DE60019144T2

DE60019144T2 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE60019144T2
Application number: DE60019144T
Authority: DE
Inventors: Rinya Tsurugashima-shi HOSONO; Takeyuki Tsurugashima-shi KOUCHI; Yukinori Tsurugashima-shi KIYA; Takashi Tsurugashima-shi SOGABE
Original assignee: Toko Inc
Current assignee: Asahi Kasei Toko Power Devices Corp
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: EP1220071A4; DE60019144D1; CN1141628C; EP1220071A1; WO2001020419A1; JP3519646B2; EP1220071B1; TW495656B; US6525596B2; US20010022527A1; CN1321263A; JP2001084043A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technologie zum Verbessern der Welligkeitsunterdrückungs-Charakteristika und zum Reduzieren einer minimalen Betriebsspannung einer Halbleitervorrichtung.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine typische Halterleitervorrichtung, die in ICs ausgebildet ist, weist intern eine große Anzahl von grundlegenden funktionellen Schaltkreisen bzw. Schaltungen, wie beispielsweise Verstärkerschaltkreise, Komparator- bzw. Vergleicherschaltkreise und/oder Referenz- bzw. Bezugsspannungs-Generatorschaltkreise, mit hoher Integrationsdichte auf. Ein Beispiel einer derartigen Halbleitervorrichtung ist ein Regler-IC, welcher einen internen Schaltkreis mit einer Konfiguration umfaßt, welche in dem Schaltkreisdiagramm von 2 gezeigt ist.
Bezugnehmend auf das Schaltschema von 2 ist ein Hauptstrompfad eines Transistors Q₁ vom PNP-Typ in Serie zwischen einem Eingabe- bzw. Eingangsanschluß 1 und einem Ausgabe- bzw. Ausgangsanschluß 2 verbunden bzw. angeschlossen, und eine Basis des Transistors Q₁ ist mit einer Masse bzw. einer Erde über einen Hauptstrompfad eines Transistors Q₂ von PNP-Typ verbunden. Ein Widerstand R₁₃ ist zwischen der Basis und einem Emitter des Transistors Q₁ angeordnet und Widerstände R₁ und R₂ sind als in Serie zwischen dem Ausgabeanschluß 2 und einer Masse angeschlossen angeordnet. Es sind auch ein Stromver sorgungsschaltkreis 4b, ein Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 und ein Fehlerverstärker-Schaltkreis 6 konfiguriert, in welchem der Stromversorgungs-Schaltkreis 4b zwischen dem Eingabeanschluß 1 und einem Stromversorgungsanschluß für den Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 und den Fehlerverstärker-Schaltkreis 6 angeordnet ist, um diese miteinander zu verbinden. Einer der Eingabeanschlüsse des Fehlerverstärker-Schaltkreises 6 ist mit einem Ausgabeanschluß des Referenzspannungs-Generatorschaltkreises 5 verbunden, während der andere Eingabeanschluß des Fehlerverstärker-Schaltkreises 6 mit einem Verbindungspunkt des Widerstands R₁ und des Widerstands R₂ verbunden ist, und ein Ausgabeanschluß des Fehlerverstärker-Schaltkreises 6 ist mit einer Basis des Transistors Q₂ verbunden.
Hierin sind jeweils der Strom- bzw. Leistungsversorgungs-Schaltkreis 4b, der Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 und der Fehlerverstärker-Spannkreis 6 konfiguriert, wie dies unten beschrieben wird.
Ein Emitter eines Transistors Q₄₁ vom PNP-Typ ist mit dem Eingabeanschluß 1 verbunden und ein Kollektor davon ist über einen Widerstand R₈ und eine Diode D₄₃ mit einer Masse verbunden. Ein Widerstand R₃ ist zwischen einer Basis des Transistors Q₄₁ und dem Eingabeanschluß 1 angeordnet, ein Hauptstrompfad eines Transistors Q₄₂ vom NPN-Typ ist zwischen der Basis des Transistors Q₄₁ und einer Masse bzw. Erde angeordnet, und eine Diode D₄₁ ist zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors Q₄₁ angeordnet. Eine Basis des Transistors Q₄₂ ist über einen Widerstand R₄ mit einem Regel- bzw. Steuereingabeanschluß 3 verbunden, um somit den Leistungsversorgungs-Schaltkreis 4b zu konfigurieren.
