。本実施例では、トランジスタＭＰ３とＭＰ４とが同じサイズを有するため、電流Ｉ２と同じ電流量を有する電流Ｉ３が送出される。

【0029】

トランジスタＭＮ１及びＭＮ２により電流Ｉ１をコピーした電流Ｉ２が送出され、トランジスタＭＰ３及びＭＰ４により電流Ｉ２をコピーした電流Ｉ３が送出されることで、電流Ｉ３の電流量に応じて制御ラインＬＣの電圧が電源電圧ＶＤＤ側に引き上げられる。よって、トランジスタＭＮ１及びＭＮ２、トランジスタＭＰ３及びＭＰ４により、制御電圧ＣＶが調整され、第１の出力トランジスタから出力する電流Ｉ０の電流量が調整される。すなわち、過電流保護の閾値電流が調整される。ここで、過電流保護の閾値電流とは、出力電流Ｉｏｕｔの上限値のことをいう。この閾値電流を負荷ＬＤの条件に合わせて設定することで、負荷ＬＤに過電流が流れるのを防ぐことができる。

【0030】

抵抗Ｒ３は、一端が電源電圧ＶＤＤの供給ラインＬＡに接続され、他端がトランジスタＭＰ２のソースに接続されている。抵抗Ｒ３は、負の温度特性を有し、ラインＬ１を流れる電流Ｉ１の温度係数を調整するために設けられた温度係数調整用の抵抗素子である。ここで温度特性とは、温度変化に伴う特性の変化をいい、温度係数とは、温度変化に対する変化量、つまり傾きのことをいう。すなわち、負の温度特性とは温度の上昇に伴いその値が低下することをいう。抵抗Ｒ３は、抵抗部の一例である。本実施例では、抵抗Ｒ３の抵抗値を変化させることにより、電流Ｉ１の温度係数を調整することができる。この温度係数の調整については後述する。

【0031】

また、抵抗Ｒ３は、過電流保護の閾値電流を調整するために設けられた電流制限用の抵抗素子でもある。本実施例では、抵抗Ｒ３の抵抗値を変化させることにより、電流Ｉ１の電流量を調整することができるため、これにより制御電圧ＣＶを調整することができる。したがって、抵抗Ｒ３の抵抗値を変化させることにより、過電流保護の閾値電流を調整することができる。

【0032】

まず、図１に示す本実施例の半導体装置１００において過電流保護回路１２の動作について説明する。第１の出力トランジスタＭＰ１が制御電圧ＣＶの印加を受けて電流Ｉ０を送出し、トランジスタＭＰ２によって、電流Ｉ０をコピーした電流Ｉ１がラインＬ１に送出される。そして、トランジスタＭＮ１及びＭＮ２によってラインＬ１の電流Ｉ１をコピーした電流Ｉ２がラインＬ２に送出され、トランジスタＭＰ３及びＭＰ４によってラインＬ２の電流Ｉ２をコピーした電流Ｉ３がトランジスタＭＰ３より送出される。そして、電流Ｉ３の電流量に応じて制御ラインＬＣの電圧が電源電圧ＶＤＤ側に引き上げられることにより、第１の出力トランジスタの電流Ｉ０の電流量が制限され、それに伴い出力電流Ｉｏｕｔの電流量が制限される。これにより、負荷ＬＤに過電流が流れることが防止される。

【0033】

次に、温度係数の調整について説明する。まず、図１に示す本実施例の半導体装置１００において、半導体集積回路ＣＰ１の外部に設けられた第２の出力トランジスタであるトランジスタＱ１の電流増幅率ｈｆｅは、正の温度特性を有する。そのため、第２の出力トランジスタＱ１から出力される出力電流Ｉｏｕｔが一定であるときは、第１の出力トランジスタＭＰ１から出力される電流Ｉ０は負の温度特性を持つことになる。そして、トランジスタＭＰ２のドレインから流れる電流Ｉ１は、第１の出力トランジスタＭＰ１から出力される電流Ｉ０をコピーした電流であるので、電流Ｉ１も負の温度特性となる。

