带有温度补偿电路的半导体器件制造技术

一种带有温度补偿功能而不需要额外的安装空间的半导体器件与一种精确检测温度变化而不需要额外的安装空间的温度变化检测器件。一个传感器单元由具有某个温度系数的第一半导体元件（第一型电阻器）与具有一个不同的温度系数的第二半导体元件（第二型电阻器）组成。它们位于一个需要温度补偿的处理电路的附近。通过一个观测构成传感器单元的第一与第二半导体元件的某个特性（例如电阻）的温度变化检测器来检测处理电路的温度变化。一个温度校正器根据由温度变化检测器提供的检测结果校正处理电路的功能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件与一种温度变化检测器件。更详细地说，本专利技术涉及一种包括一个需要温度补偿以正确提供预期功能的处理电路的半导体器件，与一种检测关心对象的温度变化的温度变化检测器件。
技术介绍
已知形成在半导体衬底上的电子电路元件的特性具有某些温度依赖关系。例如，芯片上电阻器当温度变化时显示电阻变化。由于这个原因，如果不适当校正它的温度敏感元件，在半导体芯片上制作的有源滤波器的截止频率会随着温度的变化而变化。研究者们提出了各种温度补偿方法以致力于上述问题。图10表示一个其中实施这种方法的常规补偿电路。图示电路由一个第一恒流源10、一个内部元件11、一个第二恒流源12、一个外部元件13、一个电压差检测器14与一个需要温度校正的电路15组成。除外部元件13之外，这些电路元件都形成在一个半导体器件上。第一恒流源10供给内部元件11一个恒定电流。内部元件11为例如构成半导体器件一部分的电阻元件。第二恒流源12供给外部元件13一个恒定电流。外部元件13为放置在半导体器件的外部以便不受器件温度影响的另一个电阻元件。电压差检测器14检测内部元件11与外部元件13之间的电压差并产生一个代表此差别的n位信号。此信号供给需要温度补偿的电路15(例如有源滤波器)。图10的电路工作如下。当通电时，第一恒流源10与第二恒流源12开始向它们各自的负载电路11与13(前者位于器件的内部而后者位于器件的外部)供给恒定电流。例如，考虑恒流源10与12、内部元件11及外部元件13设计为在室温(25℃)下产生OV的内部元件11与外部元件13的上结点之间的电压差。由于在器件刚一通电后的一个相当长的时间内保持此情况，电压差检测器14供给电路15一个指示检测到无电压差的n位信号。在此n位信号作用下，电路15以它的默认电路参数对给定的输入信号施加一个规定的信号处理功能(例如滤波)。假定一个相当长的时间已过去因而半导体器件的温度已升高。当内部元件11的温度相应升高时，位于半导体器件外部的外部元件13仍停留在原来的温度。如果内部元件11与外部元件13都有正的温度系数(即它们的电阻随温度的升高而增大)，内部元件11将呈现比外部元件13较大的电阻。这意味着内部元件11两端之间产生的电压将大于外部元件13两端之间产生的电压(假定恒定电流源10与12输出同量的电流)。这时电压差检测器14检测到内部元件11与外部元件13之间的一个非零的电压差因而产生一个代表此电压差的n位信号并发送至电路15。假定内部元件11的电压降为5.2V而外部元件13的电压降为5.1V，则电压差检测器14通过发送一个代表0.1V值的n位信号将此电压差通知电路15。电路15根据从电压差检测器14接收的n位信号校正自己。由于在本例中电压差是0.1V，电路15以这样的方法控制一个集成的电阻元件使得它的电阻将减小以抵消温度引起的增大。通过这样做，即使器件的温度升高，电路15仍能保持自己的工作特性。然而，以上图10中说明的常规配置需要一个除半导体器件本身以外的用于外部元件13的安装空间。在某些空间限制紧张的环境下，这是一个缺点。此常规电路的另一个问题是恒流源10与12的输出电流因为它们中使用的电路元件的温度依赖关系而可能随着温度的变化而变化。这意味着会把测量误差引入被检测的电压差。接着参看图11，它表示常规温度补偿方法的另一个例子。图示的电路图包括一个电路20、一个减法与积分器21、一个求值电路22、一个电阻控制器23与一个时钟发生器24。电路20是一个由电阻器、电容器、积分器及其它元件组件的有源滤波器。减法器与积分器21积分电路20中诸电阻器之一的两端之间产生的电压。它从那个电压中减去直流偏压(如果有的话)，以便在积分的结果中不包括此偏压。