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(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】P2024115238
(43)【公開日】2024-08-26
(54)【発明の名称】温度センサ
(51)【国際特許分類】
G01K 7/01 20060101AFI20240819BHJP
【ＦＩ】
G01K7/01 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023020837
(22)【出願日】2023-02-14
(71)【出願人】
【識別番号】000116024
【氏名又は名称】ローム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001933
【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大田黒 義人
【テーマコード（参考）】
2F056
【Ｆターム（参考）】
2F056JT01
(57)【要約】
【課題】良好な温度検出を可能とする。
【解決手段】温度センサ（１）は、対象温度を有する位置に配置された温度検出ダイオード（Ｄａ）と、温度検出ダイオードの順方向に第１及び第２評価用電流（Ｉｆ１及びＩｆ２）を互いに異なるタイミングで供給する電流供給回路（１０）と、温度検出ダイオードへの第１、第２評価用電流の供給期間において温度検出ダイオードの順方向電圧と基準電圧（Ｖｒｅｆ）との差を増幅することにより第１、第２増幅電圧を生成する増幅回路（２０）と、第１及び第２増幅電圧に基づき対象温度を検出する温度検出回路（３０）と、対象温度に応じた温度を有する位置に配置された参照ダイオード（Ｄｂ）を有し、参照ダイオードの順方向に参照用電流（Ｉｆ０）が供給されているときの参照ダイオードの順方向電圧を用いて基準電圧を生成する基準電圧生成回路（４０）と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】温度センサ（１）は、対象温度を有する位置に配置された温度検出ダイオード（Ｄａ）と、温度検出ダイオードの順方向に第１及び第２評価用電流（Ｉｆ１及びＩｆ２）を互いに異なるタイミングで供給する電流供給回路（１０）と、温度検出ダイオードへの第１、第２評価用電流の供給期間において温度検出ダイオードの順方向電圧と基準電圧（Ｖｒｅｆ）との差を増幅することにより第１、第２増幅電圧を生成する増幅回路（２０）と、第１及び第２増幅電圧に基づき対象温度を検出する温度検出回路（３０）と、対象温度に応じた温度を有する位置に配置された参照ダイオード（Ｄｂ）を有し、参照ダイオードの順方向に参照用電流（Ｉｆ０）が供給されているときの参照ダイオードの順方向電圧を用いて基準電圧を生成する基準電圧生成回路（４０）と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象温度を有する位置に配置された温度検出ダイオードと、
前記温度検出ダイオードに対し前記温度検出ダイオードの順方向へ第１評価用電流及び第２評価用電流を互いに異なるタイミングで供給するよう構成された電流供給回路と、
前記温度検出ダイオードへの前記第１評価用電流の供給期間において前記温度検出ダイオードの順方向電圧と基準電圧との差を増幅することにより第１増幅電圧を生成し、且つ、前記温度検出ダイオードへの前記第２評価用電流の供給期間において前記温度検出ダイオードの順方向電圧と前記基準電圧との差を増幅することにより第２増幅電圧を生成するよう構成された増幅回路と、
前記第１増幅電圧及び前記第２増幅電圧に基づき前記対象温度を検出するよう構成された温度検出回路と、
前記対象温度に応じた温度を有する位置に配置された参照ダイオードを有し、前記参照ダイオードの順方向に参照用電流が供給されているときの前記参照ダイオードの順方向電圧を用いて前記基準電圧を生成するよう構成された基準電圧生成回路と、を備える
、温度センサ。
前記温度検出ダイオードに対し前記温度検出ダイオードの順方向へ第１評価用電流及び第２評価用電流を互いに異なるタイミングで供給するよう構成された電流供給回路と、
前記温度検出ダイオードへの前記第１評価用電流の供給期間において前記温度検出ダイオードの順方向電圧と基準電圧との差を増幅することにより第１増幅電圧を生成し、且つ、前記温度検出ダイオードへの前記第２評価用電流の供給期間において前記温度検出ダイオードの順方向電圧と前記基準電圧との差を増幅することにより第２増幅電圧を生成するよう構成された増幅回路と、
前記第１増幅電圧及び前記第２増幅電圧に基づき前記対象温度を検出するよう構成された温度検出回路と、
前記対象温度に応じた温度を有する位置に配置された参照ダイオードを有し、前記参照ダイオードの順方向に参照用電流が供給されているときの前記参照ダイオードの順方向電圧を用いて前記基準電圧を生成するよう構成された基準電圧生成回路と、を備える
、温度センサ。
【請求項2】
前記第１評価用電流及び前記第２評価用電流は互いに異なる電流値を有し、
前記温度検出回路は、前記第１増幅電圧及び前記第２増幅電圧間の差に基づき前記対象温度を検出する
、請求項１に記載の温度センサ。
前記温度検出回路は、前記第１増幅電圧及び前記第２増幅電圧間の差に基づき前記対象温度を検出する
、請求項１に記載の温度センサ。
【請求項3】
前記温度検出回路は、前記増幅回路から前記第１増幅電圧及び前記第２増幅電圧を入力アナログ電圧として受け、前記第１増幅電圧を第１デジタル信号に変換し且つ前記第２増幅電圧を第２デジタル信号に変換するよう構成されたＡＤ変換器と、前記第１デジタル信号及び前記第２デジタル信号間の差に基づき前記対象温度を検出するよう構成された演算回路と、を備える
、請求項２に記載の温度センサ。
、請求項２に記載の温度センサ。
【請求項4】
前記電流供給回路は、前記第２評価用電流と同じ電流値を有する電流を前記参照用電流として前記参照ダイオードに供給する
、請求項１～３の何れかに記載の温度センサ。
、請求項１～３の何れかに記載の温度センサ。
【請求項5】
前記温度検出回路は、前記対象温度の検出結果を示す温度検出信号を生成する
、請求項１～３の何れかに記載の温度センサ。
、請求項１～３の何れかに記載の温度センサ。
【請求項6】
前記温度検出ダイオード及び前記参照ダイオードは、夫々に、互いに接続されたコレクタ及びベースを有するバイポーラトランジスタにて形成される
、請求項１～３の何れかに記載の温度センサ。
、請求項１～３の何れかに記載の温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、温度センサに関する。
【背景技術】
【0002】
ＰＮ接合によるダイオードを用いて温度検出を行う温度センサが広く用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－２２７５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ダイオードを用いて温度検出を行う温度センサにおいて、性能面で改善の余地がある。
【0005】
本開示は、良好な温度検出を可能とする温度センサ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】
【0006】
本開示に係る温度センサは、対象温度を有する位置に配置された温度検出ダイオードと、前記温度検出ダイオードに対し前記温度検出ダイオードの順方向へ第１評価用電流及び第２評価用電流を互いに異なるタイミングで供給するよう構成された電流供給回路と、前記温度検出ダイオードへの前記第１評価用電流の供給期間において前記温度検出ダイオードの順方向電圧と基準電圧との差を増幅することにより第１増幅電圧を生成し、且つ、前記温度検出ダイオードへの前記第２評価用電流の供給期間において前記温度検出ダイオードの順方向電圧と前記基準電圧との差を増幅することにより第２増幅電圧を生成するよう構成された増幅回路と、前記第１増幅電圧及び前記第２増幅電圧に基づき前記対象温度を検出するよう構成された温度検出回路と、前記対象温度に応じた温度を有する位置に配置された参照ダイオードを有し、前記参照ダイオードの順方向に参照用電流が供給されているときの前記参照ダイオードの順方向電圧を用いて前記基準電圧を生成するよう構成された基準電圧生成回路と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、良好な温度検出を可能とする温度センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等の名称を省略又は略記することがある。
