[发明专利]参考电流电路以及参考电流产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提供改良式温度补偿机制的电路与方法，用以在半导体基板上所制造出的集成电路中产生参考电流，而使用本发明的好处在于电路中产生与温度变化无关的参考电流。

背景技术

在半导体工艺中的电子电路，特别是对模拟或混合信号电路所制成的集成电路而言，通常会需要一参考电流或者是参考电压。为了得到与工艺变异和温度无关的电压，现有技术是用所谓的电压能隙电路，或者是正温度系数电流电路(PTAT)。举例来说，使用正温度系数电路产生参考电流，则由于电流将必然会随着温度而改变(正比于绝对温度)，因此需要补偿机制。除了正温度系数电路外，还有一些方法是用互补温度系数电路(CTAT)。使用固定或者不随温度改变的电压通常会由电阻梯产生电流。电流可以根据欧姆定律来获得。然而，现有技术中的电阻元件包括温度系数，故会产生温度相依性，因此导致参考电流即使在输入电压为能隙电压的环境中仍然会随着温度而变化。

图1描绘出现有技术的简单电流参考电路。在图1中晶体管MP11与MP13是P型金属氧化物半导体场效应晶体管，且互相耦接形成一电流镜。电阻R用以在电流镜的一分支中形成一电流参考电路，因而产生参考电流Iref。接着晶体管MP13亦会输出此电流，作为输出电流Iout。

Iout可以由简单地Iref＝Iout＝(VDD-Vgs，p)/R来表示。Vgs，p是一个因P型金属氧化物半导体晶体管导致的电压降。

在现有技术中，参考电流Iref可被电阻R简单地产生出。然而，电阻R具有温度相依性，因此导致参考电流也具有温度相依性。此种电路被称为正温度系数电流参考电路或者PTAT电流参考电路。为了产生不随温度变化的电流，现有技术会用具有负温度系数的二极管或pn结来平衡电阻的正温度系数电流。这些方法提供一些温度补偿，但是当元件的温度变化在一般半导体元件指定的范围(摄氏-40度到摄氏125度)时，参考电流(与任何相对应的参考电压)上仍会发生实质上的变化。制作较小元件的进阶半导体工艺与其工艺变异会使得现有电路无法得到对温度不敏感的参考电流。

因此，需要一种产生对温度不敏感的参考电流的方法和电路，以便应用于半导体电路或集成电路中。这个对温度不敏感的参考电流的电路与方法应当相容于现有与未来制作集成电路的半导体工艺。

发明内容

通过本发明所提供的电流参考电路，大致上已解决或绕过现有及其他问题以达到技术优势，而电流参考电路是具有正、负温度系数的电阻所构成。通过选择上述电阻的阻值去互补温度相依性的数值可得到一个稳定的参考电流。因此在超过半导体元件的传统工作温度范围下，仍可产生稳定的参考电流。

在实施例中提供一个电流参考电路。电压源具有温度系数并通过一电阻产生一电流，而上述电阻是由具有正温度系数的电阻与负温度系数的电阻串联构成。通过适当调整两电阻的阻值，可得到对温度不敏感的参考电流。

本发明提供一种电流参考电路，包括：一电压源，具有一温度系数；一第一电阻性元件，具有一正温度系数；以及一第二电阻性元件，具有一负温度系数，其中上述第一、第二电阻性元件串联耦接并形成一电阻，用以通过上述电压源产生对温度变化不敏感的一参考电流。

本发明提供一种电流参考电路，用以通过一已温度补偿电压产生一参考电流，包括：一节点，耦接至上述已温度补偿电压源；一第一电阻性元件，具有一正温度系数；以及一第二电阻性元件，具有一负温度系数，其中上述第一、第二电阻性元件串联耦接并形成一电阻，用以通过上述已温度补偿电压源产生对温度变化不敏感的一参考电流。

本发明提供一种参考电流产生方法，包括：从具有一温度系数的一电压源接收一第一电压；提供一第一电阻性元件，上述第一电阻性元件具有一正温度系数；提供一第二电阻性元件，上述第二电阻性元件具有一负温度系数；以及上述第一、第二电阻性元件串联耦接并形成一电阻，用以通过上述电压源产生对温度变化不敏感的一参考电流。

本发明亦提供一种电流参考电路，电流参考电路是由接收已温度补偿的电压所构成，例如能隙参考电路。另外，再加上由正温度系数的电阻与负温度系数的电阻串联排列的组合电阻，产生参考电流。适当调整两电阻元件的阻值，此电路的温度系数可被消除，由此产生对温度不敏感的参考电流。