【0034】

図２は、抵抗Ｒ３の抵抗値を変化させた際にトランジスタＭＰ２のドレインに流れる電流Ｉ１の温度特性の一例を示す温度特性図である。図２において、一例として抵抗Ｒ３の抵抗値が０の場合を直線、抵抗Ｒ３の抵抗値がｒ１の場合を点線、抵抗Ｒ３の抵抗値がｒ２の場合を一点鎖線でそれぞれ示す。ここで抵抗値は、０<ｒ１<ｒ２の関係の抵抗値である。

【0035】

図２より、抵抗Ｒ３の抵抗値を０、ｒ１、ｒ２に変化させたときの電流Ｉ１の温度係数が分かる。上記の通り、電流Ｉ１の温度係数とは、温度変化に対する電流Ｉ１の電流値の変化量、つまり傾きのことを指す。それぞれの抵抗値における電流Ｉ１の温度係数を比較すると、抵抗Ｒ３の抵抗値が０の場合の温度係数より抵抗値ｒ１の場合の温度係数の方が大きい。さらに、抵抗Ｒ３の抵抗値がｒ１の場合の温度係数より抵抗値がｒ２の場合の温度係数の方が大きい。温度特性は、温度変化に伴う特性の変化であり、より小さいものであることが好ましいため、抵抗Ｒ３は電流Ｉ１の温度係数の絶対値が小さくなるような抵抗値とすることが好ましい。したがって、電流Ｉ１の温度特性が例えば図２のような温度特性を示すのであれば、電流Ｉ１の温度係数の絶対値が小さくなるように、抵抗値の最も大きいｒ２を抵抗Ｒ３の抵抗値として選択することが好ましい。

【0036】

このように、抵抗Ｒ３の抵抗値を大きくすることにより、電流Ｉ１の温度係数を、正の温度特性側に調整することができる。正の温度特性側とは、電流Ｉ１の温度特性が正の温度特性に変化した場合に限らず、図２に示すように電流Ｉ１の温度係数が大きくなり、温度係数が正の温度特性に近づいた場合も含む。なお、抵抗Ｒ３の抵抗値の調整は、例えば半導体装置１００の製造時に行われる。

【0037】

以上のように、本実施例の半導体装置１００は、温度特性調整用抵抗である抵抗Ｒ３を有する。トランジスタＭＰ２の出力電流である電流Ｉ１は、負の温度係数を有するが、抵抗Ｒ３の抵抗値を調整することにより、トランジスタＭＰ２の出力電流である電流Ｉ１の温度係数を正の温度特性側に調整することができる。

【0038】

したがって、本実施例の半導体集積回路ＣＰ１及び半導体装置１００によれば、過電流保護回路によって過電流保護を行うとともに、温度特性の調整を行うことが可能となる。

【実施例0039】

次に、本発明の実施例２について説明する。実施例２の半導体装置は、実施例１に抵抗Ｒ４を追加した構成であり、過電流保護回路の構成において実施例１の半導体装置と異なる。

【0040】

図３は、本実施例の半導体装置２００の構成を示す回路図である。図３では、図１と同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明する。半導体装置２００は、基準電圧生成部１１と、オペアンプＯＰ１と、第１の出力トランジスタＭＰ１と、第２の出力トランジスタＱ１と、抵抗Ｒ１及びＲ２と、過電流保護回路２２と、から構成されている。基準電圧生成部１１と、オペアンプＯＰ１と、第１の出力トランジスタＭＰ１と、第２の出力トランジスタＱ１と、抵抗Ｒ１及びＲ２によって、レギュレータ回路が構成されている。半導体装置２００の外部には負荷ＬＤが接続され、半導体装置２００の出力電流Ｉｏｕｔがノードｎ１を介して負荷ＬＤに供給される。また、負荷ＬＤは、半導体装置２００内に設けられていてもよい。