【0010】
まず、本開示の実施形態の記述にて用いられる幾つかの用語について説明を設ける。グランドとは、基準となる０Ｖ（ゼロボルト）の電位を有する基準導電部を指す又は０Ｖの電位そのものを指す。基準導電部は金属等の導体を用いて形成されて良い。０Ｖの電位をグランド電位と称することもある。本開示の実施形態において、特に基準を設けずに示される電圧はグランドから見た電位を表す。
【0011】
ＭＯＳＦＥＴは“metal-oxide-semiconductor field-effect transistor”の略称である。ＭＯＳＦＥＴは、特に記述無き限り、エンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴであると解される。また、特に記述なき限り、任意のＭＯＳＦＥＴにおいて、バックゲートはソースに短絡されていると考えて良い。
【0012】
任意のスイッチを１以上のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）にて構成することができ、或るスイッチがオン状態のときには当該スイッチの両端間が導通する一方で或るスイッチがオフ状態のときには当該スイッチの両端間が非導通となる。
【0013】
以下、任意のトランジスタ又はスイッチについて、オン状態、オフ状態を、単に、オン、オフと表現することもある。また、任意のトランジスタ又はスイッチについて、トランジスタ又はスイッチがオン状態となっている期間をオン期間と称し、トランジスタ又はスイッチがオフ状態となっている期間をオフ期間と称する。
【0014】
任意の回路素子、配線、ノードなど、回路を形成する複数の部位間についての接続とは、特に記述なき限り、電気的な接続を指すと解して良い。
【0015】
図１を参照して、ダイオードを用いた温度センサによる温度検出方法を説明する。図１において、ダイオードＤａは半導体のＰＮ接合により形成されるダイオードである。ダイオードＤａの順方向電流を記号“Ｉｆ”にて表す。ダイオードＤａに順方向電流Ｉｆを供給しているときに、ダイオードＤａに発生する順方向電圧を記号“Ｖｆ”にて表す。ショックレーのダイオード方程式により、下記式（Ａ１）が成立する。
Ｖｆ＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ／Ｉｓ） ・・・（Ａ１）
Ｖｆ＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ／Ｉｓ） ・・・（Ａ１）
【0016】
ここで、ＫＢはボルツマン定数を表し、ｑは電子の電荷量を表す。故に（ＫＢ／ｑ）は固定値を持つ。ＴＤはダイオードＤａの温度（ダイオードＤａが有する温度）を表す。ＩｓはダイオードＤａの飽和電流を表す。尚、本明細書に示される各式において、ｌｎ（ｘ）は、ｘの自然対数を表す。故に例えば、式（Ａ１）におけるｌｎ（Ｉｆ／Ｉｓ）は、（Ｉｆ／Ｉｓ）の自然対数を表す。
【0017】
飽和電流Ｉｓは、基本的にはダイオードＤａの種類に依存して定まる一定値を持つ。このため、既知の順方向電流ＩｆをダイオードＤａに供給したときの順方向電圧Ｖｆを検出することにより、温度ＴＤを検出できる。
【0018】
しかしながら、ダイオードＤａの製造ばらつきによって、飽和電流Ｉｓはばらつく。これを考慮し、以下の式（Ａ２）及び（Ａ３）を満たす電圧Ｖｆ１及びＶｆ２を検出し、電圧Ｖｆ１及びＶｆ２から式（Ａ４）に従って電圧ΔＶｆを求めることができる。
【0019】
Ｖｆ１＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ１／Ｉｓ） ・・・（Ａ２）
Ｖｆ２＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ２／Ｉｓ） ・・・（Ａ３）
ΔＶｆ＝Ｖｆ１－Ｖｆ２
＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ１／Ｉｆ２） ・・・（Ａ４）
Ｖｆ２＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ２／Ｉｓ） ・・・（Ａ３）
ΔＶｆ＝Ｖｆ１－Ｖｆ２
＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ１／Ｉｆ２） ・・・（Ａ４）
【0020】
電流Ｉｆ１及びＩｆ２は互いに異なる順方向電流Ｉｆを表す。電圧Ｖｆ１は、“Ｉｆ＝Ｉｆ１”を満たす順方向電流ＩｆをダイオードＤａに供給することでダイオードＤａに発生する順方向電圧Ｖｆである。Ｖｆ２は、“Ｉｆ＝Ｉｆ２”を満たす順方向電流ＩｆをダイオードＤａに供給することでダイオードＤａに発生する順方向電圧Ｖｆである。
【0021】
式（Ａ４）は飽和電流Ｉｓに依存しない。このため、電圧Ｖｆ１及びＶｆ２の差分から電圧ΔＶｆを求めて式（Ａ４）に従う演算を行うことで、飽和電流Ｉｓのばらつきの影響を受けずに、温度ＴＤを求めることができる。
【0022】
図２に本実施形態に係る温度センサ１の構成図を示す。温度センサ１により検出（換言すれば測定）されるべき温度を対象温度と称する。温度センサ１は上記式（Ａ１）～（Ａ４）に基づく原理を用いて対象温度を検出する。温度センサ１を半導体集積回路を用いて形成することができる。
【0023】
温度センサ１はダイオードＤａを温度検出ダイオードとして有し、ダイオードＤａを用いて対象温度を検出する（換言すれば測定する）。ダイオードＤａは対象温度を有する位置に配置される。このため、ダイオードＤａの温度ＴＤは対象温度に等しい。温度センサ１において、ダイオードＤａのアノードはノードＮＤａに接続され、ダイオードＤａのカソードはグランドに接続される。温度センサ１において、特に記述なき限り、順方向電流ＩｆとはダイオードＤａの順方向電流を指すものとする。
【0024】
温度センサ１は、ダイオードＤａに加えて、電流供給回路１０、増幅回路２０、温度検出回路３０、基準電圧生成回路４０及び制御回路５０を備える。
【0025】
電流供給回路１０は、ダイオードＤａに対し第１及び第２評価用電流を互いに異なるタイミングで供給する。第１及び第２評価用電流は夫々にダイオードＤａの順方向に供給される。第１評価用電流を、以下では記号“Ｉｆ１”にて参照し、評価用電流Ｉｆ１と称する。同様に、第２評価用電流を、以下では記号“Ｉｆ２”にて参照し、評価用電流Ｉｆ２と称する。評価用電流Ｉｆ１及びＩｆ２は互いに異なる電流値を持つ。評価用電流Ｉｆ１、Ｉｆ２がダイオードＤａに供給されるとき、夫々、評価用電流Ｉｆ１、Ｉｆ２はダイオードＤａの順方向電流Ｉｆである。
【0026】
電流供給回路１０は、定電流源１１と、トランジスタ１２～１５と、スイッチ１６及び１７と、を備える。トランジスタ１２～１５はＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ１２～１５の各ソースは電源電圧ＶＤＤ１が印加される端子に接続される。電源電圧ＶＤＤ１は所定の正の直流電圧値を有する。トランジスタ１２のゲート及びドレインと、トランジスタ１３～１５の各ゲートは互いに共通接続される。定電流源１１はトランジスタ１２のドレインとグランドとの間に設けられる。トランジスタ１３のドレインはノードＮＤｂに接続される。トランジスタ１４のドレインはスイッチ１６の第１端に接続され、トランジスタ１５のドレインはスイッチ１７の第１端に接続される。スイッチ１６及び１７の夫々の第２端はノードＮＤａに共通接続される。
【0027】
定電流源１１はトランジスタ１２のドレインからグランドに向けて流れる一定の電流Ｉａを発生させる。故にトランジスタ１２のドレイン電流は電流Ｉａである。電流Ｉａは所定電流値を有する。トランジスタ１２～１５はカレントミラー回路を形成する。このため、トランジスタ１３～１５の夫々には電流Ｉａに比例するドレイン電流が流れる。トランジスタ１３のドレイン電流は参照用電流Ｉｆ０であり、トランジスタ１４のドレイン電流は評価用電流Ｉｆ１であり、トランジスタ１５のドレイン電流は評価用電流Ｉｆ２である。