Weiters sind mit dem Kollektor des Transistors Q₄₁, welcher eine Komponente des Leistungsversorgungs-Schaltkreises 4b ist, die jeweiligen Emittern von Transistoren Q₅₁ und Q₅₂ verbunden, wovon einer jeder vom PNP-Typ ist. Jeweilige Basen der Transistoren Q₅₁ und Q₅₂ sind miteinander verbunden, und ein Kollektor und die Basis des Transistors Q₅₁ sind durchgeschaltet bzw. untereinander verbunden. Jeder Kollektor der Transistoren Q₅₁ und Q₅₂ ist jeweils mit jedem Kollektor des NPN-Typ-Transistors Q₅₃ oder Q₅₄ verbunden. Jeweilige Basen der Transistoren Q₅₃ und Q₅₄ sind miteinander verbunden und der Kollektor und die Basis des Transistors Q₅₄ sind durchgeschaltet. Ein Emitter des Transistors Q₅₃ ist über einen Serienschaltkreis, der aus Widerständen R₁₀ und R₁₁ zusammengesetzt ist, mit einer Masse verbunden, und ein Emitter des Transistors Q₅₄ ist mit einem Verbindungspunkt der Widerstände R₁₀ und R₁₁ verbunden. Ein Hauptstrompfad des Transistors Q₅₅, dessen Basis in Verbindung mit einem Verbindungspunkt des Widerstands R₈ der Diode D₄₃ des Leistungsversorgungs-Schaltkreises 4b ist, ist als parallel mit einem Hauptstrompfad des Transistors Q₅₃ verbunden bzw. angeschlossen angeordnet, um somit den Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 zu konfigurieren.
Dann wird jeder der Emitter der Transistoren vom PNP-Typ Q₆₁ und Q₆₂ mit dem Kollektor des Transistors Q₄₁ verbunden, welcher eine Komponente des Stromversorgungs-Schaltkreises 4b ist. Jeweilige Basen der Transistoren Q₆₁ und Q₆₂ sind miteinander verbunden, und ein Kollektor und die Basis des Transistors Q₆₂ sind durchgeschaltet bzw. miteinander verbunden. Jeder der Kollektoren der Transistoren Q₆₁ und Q₆₂ ist jeweils mit jedem Kollektor des Transistors von NPN-Typ Q₆₃ oder Q₆₄ verbunden. Jeweilige Emitter der Transistoren Q₆₃ und Q₆₄ sind miteinander verbunden, und ein Widerstand R₁₂ ist zwischen einem gemeinsamen Verbindungspunkt der jeweiligen Emitter und einer Masse angeordnet. Eine Basis des Transistors Q₆₃ ist mit dem Kollektor und der Basis des Transistors Q₅₄ verbunden, welcher eine Komponente des Referenzspannungs-Generatorschaltkreises 5 ist, und eine Basis des Transistors Q₆₄ ist mit einem Verbindungspunkt der Widerstände R₁ und R₂ verbunden. Ein Verbindungspunkt der Kollektoren der Transistoren Q₆₁ und Q₆₃ ist mit der Basis des Transistors Q₂ verbunden, um somit den einen Fehler verstärkenden bzw. Fehlerverstärkungs-Schaltkreis 6 zu konfigurieren.
In dem Schaltschema von 2, welches wie oben konfiguriert wurde, schaltet ein erhöhter Pegel bzw. ein erhöhtes Niveau eines Regel- bzw. Steuersignals, welches an den Regel- bzw. Steuereingabeanschluß 3 angelegt wird, die Transistoren Q₄₂ und Q₄₁ ein. Dadurch wird eine Antriebs- bzw. Ansteuerspannung von einer externen bzw. äußeren Leistungsquelle, die mit dem Eingabeanschluß 1 verbunden ist, über den Transistor Q₄₁ des Leistungsversorgungs-Schaltkreises 4b zu jedem der internen Schaltkreise des Referenzspannungs-Generatorschaltkreises 5 und dem Fehlerverstärkungs-Schaltkreis 6 zugeführt.
In dem Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5, der mit der Ansteuerspannung versorgt wird, wird nach bzw. bei einem Starten des Schaltkreises zuerst der Transistor Q₅₅ eingeschaltet, und ein Stromspiegel-Schaltkreis, der aus den Transistoren Q₅₁ und Q₅₂ zusammengesetzt ist, wird operativ gemacht. Zweitens wird ein anderer Stromspiegel-Schaltkreis, der aus den Transistoren Q₅₃ und Q₅₄ zusammengesetzt ist, operativ gemacht, welcher mit dem Strom von den Transistoren Q₅₁ und Q₅₂ versorgt wurde, und infolge wird der Transistor Q₅₅ ausgeschaltet, sobald der Transistor Q₅₃ eingeschaltet wird. Danach würde der aktivierte Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 eine Referenzspannung von etwa 1,25 V, basierend auf einer Bandlücke des Halbleitermaterials an den Positionen des Kollektors und der Basis des Transistors Q₅₄.