【0041】

基準電圧生成部１１、オペアンプＯＰ１、第１の出力トランジスタＭＰ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、及び過電流保護回路２２は、同一のチップである半導体集積回路ＣＰ２に形成されている。一方。第２の出力トランジスタＱ１は、半導体集積回路ＣＰ２の外部に設けられ、半導体集積回路ＣＰ２内の第１の出力トランジスタＭＰ１及び抵抗Ｒ１に接続されている。

【0042】

過電流保護回路２２は、トランジスタＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４、ＭＮ１、ＭＮ２、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４から構成されている。

【0043】

抵抗Ｒ４は、一端が接地電圧ＧＮＤの供給ラインＬＢに接続され、他端がトランジスタＭＮ２のソースに接続されている。抵抗Ｒ４は、負の温度特性を有し、ラインＬ２を流れる電流Ｉ２の温度係数を調整するために設けられた温度係数調整用の抵抗素子である。抵抗Ｒ４は、抵抗部の一例である。本実施例では、抵抗Ｒ４の抵抗値を変化させることにより、電流Ｉ２の温度係数を調整することができる。この温度係数の調整については後述する。

【0044】

また、抵抗Ｒ４は、過電流保護１２の閾値電流を調整するために設けられた電流制限用の抵抗素子でもある。本実施例では、抵抗Ｒ４の抵抗値を変化させることにより、電流Ｉ２の電流量を調整することができるため、これにより制御電圧ＣＶを調整することができる。したがって、抵抗Ｒ４の抵抗値を変化させることにより、過電流保護の閾値電流を調整することができる。

【0045】

次に、抵抗Ｒ４を用いた温度係数の調整について説明する。まず、図３に示す本実施例の半導体装置２００において、トランジスタＭＮ２のドレインに流れる電流Ｉ２は、トランジスタＭＰ２のドレインに流れる電流Ｉ１をコピーした電流であるので、電流Ｉ１同様、電流Ｉ２も負の温度特性となる。

【0046】

図４は、抵抗Ｒ４の抵抗値を変化させた際にトランジスタＭＮ２のドレインに流れる電流Ｉ２の温度特性の一例を示す温度特性図である。図４において、抵抗Ｒ３の抵抗値がｒ１で且つ抵抗Ｒ４の抵抗値がｒ３の場合を直線、抵抗Ｒ３の抵抗値がｒ１で且つ抵抗Ｒ４の抵抗値が０の場合を点線、抵抗Ｒ３の抵抗値がｒ１で且つ抵抗Ｒ４の抵抗値がｒ４の場合を一点鎖線でそれぞれ示す。ここで抵抗値は、０<ｒ３<ｒ４の関係の抵抗値である。

【0047】

図４より、抵抗Ｒ３の抵抗値は一定で、抵抗Ｒ４の抵抗値を０、ｒ３、ｒ４に変化させたときの電流Ｉ２の温度係数が分かる。上記の通り、電流Ｉ２の温度係数とは、温度変化に対する電流Ｉ２の電流値の変化量、つまり傾きのことを指す。それぞれの抵抗値における電流Ｉ２の温度係数を比較すると、抵抗Ｒ４の抵抗値が０の場合の温度係数より抵抗Ｒ４の抵抗値がｒ３の場合の温度係数の方が大きい。さらに、抵抗Ｒ４の抵抗値がｒ３の場合の温度係数より抵抗Ｒ４の抵抗値がｒ４の場合の温度係数の方が大きい。温度特性は、温度変化に伴う特性の変化であり、より小さいものが好ましいため、抵抗Ｒ４は温度係数の絶対値が小さくなるような抵抗値とすることが好ましい。したがって、電流Ｉ２の温度特性が例えば図４のような温度特性を示すのであれば、電流Ｉ１の温度係数の絶対値が小さくなるように、抵抗値の最も大きいｒ４を抵抗Ｒ４の抵抗値として選択することが好ましい。