【0028】
但し、瞬間的な電流の流れを無視すれば、トランジスタ１４のドレイン電流はスイッチ１６がオンであるときにのみ発生し、トランジスタ１５のドレイン電流はスイッチ１７がオンであるときにのみ発生する。制御回路５０により、スイッチ１６及び１７の何れか一方のみがオンに制御される、又は、スイッチ１６及び１７が共にオフに制御される。
【0029】
スイッチ１６のオン期間において“Ｉｆ＝Ｉｆ１”である。“Ｉｆ＝Ｉｆ１”とは、評価用電流Ｉｆ１がダイオードＤａの順方向電流Ｉｆとして流れることを意味する。スイッチ１７のオン期間において“Ｉｆ＝Ｉｆ２”である。“Ｉｆ＝Ｉｆ２”とは、評価用電流Ｉｆ２がダイオードＤａの順方向電流Ｉｆとして流れることを意味する。ノードＮＤａにおける電圧を記号“Ｖｓｎｓ”にて参照し、センス電圧Ｖｓｎｓと称する。スイッチ１６のオン期間におけるセンス電圧Ｖｓｎｓは、“Ｉｆ＝Ｉｆ１”であるときのダイオードＤａの順方向電圧Ｖｆである。スイッチ１７のオン期間におけるセンス電圧Ｖｓｎｓは、“Ｉｆ＝Ｉｆ２”であるときのダイオードＤａの順方向電圧Ｖｆである。
【0030】
増幅回路２０に対してセンス電圧Ｖｓｎｓが入力される。また、基準電圧生成回路４０からの基準電圧Ｖｒｅｆも増幅回路２０に入力される。増幅回路２０は、センス電圧Ｖｓｎｓ及び基準電圧Ｖｒｅｆ間の差を増幅し、増幅により得られた電圧を増幅電圧Ｖａｍｐとして出力する。
【0031】
具体的には、増幅回路２０はオペアンプ２１と抵抗２２及び２３を備える非反転増幅回路である。オペアンプ２１は非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を有する。オペアンプ２１の非反転入力端子はノードＮＤａに接続され、センス電圧Ｖｓｎｓを受ける。抵抗２２の第１端に対し基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。抵抗２２の第２端と抵抗２３の第１端はオペアンプ２１の反転入力端子に共通接続される。抵抗２３の第２端はオペアンプ２１の出力端子に接続される。オペアンプ２１の出力端子に増幅電圧Ｖａｍｐが加わる。抵抗２２及び２３の抵抗値の比に基づき増幅回路２０の増幅率が設定される。増幅回路２０の増幅率を記号“ＡＦ”にて表す。そうすると、以下の式（Ｂ１）を満たす増幅電圧Ｖａｍｐが生成される。増幅率ＡＦは１より大きければ任意である。
Ｖａｍｐ＝（Ｖｓｎｓ－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ ・・・（Ｂ１）
Ｖａｍｐ＝（Ｖｓｎｓ－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ ・・・（Ｂ１）
【0032】
オペアンプ２１は電源電圧ＶＤＤ２の供給を受け、電源電圧ＶＤＤ２に基づき駆動する。電源電圧ＶＤＤ２は所定の正の直流電圧値を有する。電源電圧ＶＤＤ２は上述の電源電圧ＶＤＤ１と一致していても良いし、相違していても良い。電源電圧ＶＤＤ２はオペアンプ２１に対する高電位側の電源電圧であり、オペアンプ２１に対する低電位側の電源電圧は０Ｖである。故に、オペアンプ２１の出力電圧（即ち増幅電圧Ｖａｍｐ）は、０Ｖ以上且つ電源電圧ＶＤＤ２以下の電圧である。
【0033】
温度検出回路３０は、ＡＤ変換器であるＡＤＣ３１と演算回路３２とを備える。ＡＤＣ３１は増幅回路２０から出力される増幅電圧Ｖａｍｐを入力アナログ電圧として受け、入力アナログ電圧のＡＤ変換（アナログ／デジタル変換）を行う。ＡＤ変換において、ＡＤＣ３１は、制御回路５０により指定されたタイミングで入力アナログ電圧をサンプリングし、サンプリングした入力アナログ電圧をデジタル信号に変換する。ＡＤＣ３１はＡＤ変換により得られたデジタル信号ＳＡＤＣを出力する。デジタル信号ＳＡＤＣは、サンプリングした入力アナログ電圧の値に相当するデジタル値を有する。ＡＤＣ３１はデジタル信号ＳＡＤＣを演算回路３２に出力する。
【0034】
ＡＤＣ３１は電源電圧ＶＤＤ２の供給を受け、電源電圧ＶＤＤ２に基づき駆動する。電源電圧ＶＤＤ２はＡＤＣ３１に対する高電位側の電源電圧であり、ＡＤＣ３１に対する低電位側の電源電圧は０Ｖである。故に、ＡＤＣ３１の入力ダイナミックレンジは０Ｖ以上且つ電源電圧ＶＤＤ２以下である。即ち、ＡＤＣ３１は、０Ｖ以上且つ電源電圧ＶＤＤ２以下の入力アナログ電圧を正しくデジタル信号ＳＡＤＣに変換することができる。入力アナログ電圧が負の電圧であるとき又は入力アナログ電圧が電源電圧ＶＤＤ２を超えるとき、ＡＤＣ３１は入力アナログ電圧を正しくデジタル信号ＳＡＤＣに変換することができない。デジタル信号ＳＡＤＣのデジタル値は最小デジタル値から最大デジタル値までの範囲内の値である。最大デジタル値は最小デジタル値よりも大きい。ＡＤＣ３１が１０ビットのＡＤ変換器であるとき、最小デジタル値は０であって且つ最大デジタル値は１０２３である。
入力アナログ電圧が０Ｖから電源電圧ＶＤＤ２までの範囲にあるとき、入力アナログ電圧の増大につれて、デジタル信号ＳＡＤＣのデジタル値は最小デジタル値から最大デジタル値に向けて単調に増大する。入力アナログ電圧が負の電圧であるとき、入力アナログ電圧の大きさに依らずデジタル信号ＳＡＤＣのデジタル値は最小デジタル値と一致する。入力アナログ電圧が電源電圧ＶＤＤ２を超えるとき、入力アナログ電圧の大きさに依らずデジタル信号ＳＡＤＣのデジタル値は最大デジタル値と一致する。
入力アナログ電圧が０Ｖから電源電圧ＶＤＤ２までの範囲にあるとき、入力アナログ電圧の増大につれて、デジタル信号ＳＡＤＣのデジタル値は最小デジタル値から最大デジタル値に向けて単調に増大する。入力アナログ電圧が負の電圧であるとき、入力アナログ電圧の大きさに依らずデジタル信号ＳＡＤＣのデジタル値は最小デジタル値と一致する。入力アナログ電圧が電源電圧ＶＤＤ２を超えるとき、入力アナログ電圧の大きさに依らずデジタル信号ＳＡＤＣのデジタル値は最大デジタル値と一致する。
【0035】
演算回路３２は、ＡＤＣ３１からのデジタル信号ＳＡＤＣに基づき所定の演算処理を行うことで対象温度を検出する。演算回路３２は対象温度の検出結果を示す温度検出信号ＳＤＥＴを生成及び出力する。対象温度の検出と、温度検出信号ＳＤＥＴの生成又は出力は、互いに同義であると解しても良い。上記演算処理を行うロジック回路にて演算回路３２を構成することができる。温度検出信号ＳＤＥＴはデジタル信号である。温度検出信号ＳＤＥＴが有するデジタル値は対象温度の検出値を示す。尚、温度検出信号ＳＤＥＴをアナログ信号とする変形も可能である。
【0036】
演算回路３２は電源電圧ＶＤＤ２の供給を受け、電源電圧ＶＤＤ２に基づき駆動する。電源電圧ＶＤＤ２は演算回路３２に対する高電位側の電源電圧であり、演算回路３２に対する低電位側の電源電圧は０Ｖである。尚、演算回路３２は電源電圧ＶＤＤ２とは異なる電源電圧に基づき駆動するものであっても良い。
【0037】
基準電圧生成回路４０は、ダイオードＤｂを参照ダイオードとして有すると共に、バッファアンプ４１を有する。ダイオードＤｂはダイオードＤａに近接した位置に配置される。このため、ダイオードＤｂの温度は実質的に対象温度と一致する。しかしながら、ダイオードＤｂの温度は対象温度と若干相違し得る。何れにせよ、ダイオードＤｂは対象温度に応じた温度を有する位置に配置され、対象温度が上昇すればダイオードＤｂの温度も上昇し且つ対象温度が低下すればダイオードＤｂの温度も低下する。また、ダイオードＤａ及びＤｂは互いに同じ構造を有し、故に互いに同じ電気的特性を有する。ここにおける電気的特性は温度特性を含む。
【0038】
ダイオードＤｂのアノードはノードＮＤｂに接続され、ダイオードＤｂのカソードはグランドに接続される。上述したようにトランジスタ１３のドレインはノードＮＤｂに接続されるため、トランジスタ１３のドレイン電流である参照用電流Ｉｆ０がダイオードＤｂの順方向に流れる。参照用電流Ｉｆ０は評価用電流Ｉｆ２と同じ電流値を有する。また、評価用電流Ｉｆ１の方が評価用電流Ｉｆ２よりも大きいものとする。但し、評価用電流Ｉｆ１を評価用電流Ｉｆ２より小さくする変形も可能である。
【0039】