Andererseits leitet in dem Fehlerverstärkungs-Schaltkreis 6, welcher mit der Ansteuerspannung versorgt wurde, zuerst der Transistor Q₆₃, welcher mit der Referenzspannung versorgt wurde, und dadurch leiten die Transistoren Q₂ und Q₁. Sobald bzw. da der Transistor Q₁ geleitet hat, wird eine elektrische Leistung von dem Eingabeanschluß 1 über den Transistor Q₁ zu dem Ausgabeanschluß 2 übertragen, und somit wird eine Ausgabespannung auf dem Ausgabeanschluß 2 erzeugt. Die Ausgabespannung, die an dem Ausgabeanschluß 2 erzeugt wurde, wird durch die Widerstände R₁ und R₂ unterteilt, welche wiederum bzw. infolge zu der Basis des Transistors Q₆₄ zugeführt bzw. geliefert wird. Anschließend leitet der Transistor Q₆₄, um den Stromspiegel-Schaltkreis operativ zu machen, der aus den Transistoren Q₆₁ und Q₆₂ zusammengesetzt ist. Danach würde der aktivierte Fehlerverstärkungs-Schaltkreis 6 den Strom, der durch die Transistoren Q₂ und Q₁ fließt, in Antwort auf die Referenzspannung, die dem Transistor Q₆₃ zugeführt wird, und der aufgeteilten Spannung regeln bzw. steuern, die zu dem Transistor Q₆₄ zugeführt wird, um so die Größe der Ausgabespannung zu regulieren, um konstant zu sein.
In einem derartigen Schaltschema bzw. einer derartigen Schaltung, wie dies in 2 gezeigt wird, sind der Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 und der Fehlerverstärkungs-Schaltkreis 6 über den Transistor Q₄₁ im Ein-Zustand und der Eingabeanschluß 1 mit der externen bzw. äußeren Strom- bzw. Leistungsquelle verbunden. Aufgrund dieser Konfiguration würden, wenn eine von der externen Leistungsquelle zugeführte bzw. gelieferte Spannung fluktuiert, der Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 und der Fehlerverstärkungs-Schaltkreis 6 einer direkten Auswirkung der Spannungsfluktuation unterworfen sein. Zusätzlich gab es ein Problem, daß jeder der Transistoren Q₅₁, Q₅₂, Q₆₁ und Q₆₂, wobei ein jeder vom PNP-Typ ist, die in der Leistungsquellenseite von jedem der Schaltkreise 5 und 6 angeordnet sind, dazu neigt, unter dem früheren Effekt stark zu leiden, wenn eine hohe Spannung angelegt wird, oder daß die Transistoren vom PNP-Typ Auswirkungen bzw. Effekten von Schwankungen in verschiedenen Bedingungen in den Herstellungsprozessen unterliegen, was darin resultiert, daß der charakteristische Wert von jedem Produkt stark abweicht bzw. variiert.
Wegen der oben erwähnten Gründe sind die Schaltungen bzw. Schaltkreise, die die Konfiguration von 2 einsetzen bzw. verwenden, besonders der Auswirkung der Spannungsfluktuation unterworfen, welche es schwierig gemacht hat, die Welligkeitsunterdrückungs-Charakteristika gegen die Schwankung in der Eingabespannung an die Halbleitervorrichtung zu verbessern und homogenisieren.
Für ein derartiges Schaltschema, wie dies in 2 gezeigt wird, wurde ein Versuch unternommen, die Charakteristika durch ein Entwerfen des Leistungsversorgungs-Schaltkreises mit einer Konfiguration zu verbessern, wie dies in 3 gezeigt wird.
Bezugnehmend auf das Schaltschema von 3 ist jeder von Emittern von PNP-Typ Transistoren Q₄₈ und Q₄₉ mit dem Eingabeanschluß 1 verbunden. Jeweilige Basen der Transistoren Q₄₈ und Q₄₉ sind miteinander verbunden und ein Kollektor und die Basis des Transistors Q₄₈ sind durchgeschaltet. Ein Widerstand R₉ und ein Hauptstrompfad eines Transistors Q₄₂ sind zwischen dem Kollektor des Transistors Q₄₈ und einer Masse bzw. Erde angeordnet, um in Serie verbunden zu sein, und eine Basis des Transistors Q₄₂ ist über einen Widerstand R₄ mit dem Regel- bzw. Steuereingabeanschluß 3 verbunden. Ein Kollektor des Transistors Q₄₉ ist mit einer Basis eines NPN-Typ Transistors Q₄₁₀ verbunden, und eine Vielzahl von Dioden D₄₄ bis D₄₈ ist zwischen dem Kollektor des Transistors Q₄₉ und einer Masse angeordnet, um in Serie verbunden zu sein. Dann ist ein Kollektor des Transistors Q₄₁₀ mit dem Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 und dem Fehlerverstärkungs-Schaltkreis 6 verbunden und ein Leistungsversorgungs-Schaltkreis bzw. eine Leistungsversorgungs-Schaltung 4c ist somit konfiguriert worden.
