如何在CMOS process 中做好溫度感應器?

mt7344

越來越多的 device 需要做自我防護!!  所以 temperture sensor 幾乎都是第一步的防護!!
1. 要如何做這些  temperature sensor?
$ L& h1 w& [; t# `4 c$ |' V% q2. Temperture Sensor 要放在如何放置?
3. Temperture Sensor layout 如何達到最佳?
" S4 D. k4 ^8 u% ^% ?8 T4. Temperture Sensor 的精確度如何?


; f: H9 w( V. f' ~% x( W+ y- e: z以下是 bandgap voltage reference 的相關討論:
) V% W  t4 ^1 m3 Obandgap voltage reference?
4 l" J& y  y2 Q0 m- j4 m) cbandgap voltage reference?
關於CMOS的正負Tc
Bandgap 如何做到好的line regulation?
請問有關 bandgap 內 op的 spec ....
0 M6 `0 ^1 B- s2 Vbandgap的模擬問題 (單N,PMOS組成)
& c. b0 k5 }9 n7 L9 Z- XBandgapDC扫描温度特性时,不能正常工作

5 K9 D4 Y  [. j. l; }! D0 q

* g# k6 i6 B& f6 ~  X[ 本帖最後由 sjhor 於 2008-7-4 09:47 AM 編輯 ]

finster

我不知道其他人是如何作的
9 \. j- R1 x" r我們的作法是利用bandgap voltage來作為一個基準電壓,然後,因為mos電流是屬於正溫度係數
" A3 H: ]+ C" Y* v  b" Y/ [) P故而,溫度愈高,其電流值也就愈大,所以,利用mos電流流過一個電阻值,接著和溫度無關的bandgap voltage來作比較
6 |6 U& ]+ A  Y% x) h* N) n  V如此一來即可作為一個temperature sensor
2 L) S3 [' J' V6 _0 L
; {+ {1 i0 C: }* v& x  G用此種作法的精確度並不算太高,其中尤其要考量到bandgap voltage的變化量,mos 電流在不同corner的變化量,不同電阻特性的變化量等等
$ O# }# [; L& K7 g! E而這種作法的好處是容易實現,而且也不需要特別的device和一些額外的外加元件
在不同corner情況下,溫度變化量大概在30~40度左右

sjhor

就我的了解!!  也是用一個 bandgap voltage reference!!
/ I0 Y: y# P$ K$ `: k& v. w) p然後還是用寄生的 bipolar 來做 temperature Sensor!!
- A' h/ E6 {) ~( n% q9 d當然也需要用 MOS 的 current mirror 來做定電流!!  來做 bipolar Temperature Sensor 的 bias!

jeffsky

贊同上面兩位的通用做法.     
/ Q" k& j3 w( r5 n; q評估芯片的可能最發熱的位置放置bjt做過熱保護!

gimayon

mos 是溫度係數的..... = =
; G; \% x- @4 j...........................
4 `6 C, |) i0 d2 v) g; J' g) G  ^.........................
  A! X" Q; g" |$ j# e. Q.....................
$ ^7 g0 E* x1 e% A2 }................
......

gimayon

mos 是負溫度係數的..... = =
9 Y7 s% |) A3 l( t2 a& D...........................
.........................
5 Z0 W# e4 g$ m.....................
% |& f6 h7 s/ X1 Z. g7 D................
1 y1 Z9 ]- J6 w2 m0 ^......

finster

我想,在此要說明一點的是在CMOS process裡,MOS本身確實是具有負溫度係數

不過,我們所用的溫度感應器的理論作法是利用一個和工作電壓與溫度皆無關係的Bandgap voltage作一個基準電壓,然後再和一個固定電流源的MOS電流流過一個電阻所產生的電壓,即V(sensor)=I(sensor)*R來和Bandgap voltage相比較,進而判斷出chip內部是否溫度過高,而此一固定電流源的MOS電流是具有正溫度特性的,亦即在固定工作電壓下,溫度愈高,其流過的電流也愈高

; `! a" e' Q3 a* o# ^. N! E- y在此要用的並不是MOS本身具有的負溫度特性,而是利用MOS電路所組成的constane current source,將MOS電流作成溫度的sensor電流,利用此一constant current source來作為sensor電壓
我想,一開始我的回答也許比較簡化些,不過,CMOS process裡電流稱作MOS電流應該沒有太奇怪吧

li202

最近也在研究這個
可查一下ADI的專利
! U% H; X' Z# Y  m9 F0 E( S有一系列的研究~~~~~~~~~~~~~~~~~~~