ノードＮＤｂにおける電圧を記号“Ｖｒｅｆ０”にて参照する。ノードＮＤｂにおける電圧Ｖｒｅｆ０は、ダイオードＤｂの順方向に参照用電流Ｉｆ０が流れるときのダイオードＤｂの順方向電圧である。
【0040】
バッファアンプ４１は、ノードＮＤｂにおける電圧Ｖｒｅｆ０を十分に高いインピーダンスにて受け、ノードＮＤｂにおける電圧Ｖｒｅｆ０に応じた電圧を十分に低いインピーダンスにて出力する。ここでは、バッファアンプ４１はボルテージフォロアであるものとし、故にバッファアンプ４１の出力電圧は電圧Ｖｒｅｆ０と同じ電圧値を有するものとする。バッファアンプ４１の出力電圧が基準電圧Ｖｒｅｆである。尚、変形として、バッファアンプ４１にて電圧Ｖｒｅｆ０を１倍を超える増幅率で増幅し、増幅された電圧が基準電圧Ｖｒｅｆとして出力されるようにしても良い。
【0041】
詳細には、バッファアンプ４１はオペアンプから成り、バッファアンプ４１としてのオペアンプにおいて、反転入力端子及び出力端子は互いに接続され、非反転入力端子はノードＮＤｂに接続されて電圧Ｖｒｅｆ０を受ける。バッファアンプ４１としてのオペアンプの出力端子から基準電圧Ｖｒｅｆが出力され、バッファアンプ４１としてのオペアンプの出力端子は抵抗２２の第１端に接続される。バッファアンプ４１としてのオペアンプは電源電圧ＶＤＤ１の供給を受け、電源電圧ＶＤＤ１に基づき駆動する。バッファアンプ４１に対する低電位側の電源電圧は０Ｖであって良い。
【0042】
制御回路５０はスイッチ１６及び１７のオン、オフを個別に制御する。また制御回路５０は、ＡＤＣ３１によるＡＤ変換の実行タイミングの制御を行う。ＡＤ変換の実行タイミングの制御は、ＡＤＣ３１におけるサンプリングのタイミング制御を含む。更に制御回路５０は演算回路３２による上記演算処理の実行制御を行う。
【0043】
【0044】
まずステップＳ１１において、制御回路５０は、スイッチ１６及び１７の内、スイッチ１６のみをオンに制御することで“Ｉｆ＝Ｉｆ１”に設定する。“Ｉｆ＝Ｉｆ１”に設定するとは、ダイオードＤａの順方向電流Ｉｆとして評価用電流Ｉｆ１がダイオードＤａに供給されるよう電流供給回路１０を制御することを指す。
【0045】
“Ｉｆ＝Ｉｆ１”に設定されているときのセンス電圧Ｖｓｎｓを特にセンス電圧Ｖｓｎｓ１と称する。ステップＳ１１において、“Ｉｆ＝Ｉｆ１”に設定されているときの増幅電圧Ｖａｍｐが増幅回路２０から出力される。“Ｉｆ＝Ｉｆ１”に設定されているときの増幅電圧Ｖａｍｐは、センス電圧Ｖｓｎｓ１と基準電圧Ｖｒｅｆとの差の増幅電圧Ｖａｍｐであり、以下、増幅電圧Ｖａｍｐ１と称される。ステップＳ１１において、制御回路５０の制御の下、ＡＤＣ３１は増幅電圧Ｖａｍｐ１のＡＤ変換を行う。これによりデジタル検出値ＡＤＣＯＵＴ１が得られる。即ち、増幅電圧Ｖａｍｐ１のＡＤ変換により得られるデジタル信号ＳＡＤＣ（第１デジタル信号）はデジタル検出値ＡＤＣＯＵＴ１を有する。デジタル検出値ＡＤＣＯＵＴ１は、増幅電圧Ｖａｍｐ１のアナログ電圧値を表すデジタル値である。
【0046】
続くステップＳ１２において、制御回路５０は、スイッチ１６及び１７の内、スイッチ１７のみをオンに制御することで“Ｉｆ＝Ｉｆ２”に設定する。“Ｉｆ＝Ｉｆ２”に設定するとは、ダイオードＤａの順方向電流Ｉｆとして評価用電流Ｉｆ２がダイオードＤａに供給されるよう電流供給回路１０を制御することを指す。
【0047】
“Ｉｆ＝Ｉｆ２”に設定されているときのセンス電圧Ｖｓｎｓを特にセンス電圧Ｖｓｎｓ２と称する。ステップＳ１２において、“Ｉｆ＝Ｉｆ２”に設定されているときの増幅電圧Ｖａｍｐが増幅回路２０から出力される。“Ｉｆ＝Ｉｆ２”に設定されているときの増幅電圧Ｖａｍｐは、センス電圧Ｖｓｎｓ２と基準電圧Ｖｒｅｆとの差の増幅電圧Ｖａｍｐであり、以下、増幅電圧Ｖａｍｐ２と称される。ステップＳ１２において、制御回路５０の制御の下、ＡＤＣ３１は増幅電圧Ｖａｍｐ２のＡＤ変換を行う。これによりデジタル検出値ＡＤＣＯＵＴ２が得られる。即ち、増幅電圧Ｖａｍｐ２のＡＤ変換により得られるデジタル信号ＳＡＤＣ（第２デジタル信号）はデジタル検出値ＡＤＣＯＵＴ２を有する。デジタル検出値ＡＤＣＯＵＴ２は、増幅電圧Ｖａｍｐ２のアナログ電圧値を表すデジタル値である。
【0048】
尚、ここでは、ステップＳ１１の後にステップＳ１２の処理が実行されることを想定しているが、ステップＳ１２の後にステップＳ１１の処理が実行されても良い。何れにせよステップＳ１１及びＳ１２の処理の後、ステップＳ１３に進む。
【0049】
ステップＳ１３において、温度検出回路３０は、増幅電圧Ｖａｍｐ１と増幅電圧Ｖａｍｐ２との差電圧（Ｖａｍｐ１－Ｖａｍｐ２）に基づき対象温度を検出する。実際には、ステップＳ１３において演算回路３２がデジタル検出値ＡＤＣＯＵＴ１及びＡＤＣＯＵＴ２に基づいて対象温度を検出する。その後、ステップＳ１４において、演算回路３２は対象温度の検出結果を示す温度検出信号ＳＤＥＴを外部回路（不図示）に対して出力する。外部回路は、対象温度の検出結果を必要とする任意の回路である。
【0050】
数式を用いてステップＳ１１～Ｓ１４の動作に関する説明を補足する。まずステップＳ１１及びＳ１２にて発生するセンス電圧Ｖｓｎｓ１及びＶｓｎｓ２は、以下の式（Ｃ１）及び（Ｃ２）を満たす。式（Ｃ１）及び（Ｃ２）の右辺は上記式（Ａ２）及び（Ａ３）の右辺と同じものである。
Ｖｓｎｓ１＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ１／Ｉｓ） ・・・（Ｃ１）
Ｖｓｎｓ２＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ２／Ｉｓ） ・・・（Ｃ２）
Ｖｓｎｓ１＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ１／Ｉｓ） ・・・（Ｃ１）
Ｖｓｎｓ２＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ２／Ｉｓ） ・・・（Ｃ２）
【0051】
増幅回路２０の入出力電圧に関する関係式（上記式（Ｂ１）に相当）より、増幅電圧Ｖａｍｐ１及びＶａｍｐ２は、以下の式（Ｃ３）及び（Ｃ４）を満たす。
Ｖａｍｐ１＝（Ｖｓｎｓ１－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ ・・・（Ｃ３）
Ｖａｍｐ２＝（Ｖｓｎｓ２－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ ・・・（Ｃ４）
Ｖａｍｐ１＝（Ｖｓｎｓ１－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ ・・・（Ｃ３）
Ｖａｍｐ２＝（Ｖｓｎｓ２－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ ・・・（Ｃ４）
【0052】
そうすると、差電圧（Ｖａｍｐ１－Ｖａｍｐ２）は、以下の式（Ｃ５）にて表される。差電圧（Ｖａｍｐ１－Ｖａｍｐ２）は上記式（Ａ４）にて示される電圧ΔＶｆをＡＦ倍したものに等しい。
Ｖａｍｐ１－Ｖａｍｐ２
＝（（Ｖｓｎｓ１－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ）－（（Ｖｓｎｓ２－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ）＝（Ｖｓｎｓ１－Ｖｓｎｓ２）×ＡＦ
＝（（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ１／Ｉｓ）－（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ２／Ｉｓ））×ＡＦ
＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ１／Ｉｆ２）×ＡＦ
・・・（Ｃ５）
Ｖａｍｐ１－Ｖａｍｐ２
＝（（Ｖｓｎｓ１－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ）－（（Ｖｓｎｓ２－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ）＝（Ｖｓｎｓ１－Ｖｓｎｓ２）×ＡＦ
＝（（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ１／Ｉｓ）－（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ２／Ｉｓ））×ＡＦ
＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ１／Ｉｆ２）×ＡＦ
・・・（Ｃ５）
【0053】
ボルツマン定数ＫＢ、電子の電荷量ｑ、評価用電流Ｉｆ１及びＩｆ２の各値、並びに、増幅回路２０の増幅率ＡＦは、温度センサ１（演算回路３２）にとって既知である。このため、式（Ｃ５）に従い、演算回路３２は対象温度（即ち温度ＴＤ）を求めることができる。
【0054】
実際には、演算回路３２は差（ＡＤＣＯＵＴ１－ＡＤＣＯＵＴ２）を導出する。デジタル検出値ＡＤＣＯＵＴ１及びＡＤＣＯＵＴ２は増幅電圧Ｖａｍｐ１及びＶａｍｐ２のアナログ電圧値を表すため、差（ＡＤＣＯＵＴ１－ＡＤＣＯＵＴ２）により差電圧（Ｖａｍｐ１－Ｖａｍｐ２）が数値で表現される。式（Ｃ５）から分かるように差電圧（Ｖａｍｐ１－Ｖａｍｐ２）は温度ＴＤに比例するため、差（ＡＤＣＯＵＴ１－ＡＤＣＯＵＴ２）も温度ＴＤに比例する（図４参照）。
【0055】
このため、演算回路３２は、差（ＡＤＣＯＵＴ１－ＡＤＣＯＵＴ２）そのもの又は差（ＡＤＣＯＵＴ１－ＡＤＣＯＵＴ２）をＫ倍した値を温度検出信号ＳＤＥＴに持たせて良い（Ｋ＞１）。温度検出信号ＳＤＥＴの値によって対象温度（即ち温度ＴＤ）が表現される。増幅回路２０の増幅率ＡＦ又は電流比（Ｉｆ１／Ｉｆ２）を調整することで、対象温度の検出分解能を調整できる。例えば、温度検出信号ＳＤＥＴの値における１の変化は温度ＴＤにおける０．５℃の変化に相当し、この際、検出分解能は０．５℃である。
【0056】
以下、複数の実施例の中で、温度センサ１に関わる幾つかの具体的な動作例、応用技術、変形技術等を説明する。本実施形態にて上述した事項は、特に記述無き限り且つ矛盾無き限り、以下の各実施例に適用される。各実施例において、上述の事項と矛盾する事項がある場合には、各実施例での記載が優先されて良い。また矛盾無き限り、以下に示す複数の実施例の内、任意の実施例に記載した事項を、他の任意の実施例に適用することもできる（即ち複数の実施例の内の任意の２以上の実施例を組み合わせることも可能である）。
【0057】
＜＜第１実施例＞＞
第１実施例を説明する。第１実施例においては、評価用電流Ｉｆ１が５０μＡ（マイクロアンペア）であり、評価用電流Ｉｆ２及び参照用電流Ｉｆ０が５μＡであり、増幅回路２０の増幅率ＡＦが８であり、且つ、電源電圧ＶＤＤ２が１．５Ｖであることを想定する。このとき、上記式（Ｃ５）にて示される差電圧（Ｖａｍｐ１－Ｖａｍｐ２）は、以下の式で表される。
Ｖａｍｐ１－Ｖａｍｐ２
＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ１／Ｉｆ２）×ＡＦ
＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（１０）×８
第１実施例を説明する。第１実施例においては、評価用電流Ｉｆ１が５０μＡ（マイクロアンペア）であり、評価用電流Ｉｆ２及び参照用電流Ｉｆ０が５μＡであり、増幅回路２０の増幅率ＡＦが８であり、且つ、電源電圧ＶＤＤ２が１．５Ｖであることを想定する。このとき、上記式（Ｃ５）にて示される差電圧（Ｖａｍｐ１－Ｖａｍｐ２）は、以下の式で表される。
Ｖａｍｐ１－Ｖａｍｐ２
＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（Ｉｆ１／Ｉｆ２）×ＡＦ
＝（ＫＢ／ｑ）×ＴＤ×ｌｎ（１０）×８
【0058】
図５において曲線６１０＿１７５及び６１０＿ｍ２５は、夫々に、ダイオードＤａにおける順方向電流Ｉｆと順方向電圧Ｖｆとの関係を示している。但し、曲線６１０＿１７５は温度ＴＤが１７５℃であるときの当該関係を示し、曲線６１０＿ｍ２５は温度ＴＤが－２５℃であるときの当該関係を示す。上述したように、ダイオードＤａ及びＤｂは互いに同じ電気的特性を有するように形成されるため、ダイオードＤｂにおける順方向電流及び順方向電圧間の関係も曲線６１０＿１７５及び６１０＿ｍ２５に従う（ここでは、ばらつき等を無視）。また、ダイオードＤａ及びＤｂの温度は完全に一致していると考える。
【0059】
温度ＴＤが－２５℃である場合において、ダイオードＤａに対して５μＡの順方向電流Ｉｆが供給されるときに発生するダイオードＤａの順方向電圧Ｖｆは０．７４４Ｖであるとする。同様に、温度ＴＤが－２５℃である場合において、ダイオードＤｂに対して５μＡの順方向電流が供給されるときに発生するダイオードＤｂの順方向電圧も０．７４４Ｖであるとする。
温度ＴＤが－２５℃である場合において、ダイオードＤａに対して５０μＡの順方向電流Ｉｆが供給されるときに発生するダイオードＤａの順方向電圧Ｖｆは０．７９６Ｖであるとする。同様に、温度ＴＤが－２５℃である場合において、ダイオードＤｂに対して５０μＡの順方向電流が供給されるときに発生するダイオードＤｂの順方向電圧も０．７９６Ｖであるとする。
温度ＴＤが－２５℃である場合において、ダイオードＤａに対して５０μＡの順方向電流Ｉｆが供給されるときに発生するダイオードＤａの順方向電圧Ｖｆは０．７９６Ｖであるとする。同様に、温度ＴＤが－２５℃である場合において、ダイオードＤｂに対して５０μＡの順方向電流が供給されるときに発生するダイオードＤｂの順方向電圧も０．７９６Ｖであるとする。
【0060】
温度ＴＤが１７５℃である場合において、ダイオードＤａに対して５μＡの順方向電流Ｉｆが供給されるときに発生するダイオードＤａの順方向電圧Ｖｆは０．３２９Ｖであるとする。同様に、温度ＴＤが１７５℃である場合において、ダイオードＤｂに対して５μＡの順方向電流が供給されるときに発生するダイオードＤｂの順方向電圧も０．３２９Ｖであるとする。
温度ＴＤが１７５℃である場合において、ダイオードＤａに対して５０μＡの順方向電流Ｉｆが供給されるときに発生するダイオードＤａの順方向電圧Ｖｆは０．４２５Ｖであるとする。同様に、温度ＴＤが１７５℃である場合において、ダイオードＤｂに対して５μ０Ａの順方向電流が供給されるときに発生するダイオードＤｂの順方向電圧も０．４２５Ｖであるとする。
温度ＴＤが１７５℃である場合において、ダイオードＤａに対して５０μＡの順方向電流Ｉｆが供給されるときに発生するダイオードＤａの順方向電圧Ｖｆは０．４２５Ｖであるとする。同様に、温度ＴＤが１７５℃である場合において、ダイオードＤｂに対して５μ０Ａの順方向電流が供給されるときに発生するダイオードＤｂの順方向電圧も０．４２５Ｖであるとする。
【0061】
そうすると、温度ＴＤが－２５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ１”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ１は、上記式（Ｃ３）に従い、“Ｖａｍｐ１＝（Ｖｓｎｓ１－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．７９６－０．７４４）×８＋０．７４４＝１．１６”より、１．１６Ｖである。
一方、温度ＴＤが１７５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ１”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ１は、上記式（Ｃ３）に従い、“Ｖａｍｐ１＝（Ｖｓｎｓ１－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．４２５－０．３２９）×８＋０．３２９＝１．０９７”より、１．０９７Ｖである。
温度ＴＤが－２５℃から１７５℃までの温度範囲にあるとき、増幅電圧Ｖａｍｐ１は１．１６Ｖから１．０９７Ｖまでの電圧範囲に収まり、当該電圧範囲はＡＤＣ３１の入力ダイナミックレンジに収まる。
一方、温度ＴＤが１７５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ１”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ１は、上記式（Ｃ３）に従い、“Ｖａｍｐ１＝（Ｖｓｎｓ１－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．４２５－０．３２９）×８＋０．３２９＝１．０９７”より、１．０９７Ｖである。