In dem wie oben beschriebenen Leistungsversorgungs-Schaltkreis 4c bringt ein erhöhter Pegel bzw. Niveau eines Regel- bzw. Steuersignals, das an dem Regel- bzw. Steuereingabeanschluß 3 angelegt wird, den Transistor Q₄₂ in einen Ein-Zustand, um so einen Stromspiegel-Schaltkreis bzw. eine Stromspiegel-Schaltung zu aktivieren, der (die) aus den Transistoren Q₄₈ und Q₄₉ zusammengesetzt ist. Ein Teil des durch den Hauptstrompfad des Transistors Q₄₉ durchgetretenen Stroms fließt über die seriell verbundenen Dioden D₄₄ bis D₄₈ in die Masse, während das Potential an einem Punkt der Basis des Transistors Q₄₁₀ durch eine Durchlaßspannung angehoben wird, die in den Dioden D₄₄–D₄₈ erzeugt wird. Anschließend arbeitet der Transistor Q₄₁₀, so daß ein kombinierter Wert einer Spannung an einem Punkt des Emitters davon und eine Spannung zwischen der Basis und dem Emitter davon einer Spannung an einem Punkt der Basis davon gleichgesetzt wird, und somit wird eine Ansteuerspannung, die zu dem Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 und dem Fehlerverstärkungs-Schaltkreis 6 zuzuführen ist, fast gleich zu einer Größe gemacht, die durch ein Subtrahieren der Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q₄₁₀ von der Summe der Durchlaßabfallspannungen bestimmt wird, die in den Dioden D₄₄–D₄₈ erzeugt werden. Dadurch könnte, selbst wenn die Eingabespannung fluktuieren bzw. schwanken würde, die Fluktuation in der Ansteuerspannung geregelt bzw. gesteuert werden, um so kleiner zu sein als jene in der Eingangs- bzw. Eingabespannung, so daß die Welligkeitsunterdrückungs-Charakteristika der Halbleitervorrichtung gegen die Fluktuation der Eingabespannung verbessert und homogenisiert werden könnten.
Es sollte beachtet werden, daß, wenn ein Referenzspannungs-Generatorschaltkreis vom Bandlückentyp ähnlich zu jenem, der in 2 gezeigt ist, als ein Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 von 3 eingesetzt wird, es für eine zu dem Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 zuzuführende Ansteuerspannung erforderlich ist, einen Spannungswert aufzuweisen, welcher ungefähr gleich oder mehr als 1,8 V ist. In dem Schaltkreis mit der in 3 gezeigten Konfiguration, wird diese Ansteuerspannung durch die Summe der Durchlaßspannungsabfälle der Dioden D₄₄–D₄₈ bestimmt.
Eine Größe des Durchlaßspannungsabfalls eines Diodenelements beträgt etwa 0,7 V pro einem Element bei einer Umgebungstemperatur von etwa 20°C. Um die Ansteuerspannung 1,8 V oder mehr zu machen, wobei eine Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q₄₁₀ berücksichtigt wird, sind vier Stück von Diodenelementen nötig. Jedoch muß, da ein Diodenelement eine Temperaturcharakteristik von etwa –2 mV/°C aufweist, ein anderes Stück einer Diode bzw. eine zusätzliche Diode hinzugefügt werden, um die Ansteuerspannung nicht unter 1,8 V über den Bereich einer Arbeitstemperatur der Halbleitervorrichtung abfallen zu lassen. Dementsprechend sollte der in 3 gezeigte Leistungsversorgungs-Schaltkreis 4c die Summe von fünf oder mehr Diodenelementen aufweisen, die in Serie verbunden bzw. angeschlossen sind.
In einem derartigen Fall ist es nötig, daß eine von der externen Leistungsquelle zu der Halbleitervorrichtung zuzuführende Spannung einen Spannungswert gleich oder mehr als 3,5 V aufweist, welcher äquivalent zur Summe der Durchlaßspannungsabfälle der Dioden D₄₄–D₄₈ ist, addiert mit der Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q₄₉. Jedoch benötigt der gegenwärtige Markt eine Halbleitervorrichtung, welche einen minimalen Betriebsspannungswert von 2,5 V aufweist, was nicht durch die Halbleitervorrichtung erreicht wurde, die den Leistungsversorgungs-Schaltkreis 4c von 3 verwendet, welcher es nötig macht, einen Spannungswert von gleich oder höher als 3,5 V aufzuweisen.
Jedoch gibt in einer Halbleitervorrichtung nach dem Stand der Technik, wie in JP Patentveröffentlichung Nr. 10027027 geoffenbart, ein Differenzverstärker eine Regel- bzw. Steuerspannung durch ein differentielles Verstärken der Spannungspegel bzw. -niveaus einer Bezugs- bzw. Referenzspannung und einer internen Leistungsversorgungs-Spannung aus. Ein PMOS nimmt die Regel- bzw. Steuerspannung durch sein Gate auf und führt sie der internen Leistungsversorgungs-Spannung zu. Trotzdem umfaßt dieser Stand der Technik PMOS-Transistoren, die einen hohen Betriebsspannungswert erfordern.
