[发明专利]具热感测功能的功率金氧半晶体管晶粒以及集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路，尤其涉及一种具热感测功能的功率金氧半晶体管晶粒以及集成电路。

背景技术

图1是现有的温度传感器的电路图。请参阅图1。在温度传感器中使用一个双极型接面晶体管(bipolar junction transistor，BJT)组件12(例如NPN或PNP)与电流源14。PN接面会随着不同温度而产生不同电压。比较器16比较所产生的电压与另一个与温度无关的电压(例如当在160℃时，PN接面的电压差为0.4V，且将此0.4V设定为默认值)，以便在电压超过0.4V时发出温度保护信号OTP。藉此可保护集成电路(IC)在过热的情况下，可以停止造成高温的操作。

图2是现有的集成电路的配置的俯视图。集成电路是由多个具不同功能的晶粒(die)所组成，且每一个晶粒是由多个单元(cell)组成。请参阅图2，集成电路200包括功率金氧半晶体管晶粒(power MOS transistor die)20、功率金氧半晶体管晶粒22与控制器晶粒(controller die)24。一般而言，温度传感器配置于控制器晶粒24中。然而，当集成电路200具有功率金氧半晶体管晶粒20、功率金氧半晶体管晶粒22与控制器晶粒24时，由于功率金氧半晶体管晶粒20或功率金氧半晶体管晶粒22会有大电流流过，是整个集成电路中温度最高的区域。然而，使用现有技术所感测到的温度却不是最高温度。因此，若将温度传感器配置在控制器晶粒24中，完全无法做到集成电路200的高温保护，集成电路200容易过热而被烧毁。

图3A是现有的功率金氧半晶体管晶粒的等效电路图。图3B是图3A的功率金氧半晶体管晶粒的结构的剖面图。功率金氧半晶体管晶粒30在图3B中示出具相同结构的三个NMOS单元(cell)。标示“PHASE”、“LG”和“GND”分别表示“相位端”、“控制端”和“接地端”。标示“G”、“D” 和“S”分别表示“栅极”、“漏极”和“源极”。标示“n+”、“n-”、“p+”、“pw”和“SiO₂”分别表示“高掺杂浓度n型区域”、“低掺杂浓度n型区域”、“高掺杂浓度p型区域”、“P阱区域”和“二氧化硅区域”。功率金氧半晶体管晶粒结构的细节为本领域普通技术人员惯用技术手段，且因此下文中省去其详细描述。

发明内容

本发明提供一种具热感测功能的功率金氧半晶体管晶粒以及集成电路。

集成电路包括功率金氧半晶体管晶粒(die)。

功率金氧半晶体管晶粒包括控制端、相位端、接地端以及热信号输出端，且功率金氧半晶体管晶粒还包括两个区块，分别为开关部(part)与温度感测部，每个区块由一到多个单元(cell)构成。开关部具有：第一电极，耦接控制端；第二电极，耦接接地端；以及第三电极，耦接相位端。温度感测部具有：第一电极；第二电极，耦接热信号输出端；以及第三电极，耦接开关部的第三电极。开关部与温度感测部配置为相同制程所制造的金氧半晶体管。

于本发明的一实施例中，温度感测部的第一电极与第二电极两者耦接至热信号输出端。

于本发明的一实施例中，温度感测部的第一电极耦接开关部的第二电极。

于本发明的一实施例中，当热信号输出端上的电压大于相位端上的电压时，进行热感测功能。

于本发明的一实施例中，功率金氧半晶体管晶粒被配置作为功率转换电路的下桥开关。

于本发明的一实施例中，集成电路还包括控制器晶粒。控制器晶粒包括位准偏移器、第一比较器以及开关。位准偏移器耦接相位端，用以转换来自相位端的信号。第一比较器的第一输入端耦接位准偏移器的输出端，其第二输入端耦接热信号输出端。开关的一端耦接第一比较器的输出端，开关的另一端用于输出温度监控信号。控制器晶粒的开关与功率金氧半晶体管晶粒的控制端的导通时间同步。

于本发明的一实施例中，位准偏移器包括第一定电流源、第二定电流源以及第一电阻。第一定电流源耦接第一比较器的第一输入端。第二定电流源 耦接热信号输出端与第一比较器的第二输入端。第一电阻的一端耦接第一比较器的第一输入端，且另一端耦接相位端。

于本发明的一实施例中，控制器晶粒还包括位准偏移器以及开关。位准偏移器用以转换来自相位端与热信号输出端的两个信号，其具有：第一端，耦接相位端；第二端，耦接热信号输出端；输出端；以及接地端。开关的一端耦接位准偏移器的输出端，另一端用于输出温度监控信号。控制器晶粒的开关与功率金氧半晶体管晶粒的控制端的导通时间同步。