温度ＴＤが－２５℃から１７５℃までの温度範囲にあるとき、増幅電圧Ｖａｍｐ１は１．１６Ｖから１．０９７Ｖまでの電圧範囲に収まり、当該電圧範囲はＡＤＣ３１の入力ダイナミックレンジに収まる。
【0062】
また、温度ＴＤが－２５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ２”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ２は、上記式（Ｃ４）に従い、“Ｖａｍｐ２＝（Ｖｓｎｓ２－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．７４４－０．７４４）×８＋０．７４４＝０．７４４”より、０．７４４Ｖである。
一方、温度ＴＤが１７５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ２”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ２は、上記式（Ｃ４）に従い、“Ｖａｍｐ２＝（Ｖｓｎｓ２－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．３２９－０．３２９）×８＋０．３２９＝０．３２９”より、０．３２９Ｖである。
温度ＴＤが－２５℃から１７５℃までの温度範囲にあるとき、増幅電圧Ｖａｍｐ２は０．７４４Ｖから０．３２９Ｖまでの電圧範囲に収まり、当該電圧範囲はＡＤＣ３１の入力ダイナミックレンジに収まる。
一方、温度ＴＤが１７５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ２”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ２は、上記式（Ｃ４）に従い、“Ｖａｍｐ２＝（Ｖｓｎｓ２－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．３２９－０．３２９）×８＋０．３２９＝０．３２９”より、０．３２９Ｖである。
温度ＴＤが－２５℃から１７５℃までの温度範囲にあるとき、増幅電圧Ｖａｍｐ２は０．７４４Ｖから０．３２９Ｖまでの電圧範囲に収まり、当該電圧範囲はＡＤＣ３１の入力ダイナミックレンジに収まる。
【0063】
ここで、温度センサ１との対比に供される仮想温度センサについて説明する。仮想温度センサでは基準電圧Ｖｒｅｆが０．７５Ｖにて固定される。基準電圧Ｖｒｅｆが０．７５Ｖに固定される点を除き、仮想温度センサは図２の温度センサ１と同様の構成を持つ。
【0064】
仮想温度センサにおいて、温度ＴＤが－２５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ１”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ１は、上記式（Ｃ３）に従い、“Ｖａｍｐ１＝（Ｖｓｎｓ１－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．７９６－０．７５）×８＋０．７５＝１．１１８”より、１．１１８Ｖである。
仮想温度センサにおいて、温度ＴＤが１７５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ１”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ１は、上記式（Ｃ３）に従い、“Ｖａｍｐ１＝（Ｖｓｎｓ１－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．４２５－０．７５）×８＋０．７５＝－１．８５０”より、－１．８５０Ｖである。
仮想温度センサにおいて、温度ＴＤが－２５℃から１７５℃までの温度範囲にあるとき、増幅電圧Ｖａｍｐ１は１．１１８Ｖから－１．８５０Ｖまでの電圧範囲内で変動し、当該電圧範囲はＡＤＣ３１の入力ダイナミックレンジに収まらない。
仮想温度センサにおいて、温度ＴＤが１７５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ１”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ１は、上記式（Ｃ３）に従い、“Ｖａｍｐ１＝（Ｖｓｎｓ１－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．４２５－０．７５）×８＋０．７５＝－１．８５０”より、－１．８５０Ｖである。
仮想温度センサにおいて、温度ＴＤが－２５℃から１７５℃までの温度範囲にあるとき、増幅電圧Ｖａｍｐ１は１．１１８Ｖから－１．８５０Ｖまでの電圧範囲内で変動し、当該電圧範囲はＡＤＣ３１の入力ダイナミックレンジに収まらない。
【0065】
仮想温度センサにおいて、温度ＴＤが－２５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ２”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ２は、上記式（Ｃ４）に従い、“Ｖａｍｐ２＝（Ｖｓｎｓ２－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．７４４－０．７５）×８＋０．７５＝０．７０２”より、０．７０２Ｖである。
仮想温度センサにおいて、温度ＴＤが１７５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ２”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ２は、上記式（Ｃ４）に従い、“Ｖａｍｐ２＝（Ｖｓｎｓ２－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．３２９－０．７５）×８＋０．７５＝－２．６１８”より、－２．６１８Ｖである。
仮想温度センサにおいて、温度ＴＤが－２５℃から１７５℃までの温度範囲にあるとき、増幅電圧Ｖａｍｐ１は０．７０２Ｖから－２．６１８Ｖまでの電圧範囲内で変動し、当該電圧範囲はＡＤＣ３１の入力ダイナミックレンジに収まらない。
仮想温度センサにおいて、温度ＴＤが１７５℃であって且つ“Ｉｆ＝Ｉｆ２”であるときの増幅電圧Ｖａｍｐ２は、上記式（Ｃ４）に従い、“Ｖａｍｐ２＝（Ｖｓｎｓ２－Ｖｒｅｆ）×ＡＦ＋Ｖｒｅｆ＝（０．３２９－０．７５）×８＋０．７５＝－２．６１８”より、－２．６１８Ｖである。
仮想温度センサにおいて、温度ＴＤが－２５℃から１７５℃までの温度範囲にあるとき、増幅電圧Ｖａｍｐ１は０．７０２Ｖから－２．６１８Ｖまでの電圧範囲内で変動し、当該電圧範囲はＡＤＣ３１の入力ダイナミックレンジに収まらない。
【0066】
このように仮想温度センサでは、温度変化に対してＡＤＣ３１への入力アナログ電圧を入力ダイナミックレンジ内に収めることが難しい。仮想温度センサにおいて増幅率ＡＦを低減させればＡＤＣ３１への入力アナログ電圧を入力ダイナミックレンジ内に収めることが可能となるが、増幅率ＡＦの低減は温度検出の分解能低下に繋がる。これに対し、図２の温度センサ１では、温度変化に対するダイオードＤａの特性変化と同様の特性変化をもたらすダイオードＤｂを用いて基準電圧Ｖｒｅｆを生成するため、温度検出の分解能低下を招くことなくＡＤＣ３１への入力アナログ電圧を入力ダイナミックレンジ内に収めることができる（即ち高分解能且つ正確な温度検出が可能である）。
【0067】
＜＜第２実施例＞＞
第２実施例を説明する。ダイオードＤａ及びＤｂに互いに同じ構造及び互いに同じ電気的特性を持たせることが基本である。しかしながら、ダイオードＤｂの構造はダイオードＤａの構造と多少異なっていても良く、ダイオードＤｂの電気的特性はダイオードＤａの電気的特性と多少異なっていても構わない。ダイオードＤｂの電気的特性がダイオードＤａの電気的特性と多少異なっていても、第１実施例で述べたものと同様の作用及び効果を得ることができる。
第２実施例を説明する。ダイオードＤａ及びＤｂに互いに同じ構造及び互いに同じ電気的特性を持たせることが基本である。しかしながら、ダイオードＤｂの構造はダイオードＤａの構造と多少異なっていても良く、ダイオードＤｂの電気的特性はダイオードＤａの電気的特性と多少異なっていても構わない。ダイオードＤｂの電気的特性がダイオードＤａの電気的特性と多少異なっていても、第１実施例で述べたものと同様の作用及び効果を得ることができる。
