[发明专利]虚拟电阻电路以及电荷检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟电阻电路以及电荷检测电路，特别地，涉及具备用于 弱反相区域的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)的虚拟电阻电路以及使用其 的电荷检测电路。

背景技术

近年来，使用了绝缘体的压电元件的应变仪、加速度传感器等电荷产 生型的传感器即电荷输出传感器正在被广泛使用。在该电荷输出传感器 中，由于检测微小的电荷，因此需要用于对其检测信号进行放大的放大电 路。

此外，近年来，在半导体设备中，伴随着其高功能/高集成化，变得 需要呈现千兆欧姆级的电阻值的电阻元件。

在该状况下，专利文献1涉及检测装置、传感器以及电子设备，公开 了一种具备正相输入端子接地的运算放大器和在运算放大器的输出端子 与反相输入端子之间并联电连接的电阻元件以及电容器的放大电路。

此外，专利文献2涉及微电子集成电路用的千兆欧姆负载电阻，公开 了将MOSFET用于弱反相区域，来得到高电阻元件。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-224230号公报

专利文献2：国际公开第95/25349号

发明内容

-发明要解决的课题-

但是，根据本发明人的研究，在电荷检测电路中，来自电荷输出传感 器的检测信号的频率范围较多达到低频区域，在该情况下，为了降低根据 电阻元件的电阻值(反馈电阻)和电容器的容量(反馈容量)而确定的截 止频率，需要至少搭载几十MΩ以上的高电阻元件。

这里，在专利文献1所公开的结构中，若要搭载几十MΩ以上的高电 阻元件，则电路结构本身变得大型化。此外，关于将其小型化/集成化的 具体结构，没有任何的公开、启示。

另一方面，在专利文献2公开的结构中，公开了将MOSFET用于弱 反相区域来得到高电阻元件，但关于如何将其应用于电荷检测电路的具体 结构，没有任何的公开、启示。

进一步地，根据本发明人的研究，MOSFET在弱反相区域中MOSFET 的电阻值是根据MOSFET的氧化膜容量以及阈值电压、温度等重要因素 而指数性变动的，因此对MOSFET的一系列的制造工序的差别以及电源 电压、温度的变化非常敏感。此外，该弱反相区域中的MOSFET的电阻 值不仅根据栅极电压，还根据漏极电压、源极电压的变动而指数性变动。

因此，在使MOSFET在弱反相区域动作，作为虚拟电阻元件来应用 于电荷检测电路的情况下，为了调整MOSFET的电阻值、即虚拟电阻值 而另外需要栅极电压的调整电路，并且由于在MOSFET的漏极-源极间电 压变化时虚拟电阻值也变动，因此认为作为电阻元件的非线形性强，随着 电源电压的变动等在其输出信号产生波形失真。

换句话说，现状下，处于期待一种排除了设置根据制造工序的差别以 及电源电压、温度的变化来调整场效应晶体管的虚拟电阻值的附加性的调 整电路的必要性，并且能够减少场效应晶体管的电源电压的变动所引起的 波形失真的新的结构的虚拟电阻电路以及使用其的电荷检测电路的状况。

本发明经过以上的研究而作出，其目的在于，提供一种排除了设置调 整场效应晶体管的虚拟电阻值的附加性的调整电路的必要性，并且能够减 少场效应晶体管的电源电压的变动所引起的波形失真的虚拟电阻电路以 及使用其的电荷检测电路。

-解决课题的手段-

能够实现以上目的本发明的第1方面是一种虚拟电阻电路，具备：第 1场效应晶体管；第2场效应晶体管，其具有与所述第1场效应晶体管的 电特性匹配的电特性；分压电路，其电连接有基准电阻元件的一个端部以 及所述第2场效应晶体管的源极端子；第1运算放大器，其具有反相输入 端子、正相输入端子、以及与所述第1场效应晶体管的栅极端子及所述第 2场效应晶体管的栅极端子电连接的输出端子，所述分压电路的中点电压 被输入到所述反相输入端子以及所述正相输入端子中的任一方，并且基准 电压被输入到所述反相输入端子以及所述正相输入端子中的另一方；和第 2运算放大器，其对所述基准电阻元件的另一个端部，输入对所述第1场 效应晶体管的漏极端子的漏极电压进行反相放大后的电压，该第1场效应 晶体管的漏极端子与所述第2场效应晶体管的漏极端子电连接。