Dementsprechend ist es ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche es möglich macht, die Welligkeitsunterdrückungs-Charakteristika zu verbessern und auch die Betriebsspannung zu reduzieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Der obige Gegenstand kann durch die vorliegende Erfindung erzielt werden, welche eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung stellt, die eine Zufuhr einer Eingabespannung zu einem Eingabeanschluß von einer externen Stromversorgungs- bzw. Leistungsquelle erhält, eine Antriebsspannung von der Eingabespannung in eine Leistungszufuhrschaltung bzw. einen Leistungsversorgungs-Schaltkreis generiert bzw. erzeugt, und die Antriebsspannung zu einer inneren Schaltung bzw. einem internen Schaltkreis zuführt, beinhaltend eine Referenz- bzw. Bezugsspannungs-Generatorschaltung, die eine Bezugsspannung generiert, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt einen ersten Transistor zum Zuführen der Antriebsspannung zu der inneren Schaltung, wobei ein Hauptstrompfad des ersten Transistors zwischen dem Eingangs- bzw. Eingabeanschluß und der inneren Schaltung verbunden bzw. angeschlossen ist, und einen zweiten Transistor, um einen Strom in Antwort auf eine Größe der Bezugsspannung und eine Größe der Antriebsspannung hindurchtreten zu lassen, wobei ein Ende eines Hauptstrompfads des zweiten Transistors mit dem ersten Transistor verbunden ist, um die Antriebsspannung zu empfangen, wobei das andere Ende des Hauptstrompfads des zweiten Transistors mit einem Ende eines Hauptstrompfads eines dritten Transistors verbunden ist, und wobei ein Steuer- bzw. Regelanschluß des zweiten Transistors mit der Bezugsspannungs-Generatorschaltung verbunden ist, um die Bezugsspannung zu empfangen, wobei das andere Ende des Hauptstrompfads des dritten Transistors mit einer Erde bzw. Masse und mit einem Ende eines Hauptstrompfads eines vierten Transistors verbunden ist, wobei das andere Ende des Hauptstrompfads des vierten Transistors mit einem Steuer- bzw. Regelanschluß des ersten Transistors verbunden ist, so daß die Antriebsspannung höher festgelegt ist als die Referenz- bzw. Bezugsspannung um einen Wert eines Durchlaß- bzw. Vorwärts-Spannungsabfalls, der an einer PN-Verbindung des zweiten Transistors generiert wird, indem die Leitung des ersten Transistors aufgrund eines Stroms gesteuert bzw. geregelt wird, der durch den Hauptstrompfad des zweiten Transistors hindurchtritt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaltkreisdiagramm bzw. Schaltschema einer Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein beispielhaftes Schaltkreisdiagramm einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung; und
3 ist ein anderes Schaltkreisdiagramm einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung mit verbesserten Charakteristika bzw. Merkmalen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ein Stromversorgungs- bzw. Leistungsversorgungs-Schaltkreis wird in eine Halbleitervorrichtung zwischen einem Eingangs- bzw. Eingabeanschluß und einem internen Schaltkreis bzw. einer internen Schaltung eingebracht, welche r) einen Bezugsspannungs-Generatorschaltkreis aufweist, um so damit verbunden zu sein.
Der Leistungsversorgungs-Schaltkreis umfaßt; einen ersten Transistor, dessen Hauptstrompfad zwischen dem Eingabeanschluß und dem internen Schaltkreis zum Zuführen einer Antriebs- bzw. Ansteuerspannung zu dem internen Schaltkreis angeordnet ist; und einen zweiten Transistor, um es einem Strom zu erlauben, dahin durchzutreten in Antwort auf eine Größe der Referenzspannung, die zu einem Regel- bzw. Steueranschluß von dem Referenzspannungs-Generatorschaltkreis bzw. der Bezugsspannungs-Generatorschaltung zugeführt wird, und einer Größe der Ansteuerspannung, die zu einem Ende des Hauptstrompfads zugeführt wird. In Antwort auf einen Strom, der durch den zweiten Transistor durchtritt, wird ein Strom, der durch den ersten Transistor fließt, so geregelt bzw. gesteuert, um die Ansteuerspannung niedriger als die Spannung einzustellen, die an dem Eingabeanschluß angelegt wird, jedoch um höher als die Bezugsspannung zu sein, die von dem Referenzspannungs-Generatorschaltkreis ausgegeben wird. Insbesondere ist die Ansteuerspannung auf einen Wert höher als die Referenzspannung um den Betrag der Durchlaßspannung eines Halbleiterelements eingestellt, welches der zweite Transistor sein soll.
1 zeigt ein Schaltungs- bzw. Schaltkreisdiagramm einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Welligkeitsunterdrückungs-Charakteristika verbessern und eine Betriebsspannung reduzieren kann. Der in 1 gezeigte Schaltkreis umfaßt einen Leistungsversorgungs-Schaltkreis 4a, welcher, wie unten beschrieben, konfiguriert ist. Es ist zu beachten, daß in 1 dieselben Bezugszeichen die Komponenten bezeichnen, welche ähnlich zu den in 2 und 3 gezeigten sind.