【0068】
例えば第１実施例に示した数値例において、温度ＴＤが－２５℃であるときの基準電圧Ｖｒｅｆが０．７４４Ｖではなく０．７４０Ｖである一方で、温度ＴＤが１７５℃であるときの基準電圧Ｖｒｅｆが０．３２９Ｖではなく０．３２５Ｖであったとしても、ＡＤＣ３１への入力アナログ電圧はＡＤＣ３１の入力ダイナミックレンジ内に収まる。
【0069】
＜＜第３実施例＞＞
第２実施例を説明する。参照用電流Ｉｆ０は評価用電流Ｉｆ２と同じ電流値を有することが基本である。しかしながら、参照用電流Ｉｆ０の電流値は評価用電流Ｉｆ２の電流値と多少異なっていても構わない。参照用電流Ｉｆ０の電流値が評価用電流Ｉｆ２の電流値と多少異なっていても、第１実施例で述べたものと同様の作用及び効果を得ることができる。
第２実施例を説明する。参照用電流Ｉｆ０は評価用電流Ｉｆ２と同じ電流値を有することが基本である。しかしながら、参照用電流Ｉｆ０の電流値は評価用電流Ｉｆ２の電流値と多少異なっていても構わない。参照用電流Ｉｆ０の電流値が評価用電流Ｉｆ２の電流値と多少異なっていても、第１実施例で述べたものと同様の作用及び効果を得ることができる。
【0070】
例えば第１実施例に示した数値例において、参照用電流Ｉｆ０の値が５μＡから電流値ΔＩだけずれていたとしても、電流値ΔＩが過度に大きくなければ、ＡＤＣ３１への入力アナログ電圧はＡＤＣ３１の入力ダイナミックレンジ内に収まる。
【0071】
＜＜第４実施例＞＞
第４実施例を説明する。ダイオードＤａ及びＤｂはバイポーラトランジスタにより構成されるものであって良い。即ち、図６に示す如く、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであるトランジスタＴｒａをダイオードＤａとして用いると共に他のＮＰＮ型バイポーラトランジスタであるトランジスタＴｒｂをダイオードＤｂとして用いるようにしても良い。この場合、トランジスタＴｒａにおいて、コレクタ及びベースは互いに接続され、コレクタがダイオードＤａのアノードとして機能してノードＮＤａに接続され、且つ、エミッタがダイオードＤａのカソードとして機能してグランドに接続される。同様に、トランジスタＴｒｂにおいて、コレクタ及びベースは互いに接続され、コレクタがダイオードＤｂのアノードとして機能してノードＮＤｂに接続され、且つ、エミッタがダイオードＤｂのカソードとして機能してグランドに接続される。
第４実施例を説明する。ダイオードＤａ及びＤｂはバイポーラトランジスタにより構成されるものであって良い。即ち、図６に示す如く、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであるトランジスタＴｒａをダイオードＤａとして用いると共に他のＮＰＮ型バイポーラトランジスタであるトランジスタＴｒｂをダイオードＤｂとして用いるようにしても良い。この場合、トランジスタＴｒａにおいて、コレクタ及びベースは互いに接続され、コレクタがダイオードＤａのアノードとして機能してノードＮＤａに接続され、且つ、エミッタがダイオードＤａのカソードとして機能してグランドに接続される。同様に、トランジスタＴｒｂにおいて、コレクタ及びベースは互いに接続され、コレクタがダイオードＤｂのアノードとして機能してノードＮＤｂに接続され、且つ、エミッタがダイオードＤｂのカソードとして機能してグランドに接続される。
【0072】
トランジスタＴｒａ及びＴｒｂは互いに同じ構造を有し、故に互いに同じ電気的特性を有する。これにより、ダイオードＤａ及びＤｂの電気的特性が互いに同じとなる。但し、トランジスタＴｒｂの構造はトランジスタＴｒａの構造と多少異なっていても良く、トランジスタＴｒｂの電気的特性はトランジスタＴｒａの電気的特性と多少異なっていても構わない。この場合、ダイオードＤａ及びＤｂの電気的特性が互いに多少異なることになるが、第２実施例で述べたように特段の問題は生じない。
【0073】
尚、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタの代わりに、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタを用いてダイオードＤａ及びＤｂを形成しても良い。
【0074】
＜＜第５実施例＞＞
第５実施例を説明する。図７に第５実施例に係るセンサ装置１Ａの構成を示す。センサ装置１Ａは、図２の温度センサ１に対してセレクタ６１及び６２を追加したものである。センサ装置１Ａにおいて、セレクタ６１に対して複数のセンス電圧が入力され、セレクタ６１は制御回路５０の制御に従い、複数のセンス電圧の何れか１つをオペアンプ２１の非反転入力端子に出力する。センサ装置１Ａにおいて、セレクタ６２に対して複数の基準電圧が入力され、セレクタ６２は制御回路５０の制御に従い、複数の基準電圧の何れか１つを基準電圧Ｖｒｅｆとして抵抗２２の第１端に出力する。
第５実施例を説明する。図７に第５実施例に係るセンサ装置１Ａの構成を示す。センサ装置１Ａは、図２の温度センサ１に対してセレクタ６１及び６２を追加したものである。センサ装置１Ａにおいて、セレクタ６１に対して複数のセンス電圧が入力され、セレクタ６１は制御回路５０の制御に従い、複数のセンス電圧の何れか１つをオペアンプ２１の非反転入力端子に出力する。センサ装置１Ａにおいて、セレクタ６２に対して複数の基準電圧が入力され、セレクタ６２は制御回路５０の制御に従い、複数の基準電圧の何れか１つを基準電圧Ｖｒｅｆとして抵抗２２の第１端に出力する。
【0075】
セレクタ６１に対して入力される複数のセンス電圧の内の１つが、センス電圧Ｖｓｎｓである。セレクタ６２に対して入力される複数の基準電圧の内の１つが、バッファアンプ４１の出力電圧である。センサ装置１Ａは温度センサを内包する。センサ装置１Ａにおいて、セレクタ６１がセンス電圧Ｖｓｎｓをオペアンプ２１の非反転入力端子に出力し且つセレクタ６２がバッファアンプ４１の出力電圧を基準電圧Ｖｒｅｆとして抵抗２２の第１端に出力するとき、センサ装置１Ａは図２の温度センサ１と等価である。故にセンサ装置１Ａは温度センサ１を内包すると考えることができる。
【0076】
センサ装置１Ａでは、セレクタ６１及び６２を用いることで、増幅回路２０を、電圧Ｖｓｎｓ及びＶｒｅｆ０間の差電圧の増幅用途とは異なる用途にも利用でき、ＡＤＣ３１を、電圧Ｖｓｎｓ及びＶｒｅｆ０間の差電圧のデジタル化とは異なる用途にも利用できる。
【0077】
＜＜第６実施例＞＞
第６実施例を説明する。
第６実施例を説明する。
【0078】
温度センサ１において、センス電圧Ｖｓｎｓがオペアンプ２１の反転入力端子側に、基準電圧Ｖｒｅｆがオペアンプ２１の反転入力端子側に供給される変形が施されても良い。図８に当該変形が施された温度センサ１である温度センサ１’を示す。温度センサ１’では、図２の基準電圧生成回路４０からバッファアンプ４１が削除されて、ノードＮＤｂにおける電圧Ｖｒｅｆ０がそのまま基準電圧Ｖｒｅｆとしてオペアンプ２１の非反転入力端子に供給される。また温度センサ１’では、ノードＮＤａにおけるセンス電圧Ｖｓｎｓがバッファアンプ４１’を介して抵抗２２の第１端に供給され、抵抗２２の第２端がオペアンプ２１の反転入力端子に接続される。これらの点を除き、図８の温度センサ１’は図２の温度センサ１と同様である。バッファアンプ４１’は図２のバッファアンプ４１と同等の構成を有するボルテージフォロアである。詳細には、バッファアンプ４１’はオペアンプから成り、バッファアンプ４１としてのオペアンプにおいて、反転入力端子及び出力端子は互いに接続され、非反転入力端子はノードＮＤａに接続されてセンス電圧Ｖｓｎｓを受ける。バッファアンプ４１としてのオペアンプの出力端子から抵抗２２の第１端に対してセンス電圧Ｖｓｎｓに応じた電圧（センス電圧Ｖｓｎｓと実質的に同じ電圧値を有する電圧）が出力される。ノードＮＤａにおけるセンス電圧Ｖｓｎｓが、バッファアンプ４１にてインピーダンス変換されてから、抵抗２２の第１端に供給されることになる。
【0079】
ダイオードＤａ及びＤｂの各カソードの電位がグランド電位と一致する構成を上述したが、ダイオードＤａ及びＤｂの各カソードの電位はグランド電位と異なっていても良い。
