[发明专利]电流镜电路与半导体装置

说明书

技术领域

本发明有关于电流镜技术，且特别有关于共享相同电流源的不同集成电路中的电流镜电路。

背景技术

电流镜(Current Mirror)电路用于将流经一晶体管的电流源电流(参考电流)镜射(复制)至电路中至少一个其他晶体管。在一些设备中，流经内部不同电子装置的电流可能需要完全相同或至少很接近，对于这些设备而言，通常需要电流镜电路。例如，使用发光二极管(Light Emitting Diode，LED)或有机发光二极管(Organic Light Emitting Diodes，OLED)的显示装置中会使用电流镜电路。

图1为根据背景技术的P型金属氧化物半导体(P-type Metal Oxide Semiconductor，以下简称为PMOS)电流镜电路10的示意图。电流镜电路10包括PMOS晶体管P_M和P₁～P_n。PMOS晶体管P_M和P₁～P_n的源极端连接至电压源Vdd。PMOS晶体管P_M的栅极端(控制端)和漏极端以及PMOS晶体管P₁～P_n的栅极端连接至产生电流I_C的定电流源100。在电流镜电路10中，PMOS晶体管P_M和P₁～P_n被视为完全相同，因此，分别流经PMOS晶体管P₁～P_n的输出电流I₁～I_n皆与流经PMOS晶体管P_M的电流I_C相同。尽管如此，由于实际上晶体管的阈值电压V_t和常数β并不完全相同，输出电流I₁～I_n并不完全等于I_C且输出电流I₁～I_n之间并不完全相等。输出电流I₁～I_n之间的差异可能会造成使用发光二极管或有机发光二极管的显示装置在显示影像时的不均匀。

上述差异所造成的影响在不同集成电路(Integrated Circuit，IC)的电流镜电路共享相同电流源的情况下可能会明显。图2为根据背景技术其中一例的半导体装置20的示意图，在半导体装置20中，不同集成电路中的PMOS电流镜电路共享相同电流源。半导体装置20包括主电路(master circuit)210和从属电路(slave circuit)220。主电路210和从属电路220配置于不同集成电路中。主电路210中的电流镜电路212和从属电路220中的电流镜电路222共享相同的定电流源200，其中定电流源200位于主电路210中。电流镜电路212包括PMOS晶体管P_M和P₁～P_n以及电流产生电路214。电流镜电路222包括PMOS晶体管P_S和P’₁～P’_n。电流产生电路214包括N型金属氧化物半导体(N-type Metal Oxide Semiconductor，以下简称为NMOS)晶体管NT₁、NT₂和NT₃，并接收来自定电流源200的电流I_C。为了提供相同的参考电流至电流镜电路212和电流镜电路222，定电流源200的电流I_C通过由NMOS晶体管NT₁、NT₂和NT₃所构成的电流镜结构提供至电流镜电路212和电流镜电路222。NMOS晶体管NT₁的栅极端和漏极端以及NMOS晶体管NT₂和NT₃的栅极端连接至定电流源200，且NMOS晶体管NT₁、NT₂和NT₃的源极端连接至接地端。因此，定电流源200的电流I_C从NMOS晶体管NT₁复制至NMOS晶体管NT₂和NT₃。PMOS晶体管P_M的栅极端和漏极端以及PMOS晶体管P₁～P_n的栅极端连接至NMOS晶体管NT₂的漏极端。PMOS晶体管P_S的栅极端和漏极端以及PMOS晶体管P’₁～P’_n的栅极端连接至NMOS晶体管NT₃的漏极端。在半导体装置20中，PMOS晶体管P_M、P₁～P_n、P_S和P’₁～P’_n被视为完全相同，且NMOS晶体管NT₁、NT₂和NT₃被视为完全相同。因此，输出电流I₁～I_n和I’₁～I’_n皆与电流I_C相同。尽管如此，由于实际上在一集成电路中的晶体管的阈值电压V_t和常数β并不完全相同，即使电流I_C被复制至不同集成电路中的电流镜电路212和电流镜电路222，不同集成电路之间的输出电流可能会不完全相同。