Ein Emitter eines Transistors Q₄₁ ist mit einem Eingabeanschluß 1 verbunden, und ein Widerstand R₃ und eine Diode D₄₁ sind jeweils zwischen einer Basis und dem Emitter und zwischen einem Kollektor und der Basis des Transistors Q₄₁ angeordnet. Die Basis des Transistors Q₄₁ ist mit einem Kollektor eines Transistors Q₄₂ verbunden und ein Emitter des Transistors Q₄₂ ist mit einer Masse bzw. Erde über einen Serienschaltkreis verbunden, der aus einer Diode D₄₂ und einem Widerstand R₅ zusammengesetzt bzw. aufgebaut ist. Eine Basis des Transistors Q₄₂ ist mit einem Regel- bzw. Steuereingabeanschluß 3 über einen Widerstand R₄ verbunden und weiters ist die Basis des Transistors Q₄₂ mit einem Kollektor eines Transistors Q₄₃ vom NPN-TYP verbunden. Eine Basis des Transistors Q₄₃ ist mit dem Emitter des Transistors Q₄₂ verbunden und ein Emitter des Transistors Q₄₃ ist mit einer Masse bzw. einem Bezugspotential verbunden.
Der Kollektor des Transistors Q₄₁ ist mit einem Emitter des Transistors Q₄₄ vom PNP-Typ verbunden, ein Kollektor des Transistors Q₄₄ ist mit einem Emitter eines Transistors Q₄₅ vom PNP-Typ verbunden, und ein Kollektor des Transistors Q₄₅ ist mit einem Verbindungspunkt der Diode D₄₂ und dem Widerstand R₅ verbunden. Jeweilige Basen von zwei NPN-Typ Transistoren Q₄₆ und Q₄₇ sind miteinander verbunden und Emitter davon sind jeweils mit Massen verbunden. Ein Kollektor und die Basis des Transistors Q₄₆ ist mit einander verbunden und der Kollektor des Transistors Q₄₆ ist mit einer Basis des Transistors Q₄₅ verbunden. Ein Kollektor des Transistors Q₄₇ ist über einen Widerstand R₇ mit einer Basis des Transistors Q₄₄ verbunden und die Basis des Transistors Q₄₄ ist über einen Widerstand R₆ mit einem Schaltungs- bzw. Schaltkreispunkt eines Bezugsspannungs-Generatorschaltkreises 5 verbunden, wo eine Referenz- bzw. Bezugsspannung erhalten wird, um somit den Leistungsversorgungs-Schaltkreis 4a zu konfigurieren.
Es sollte beachtet werden, daß der Rest der Schaltkreise von 1 und 2 derselbe mit den Schaltkreisen von 2 ist, ausgenommen daß in 1 eine Basis eines Transistors Q₅₅ zum Aktivieren des Referenzspannungs-Generatorschaltkreises 5 mit dem Emitter des Transistors Q₄₂ verbunden ist.
In dem Schaltkreis der in 1 gezeigten Konfiguration versorgt der Leistungsversorgungs-Schaltkreis 4a den Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 und einen Fehlerverstärker-Schaltkreis 6 mit einer Ansteuerspannung in einer Weise, wie sie unten beschrieben wird.
Da ein Pegel bzw. Niveau eines Regel- bzw. Steuersignals, das an den Regel- bzw. Steuereingabeanschluß 3 angelegt wird, höher wird, leitet der Transistor Q₄₁ zusammen mit dem Transistor Q₄₂, um die Ansteuerspannung von dem Leistungsversorgungs-Schaltkreis 4a zu den jeweiligen internen Schaltkreisen bzw. Schaltungen des Referenzspannungs-Generatorschaltkreises 5 und des Fehlerverstärker-Schaltkreises 6 zuzuführen. Hierin dient der Transistor Q₄₃, um einen Basisstrom des Transistors Q₄₂ in Antwort auf eine Spannung zu stabilisieren, die auf dem Serienschaltkreis erzeugt wird, der aus der Diode D₄₂ und dem Widerstand R₅ zusammengesetzt ist. Aufgrund der Tatsache, daß der Transistor Q₅₅ leitet, unmittelbar nachdem der Transistor Q₄₂ geleitet hat, startet der Bezugsspannungs-Generatorschaltkreis 5 zu arbeiten, um so eine Referenzspannung von etwa 1,25 V an den Punkten von Basis und Kollektor des Transistors Q₅₄ zu erzeugen bzw. zu generieren. Diese Referenzspannung wird zu dem Fehlerverstärker-Schaltkreis 6 zugeführt und zur selben Zeit auch über den Widerstand R₆ zur Basis des Transistors Q₄₄ des Leistungsversorgungs-Schaltkreises 4a zugeführt.