【0048】

このように、抵抗Ｒ４の抵抗値を大きくすることにより、電流Ｉ２の温度係数を、正の温度特性側に調整することができる。正の温度特性側とは、電流Ｉ２の温度特性が正の温度特性に変化した場合に限らず、図４に示すように電流Ｉ２の温度係数が大きくなり、温度係数が正の温度特性に近づいた場合も含む。なお、抵抗Ｒ４の抵抗値の調整は、例えば半導体装置２００の製造時に行われる。

【0049】

また、半導体装置２００では、実施例１の半導体装置１００と同様、抵抗Ｒ３の抵抗値を調整することにより、トランジスタＭＰ２に流れる電流Ｉ１の温度係数を正の温度特性側に調整することができる。すなわち、本実施例の半導体装置２００によれば、抵抗Ｒ３を用いた調整及び抵抗Ｒ４を用いた調整という二段階の調整によって、トランジスタＭＰ２に流れる電流Ｉ及びトランジスタＭＮ２を流れる電流Ｉ２の温度係数を正の温度特性側に調整することができる。

【0050】

また、抵抗Ｒ３が設けられているときのトランジスタＭＰ２の閾値電圧Ｖ_{ｔｈＭＰ２}は、次の数式（数１）で表される。

【0051】

【数1】

【0052】

Ｖ_ｔｈ０は基板電位が０Ｖのときのトランジスタの閾値電圧、φＦは不純物半導体のフェルミ準位と真性フェルミ準位との電位差を表している。

【0053】

例えば、仮に温度係数調整用抵抗として抵抗Ｒ３のみが設けられ、抵抗Ｒ３の抵抗値のみを変化させて調整を行う場合、トランジスタＱ１の電流増幅率ｈｆｅの温度係数が大きいと、抵抗Ｒ３の抵抗値を大きくする必要がある。このため、数式１において、抵抗Ｒ３の抵抗値の増大に伴い、トランジスタＭＰ２の閾値電圧Ｖ_{ｔｈＭＰ２}も大きくなる。特に基板電位が０Ｖのときのトランジスタの閾値電圧である閾値電圧Ｖ_ｔｈ０が小さい時、トランジスタＭＰ２の閾値電圧Ｖ_{ｔｈＭＰ２}は抵抗Ｒ３の抵抗値の影響を受けやすく、第１の出力トランジスタＭＰ１の閾値電圧Ｖ_{ｔｈＭＰ１}との閾値電圧のずれが大きくなる可能性がある。このように閾値電圧のずれが大きくなると、電流コピーの誤差が大きくなる。このため、製造ばらつきによって電流コピーの誤差にばらつきが生じてしまい、過電流保護の閾値電流の調整が難しくなる場合があった。

【0054】

しかし、本実施例の半導体装置２００によれば、二段階で過電流保護回路を流れる電流の温度係数の調整を行うことにより、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の抵抗値を大きくすることなく温度係数の調整ができるため、電流をコピーするためのトランジスタであるトランジスタＭＰ２及びＭＮ２の閾値電圧をコピー元である第１の出力トランジスタＭＰ１の閾値電圧に近づけることができる。このため、製造ばらつきが生じた場合でも、過電流保護の閾値電流の調整が容易になる。

【0055】

本実施例では、過電流保護回路２２の抵抗部として抵抗Ｒ３及びＲ４を設けた場合について説明したが、これに限定されない。例えば、図示しない新たな抵抗として、電源電圧ＶＤＤの供給ラインＬＡとトランジスタＭＰ３のソースとの間に接続された抵抗Ｒ５をさらに追加し、三段階で過電流保護回路を流れる電流の温度係数の調整を行っても良い。三段階で過電流保護回路を流れる電流の温度係数を調整することにより、さらに抵抗値を大きくすることなく温度係数の調整ができ、過電流保護の閾値電流の調整が容易になる。