求值电路22比较减法器与积分器21的输出跟预定的参考信号并把结果发送至电阻控制器23。根据比较结果，电阻控制器23控制决定电路20特性的某个电阻元件。时钟发生器24向减法器与积分器21和求值电路22提供时钟信号，因为它们应用开关电容器技术。图11的电路工作如下。当半导体器件通电时，电路20开始作为一个有源滤波器工作。根据由时钟发生器24供给的时钟信号计时，减法器与积分器21积分电路20中某个特定电阻器两端之间产生的电压并把结果发送至求值电路22。积分结果不包括所关心电压的直流偏压分量，因为减法器与积分器21在积分前已将它舍弃。求值电路22比较减法器与积分器21的输出信号跟预定的参考信号并把结果发送至电阻控制器23。例如，假定在室温(25℃)下这两个信号彼此相符。由于刚一通电后器件的温度与环境温度几乎相同因而求值电路22把两个信号之间的相符通知电阻控制器23。虽然设计为根据比较结果修正电路20中某个电阻元件的阻值，但由于观测到的差值为0，因而此时电阻控制器23对电路20不采取校正行动。随着通电后时间的过去，关心的电阻元件的温度随着器件温度的上升而上升，从而引起电路参数(即电阻)的变化。这个变化可从减法器与积分器21的输出中观测到。通过比较此输出信号与预定的参考信号，求值电路22检测到此变化并通知电阻控制器23。电阻控制器23把它看作为电路20中电阻参数的变化，据此修正电路20的内部设置以补偿此变化。在关心的电阻元件有正的温度系数(即电阻随温度上升而增大)的情况下，电路控制器23采取动作以减小电阻从而补偿温度上升。通过上述处理，即使器件的温度上升，仍能保持它的内部电路20的工作特性。然而，上述图11的常规电路在它的产生参考信号的电路模块之一处呈现某种温度依赖关系。这意味着参考信号可能随着温度变化而变化，从而把误差引入温度测量。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的一个目的是提供一种带有一个精确检测温度变化的温度补偿电路而不需要额外的安装空间的半导体器件。本专利技术的又一个目的是提供一种精确检测温度变化而不需要额外的安装空间的温度变化检测器件。为实现上述第一个目的，本专利技术提供一种包括工作如下的诸元件的半导体器件。一个处理电路执行一个具有某种温度依赖关系的预定功能。一个传感器单元位于处理电路的附近，它包括具有彼此不同的温度系数的第一与第二半导体元件。一个温度变化检测器通过观测构成传感器单元的第一与第二半导体元件的某个特性的变化来检测温度变化。一个温度校正器修正处理电路的某个电路参数以补偿由温度变化检测器检测到的温度变化。为实现上述第二个目的，本专利技术提供一个检测所关心对象的温度变化的温度变化检测器件。此器件包括一个位于关心对象附近的传感器单元，它包括具有彼此不同的温度系数的第一与第二半导体元件。一个温度变化检测器通过观测构成传感器单元的第一与第二半导体元件的某个特性的变化来检测温度变化。根据下列描述连同图示说明作为例子的本专利技术的优选实施例，本专利技术的上述与其它的目的、特征与优点将变为显而易见。附图说明图1是一个本专利技术的原理图；图2是一个本专利技术的第一实施例的框图；图3表示图2中表示的恒压源的详细结构；图4表示图2中表示的A型检测电阻器的详细结构；图5表示图2中表示的B型检测电阻器的详细结构；图6表示A型与B型检测电阻器的温度特性的一个例子；图7表示图2中表示的桥接电路的温度响应；图8表示图2提出的半导体器件的温度与它的截止频率偏移之间的关系；图9是一个本专利技术的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件包括： （ａ）一个执行预定功能的处理电路； （ｂ）一个位于所述处理电路附近的传感器单元，包括： 一个第一半导体元件，与 一个具有与所述第一半导体元件不同的温度系数的第二半导体元件； （ｃ）一个通过观测构成所述传感器单元的所述第一与第二半导体元件的某个特性的变化来检测温度变化的温度变化检测器； （ｄ）一个修正所述处理电路的一个电路参数以补偿由所述温度变化检测器检测到的温度变化的温度校正器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：難波広美，美濃部賢一，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]