Hierin wird, wenn die Ansteuerspannung, die an dem Punkt des Kollektors des Transistors Q₄₁ erzeugt wird, höher werden soll als der vorbestimmte Spannungswert, ein Stromfluß von dem Kollektor des Transistors Q₄₄ über den Hauptstrompfad des Transistors Q₄₅ in den Widerstand R₅ erhöht. Dies steigert eine Spannung zwischen den Anschlüssen des Widerstands R₆ und dadurch wird der Durchfluß bzw. die Strömungsrate des Basisstroms des Transistors Q₄₁, der durch den Transistor Q₄₂ fließt, reduziert. Als ein Ergebnis wird die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q₄₁ erhöht und dadurch die Ansteuer- bzw. Schaltspannung geregelt bzw. gesteuert, um nicht diesen vorbestimmten Spannungswert zu überschreiten. Es sollte anerkannt bzw. geschätzt werden, daß der vorbestimmte Spannungswert, der in dem Schaltkreis der in 1 gezeigten Konfiguration ausgewiesen bzw. bezeichnet wird, fast gleich ist zu einem gesamten Spannungswert der Referenzspannung, die der Basis des Transistors Q₄₄ zugeführt wird, erhöht um die Durchlaßspannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q₄₄.
Da in der Konfiguration von 1 die Referenzspannung 1,25 V beträgt und die Durchlaßspannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q₄₄ ungefähr 0,65 V beträgt, ist die Ansteuerspannung, die dem Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 zugeführt wird, auf einen Wert von etwa 1,9 V durch den Stromversorgungs-Schaltkreis 4a einzustellen. Selbst wenn die Spannung, die von einer externen Leistungsquelle zugeführt wird, schwankt, kann die Betätigung bzw. der Betrieb dieses Stromversorgungs-Schaltkreises 4a zum Einstellen der Antriebs- bzw. Ansteuerspannung, wie oben beschrieben, bemerkenswert den Effekt der Fluktuation der Spannung reduzieren, die dem Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 und dem Fehlerverstärker-Schaltkreis 6 zugeführt wird. Dementsprechend stellt sich heraus, daß die erkennbaren bzw. augenscheinlichen Welligkeitsunterdrückungs-Charakteristika von jedem Schaltkreis bzw. jeder Schaltung innerhalb einer Halbleitervorrichtung verbessert werden könnte. Zusätzlich kann, wobei die Ansteuerspannung von 1,9 V und die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q₄₁ in Betracht gezogen werden, die Halbleitervorrichtung, die die Schaltkreiskonfiguration einsetzt, die in 1 gezeigt wird, eine minimale Betriebsspannung auf etwa 2 V reduzieren, um somit die Spannungsreduktion der Betriebsspannung zu erzielen.
Es sollte beachtet bzw. festgehalten werden, daß ein Stromspiegel-Schaltkreis, der aus den Transistoren Q₄₆ und Q₄₇ zusammengesetzt ist bzw. besteht, dazu dient, um die Basisströme der Transistoren Q₄₄ und Q₄₅ zu korrigieren. Weiters hat in diesem Betrieb der in 1 gezeigte Transistor Q₄₁ eine Funktion als einen Schalter zum Ein/Ausschalten der Antriebs- bzw. Schaltspannung, die zu einem internen Schaltkreis, wie beispielsweise den Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5, in Antwort auf einen Pegel eines Regel- bzw. Steuersignals zugeführt werden soll, das an den Regel- bzw. Steuereingabeanschluß 3 angelegt wird, wie auch eine Funktion als ein Spannungsregel- bzw. -steuerelement zum Stabilisieren der Ansteuerspannung. Darüber hinaus weist das Teil des Schaltkreises, der aus den Transistoren Q₄₂ und Q₄₃ und dem Widerstand R₅ zusammengesetzt ist, eine Funktion als ein Konstantstrom-Schaltkreis bzw. einer Konstantstrom-Schaltung zum Bereitstellen eines stabilen Basisstroms des Transistors Q₄₁, wie auch eine Funktion als ein Regel- bzw. Steuerstromkreis zum Regeln bzw. Steuern des Basisstroms des Transistors Q₄₁ in Antwort auf ein Stromsignal auf, das von dem Transistor Q₄₄ eingegeben ist.
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Schaltkreisdiagramm, das in 1 gezeigt wird, eine Konfiguration eines Serienreglers als Ganzes repräsentiert, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung begrenzt, sondern ist an anderen verschiedenen Halbleitern anwendbar, die mit einem internen Schaltkreis ausgestattet sind, der einen Referenzspannungs-Generatorschaltkreis beinhaltet.
Weiters kann, obwohl die Ausführungsform von 1 eine Halbleitervorrichtung mit einer Konfiguration zeigt, welche den Regel- bzw. Steuereingabeanschluß 3 umfaßt und die Be tätigung davon erlaubt, extern ein/ausgeschaltet zu werden, der Halbleiter eine Konfiguration aufweisen, in welcher beispielsweise ein Ende des Widerstands R₄ nicht mit dem Regel- bzw. Steuereingabe-Anschluß 3 verbunden ist, sondern mit dem Eingabeanschluß 1 verbunden ist, um so zu verhindern, daß die Betätigung extern ein/ausgeschaltet wird.
Noch weiter können verschiedene Modifikationen an die Schaltungs- bzw. Schaltkreiskonfiguration angewendet werden, ohne sich von dem Geist und Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung zu entfernen, beinhaltend, daß die Diode D₄₂ in dem Leistungsversorgungs-Schaltkreis 4a ausgelassen werden kann, und/oder daß der Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 5 mit einer anderen Konfiguration entworfen sein kann.