【0080】
温度センサ１又はセンサ装置１Ａは任意の半導体装置に組み込まれて良い。図９は、温度センサ１又はセンサ装置１Ａが組み込まれた半導体装置１００の外観斜視図である。半導体装置１００は、半導体基板上に形成された半導体集積回路を有する半導体チップと、半導体チップを収容する筐体（パッケージ）と、筐体から半導体装置１００の外部に対して露出する複数の外部端子と、を備えた電子部品である。半導体チップを樹脂にて構成された筐体（パッケージ）内に封入することで半導体装置１００が形成される。尚、図９に示される半導体装置１００の外部端子の数及び半導体装置１００の筐体の種類は例示に過ぎず、それらを任意に設計可能である。半導体装置１００における半導体集積回路には、温度センサ１又はセンサ装置１Ａが含まれる他、各種の機能回路が含まれる。機能回路は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ、モータドライバである。
【0081】
温度が検出されるべき位置を対象位置と称する。対象温度は対象位置における温度である。半導体装置１００における任意の位置（例えば中央位置）を対象位置に設定することができる。半導体装置１００において複数の位置が対象位置に設定されて良い。この場合、対象位置ごとに温度センサ１が設置されて良い。ダイオードＤａ及びＤｂの組を対象位置ごとに配置する一方で、複数組のダイオードＤａ及びＤｂに対して増幅回路２０及び温度検出回路３０から成る検出ブロックを共通に割り当て、セレクタ６１及び６２等を利用して増幅回路２０への入力信号を切り替えることで、単一の検出ブロックを複数の対象温度の検出に兼用しても良い。
【0082】
実施形態に示されたＦＥＴ（電界効果トランジスタ）のチャネルの種類は例示である。上述の主旨を損なわない形で、任意のＦＥＴのチャネルの種類はＰチャネル型及びＮチャネル型間で変更され得る。
【0083】
不都合が生じない限り、上述の任意のトランジスタは、任意の種類のトランジスタであって良い。例えば、ＭＯＳＦＥＴとして上述された任意のトランジスタを、不都合が生じない限り、接合型ＦＥＴ又はバイポーラトランジスタに置き換えることも可能である。
【0084】
本開示の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本開示の実施形態の例であって、本開示ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。
【0085】
＜＜付記＞＞
上述の実施形態にて具体的構成例が示された本開示について付記を設ける。
上述の実施形態にて具体的構成例が示された本開示について付記を設ける。
【0086】
本開示の一側面に係る温度センサ（１）は、対象温度を有する位置に配置された温度検出ダイオード（Ｄａ）と、前記温度検出ダイオードに対し前記温度検出ダイオードの順方向へ第１評価用電流（Ｉｆ１）及び第２評価用電流（Ｉｆ２）を互いに異なるタイミングで供給するよう構成された電流供給回路（１０）と、前記温度検出ダイオードへの前記第１評価用電流の供給期間において前記温度検出ダイオードの順方向電圧と基準電圧（Ｖｒｅｆ）との差を増幅することにより第１増幅電圧（Ｖａｍｐ１）を生成し、且つ、前記温度検出ダイオードへの前記第２評価用電流の供給期間において前記温度検出ダイオードの順方向電圧と前記基準電圧との差を増幅することにより第２増幅電圧（Ｖａｍｐ２）を生成するよう構成された増幅回路（２０）と、前記第１増幅電圧及び前記第２増幅電圧に基づき前記対象温度を検出するよう構成された温度検出回路（３０）と、前記対象温度に応じた温度を有する位置に配置された参照ダイオード（Ｄｂ）を有し、前記参照ダイオードの順方向に参照用電流（Ｉｆ０）が供給されているときの前記参照ダイオードの順方向電圧を用いて前記基準電圧を生成するよう構成された基準電圧生成回路（４０）と、を備える構成（第１の構成）である。
【0087】
仮に固定電圧を基準電圧に用いた場合、温度変化に対して増幅電圧が温度検出回路の入力ダイナミックレンジを超えることが懸念される。増幅率を低減させれば当該懸念を解消可能となるが、増幅率の低減は温度検出の分解能低下に繋がる。これを考慮し、第１の構成に係る温度センサでは、温度変化に対する温度検出ダイオードの特性変化と同様の特性変化をもたらす参照ダイオードを用いて基準電圧を生成する。これにより、温度検出の分解能低下を招くことなく増幅電圧を温度検出回路の入力ダイナミックレンジ内に収めることができる（即ち高分解能且つ正確な温度検出が可能である）。
【0088】
上記第１の構成に係る温度センサにおいて、前記第１評価用電流及び前記第２評価用電流は互いに異なる電流値を有し、前記温度検出回路は、前記第１増幅電圧及び前記第２増幅電圧間の差に基づき前記対象温度を検出する構成（第２の構成）であっても良い。
【0089】
上記第２の構成に係る温度センサにおいて、前記温度検出回路は、前記増幅回路から前記第１増幅電圧及び前記第２増幅電圧を入力アナログ電圧として受け、前記第１増幅電圧を第１デジタル信号に変換し且つ前記第２増幅電圧を第２デジタル信号に変換するよう構成されたＡＤ変換器（３１）と、前記第１デジタル信号及び前記第２デジタル信号間の差（ＡＤＣＯＵＴ１－ＡＤＣＯＵＴ２）に基づき前記対象温度を検出するよう構成された演算回路（３２）と、を備える構成（第３の構成）であっても良い。
【0090】
入力アナログ電圧がＡＤ変換器の入力ダイナミックレンジを超えると、正確な温度検出が不能となる。第３の構成に係る温度センサでは。温度変化に対する温度検出ダイオードの特性変化と同様の特性変化をもたらす参照ダイオードを用いて基準電圧を生成する。これにより、温度検出の分解能低下を招くことなく入力アナログ電圧をＡＤ変換器の入力ダイナミックレンジ内に収めることができる（即ち高分解能且つ正確な温度検出が可能である）。
【0091】
上記第１～第３の構成の何れかに係る温度センサにおいて、前記電流供給回路は、前記第２評価用電流と同じ電流値を有する電流を前記参照用電流として前記参照ダイオードに供給する構成（第４の構成）であっても良い。
【0092】
上記第１～第４の構成の何れかに係る温度センサにおいて、前記温度検出回路は、前記対象温度の検出結果を示す温度検出信号を生成する構成（第５の構成）であっても良い。
【0093】
上記第１～第５の構成の何れかに係る温度センサにおいて、前記温度検出ダイオード及び前記参照ダイオードは、夫々に、互いに接続されたコレクタ及びベースを有するバイポーラトランジスタにて形成される構成（第６の構成）であっても良い。
【符号の説明】
【0094】
Ｄａ、Ｄｂ ダイオード
Ｉｆ 順方向電流
Ｖｆ 順方向電圧
１、１’ 温度センサ
１０ 電流供給回路
１１ 定電流源
１２～１５ トランジスタ
１６、１７ スイッチ
２０ 増幅回路
２１ オペアンプ
２２、２３ 抵抗
３０ 温度検出回路
３１ ＡＤＣ
３２ 演算回路
４０ 基準電圧生成回路
４１、４１’ バッファアンプ
５０ 制御回路
ＮＤａ、ＮＤｂ ノード
Ｉｆ０ 参照用電流
Ｉｆ１、Ｉｆ２ 評価用電流
Ｖｒｅｆ 基準電圧
Ｖａｍｐ 増幅電圧
ＳＡＤＣ デジタル信号
ＳＤＥＴ 温度検出信号
ＶＤＤ１、ＶＤＤ２ 電源電圧
Ｖｓｎｓ 電圧（センス電圧）
Ｉａ 電流
Ｖｒｅｆ０ 電圧
Ｔｒａ、Ｔｒｂ トランジスタ
１Ａ センサ装置
６１、６２ セレクタ
１００ 半導体装置
Ｉｆ 順方向電流
Ｖｆ 順方向電圧
１、１’ 温度センサ
１０ 電流供給回路
１１ 定電流源
１２～１５ トランジスタ
１６、１７ スイッチ
２０ 増幅回路
２１ オペアンプ
２２、２３ 抵抗
３０ 温度検出回路
３１ ＡＤＣ
３２ 演算回路
４０ 基準電圧生成回路
４１、４１’ バッファアンプ
５０ 制御回路
ＮＤａ、ＮＤｂ ノード
Ｉｆ０ 参照用電流
Ｉｆ１、Ｉｆ２ 評価用電流
Ｖｒｅｆ 基準電圧
Ｖａｍｐ 増幅電圧
ＳＡＤＣ デジタル信号
ＳＤＥＴ 温度検出信号
ＶＤＤ１、ＶＤＤ２ 電源電圧
Ｖｓｎｓ 電圧（センス電圧）
Ｉａ 電流
Ｖｒｅｆ０ 電圧
Ｔｒａ、Ｔｒｂ トランジスタ
１Ａ センサ装置
６１、６２ セレクタ
１００ 半導体装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】