Wie oben beschrieben wurde, umfaßt eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Leistungsversorgungs-Schaltkreis, der zwischen einem Eingabeanschluß und einem internen Schaltkreis eingeführt ist, um damit verbunden zu sein, wobei der Leistungsversorgungs-Schaltkreis einen ersten Transistor zur Versorgung des internen Schaltkreises mit einer Antriebs- bzw. Schaltspannung und einen zweiten Transistor beinhaltet, um es einem Strom zu gestatten, dazwischen in Antwort auf eine Größe einer Bezugs- bzw. Referenzspannung, die von einem Referenzspannungs-Generatorschaltkreis ausgegeben wird, und eine Größe der Ansteuerspannung durchzutreten. Hierin ist der Leistungsversorgungs-Schaltkreis dadurch gekennzeichnet, daß er einen Strom, der durch den ersten Transistor fließt, basierend auf dem Strom regelt bzw. steuert, der durch den zweiten Transistor durchgetreten ist, sodaß die Ansteuerspannung eine Größe aufweisen könnte, welche höher ist als die Referenzspannung, die von dem Referenzspannungs-Generatorschaltkreis ausgegeben wird, um eine Größe einer Durchlaßspannung eines Halbleiterelements.
Dadurch kann der Betrieb des Leistungsversorgungs-Schaltkreises zum Einstellen der Antriebs- bzw. Schaltspannung beträchtlich den Effekt der Fluktuation in der Versorgungsspannung an der internen Schaltanordnung reduzieren, um somit die Welligkeitsunterdrückungs-Charakteristika der Halbleitervorrichtung zu verbessern. Weiters könnte aufgrund der Tatsache, daß die Ansteuerspannung auf den Wert eingestellt ist, der um die Größe der Durchlaßspannung des Halbleiterelements höher ist als die Referenzspannung, eine Betriebsspannung der Halbleitervorrichtung auch reduziert werden.
Deshalb kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine erfinderische Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt werden, welche es erlaubt, daß die Welligkeitsunterdrückungs-Charakteristika verbessert werden und auch die Ansteuer- bzw. Schaltspannung reduziert wird.

Claims

Halbleitervorrichtung, die eine Zufuhr einer Eingabespannung zu einem Eingabeanschluß (1) von einer externen Stromversorgungs- bzw. Leistungsquelle erhält, eine Treiber- bzw. Antriebsspannung von der Eingabespannung in eine Leistungszufuhrschaltung (4a) generiert bzw. erzeugt, und die Antriebsspannung zu einer inneren Schaltung (5, 6) zuführt, beinhaltend eine Referenz- bzw. Bezugsspannungs-Generatorschaltung (5), die eine Bezugsspannung generiert, einen ersten Transistor (Q₄₁) zum Zuführen der Antriebsspannung zu der inneren Schaltung (5, 6), wobei ein Hauptstrompfad des ersten Transistors (Q₄₁) zwischen dem Eingabeanschluß (1) und der inneren Schaltung (5, 6) verbunden bzw. angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt einen zweiten Transistor (Q₄₄), um einen Strom in Antwort auf eine Größe bzw. Größenordnung der Bezugsspannung und eine Größe bzw. Größenordnung der Antriebsspannung hindurchtreten zu lassen, wobei ein Ende eines Hauptstrompfads des zweiten Transistors (Q₄₄) mit dem ersten Transistor (Q₄₁) verbunden ist, um die Antriebsspannung zu empfangen, wobei das andere Ende des Hauptstrompfads des zweiten Transistors (Q₄₄) mit einem Ende eines Hauptstrompfads eines dritten Transistors (Q₄₅) verbunden ist, und wobei ein Steuer- bzw. Regelanschluß des zweiten Transistors (Q₄₄) mit der Bezugsspannungs-Generatorschaltung (5) verbunden ist, um die Bezugsspannung zu empfangen, wobei das andere Ende des Hauptstrompfads des dritten Transistors (Q₄₅) mit einer Erde und einem Ende eines Hauptstrompfads eines vierten Transistors (Q₄₂) verbunden ist, wobei das andere Ende des Hauptstrompfads des vierten Transistors (Q₄₂) mit einem Steuer- bzw. Regelanschluß des ersten Transistors (Q₄₁) verbunden ist; so daß die Antriebsspannung höher festgelegt ist als die Bezugsspannung um einen Wert eines Vorwärts-Spannungsabfalls, der an einer PN-Übergang des zweiten Transistors (Q₄₄) generiert wird, indem die Leitung bzw. Leitfähigkeit des ersten Transistors (Q₄₁) aufgrund eines Stroms gesteuert bzw. geregelt wird, der durch den Hauptstrompfad des zweiten Transistors (Q₄₄) hindurchtritt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die Bezugsspannungs-Generatorschaltung (5) von einem Bandabstands- bzw. -lückentyp bzw. Band-Gaptyp ist.