[实用新型]以金属材质感测电流的定电流装置

说明书

技术领域

本实用新型有关于一种定电流源以及相关照明系统，更明确地说，有关于一种以互补式金属氧化半导体(CMOS)或双极性互补式金属氧化半导体(BICOMS)半导体制程中金属导线材质感测电流的定电流装置以及相关照明系统。 

背景技术

请参考图1。图1说明先前技术的发光二极管照明系统100。发光二极管照明系统100包括一发光二极管串列LX以及一定电流装置110。发光二极管串列LX耦接于一电压源VDD1与定电流装置110之间，且发光二极管串列LX由至少一发光二极管串接而成。定电流装置110用来驱动发光二极管串列LX。更明确地说，定电流装置110用来提供一定电流I至该发光二极管串列LX，以让该发光二极管串列LX根据电流I的大小，发出预定的亮度。也就是说，定电流装置110控制通过发光二极管串列LX的电流I的大小，以调整发光二极管串列LX的亮度。而为了感测通过发光二极管串列LX的电流I的大小，定电流装置110在电流I通过的路径上串接一电流感测组件S1，以根据电流感测组件S1上的压降，来判断电流I的大小。 

进一步地说，定电流装置110包括一晶体管Q1、一运算放大器OP1，以及一电流感测组件S1。晶体管Q1的第一端耦接于发光二极管串列LX、晶体管Q1的第二端耦接于电流感测组件S1、晶体管Q1的控制端耦接于运算放大器OP1的输出端。运算放大器OP1的正输入端用来接收一参考电压VREF1、运算放大器OP1的负输入端耦接于电流感测组件S1与晶体管Q1的第二端、运算放大器OP1的输出端耦接于晶体管Q1的控制端。电流感测组件S1耦接于运算放大器OP1的负输入端以及电压源VSS1之间。电压源 VSS1，举例来说，可为一地端。 

运算放大器OP1比较电流感测组件S1上的感测电压VS与参考电压VREF1，以控制晶体管Q1开关的程度，进而调整电流I至预定的大小。因此，电流感测组件S1的阻值的精准度，会影响到定电流装置110控制电流I的精准度。此外，定电流装置110所控制的电流I是直接通过电流感测组件S1，因此电流感测组件S1的阻值必须非常小，以减少功率损耗。换句话说，电流感测组件S1的特性，是要能够通过大电流、阻值小且精准。 

在先前技术的定电流装置110中，电流感测组件S1可以是一般半导中的薄膜电阻(Thin-filmresistor)、扩散电阻(Diffusedresistor)或是多晶硅电阻(Polyresistor)之一所组成的电阻RS。薄膜电阻是以特殊材料沉积在集成电路表面形成薄膜，具有低温度系数、良好线性度、高准确度的优点，但其特殊制程需要较高昂的成本费用。多晶硅电阻由于万块阻值依掺杂浓度不同，阻值通常于数十奥姆至数千奥姆之间，电阻值偏大且其制造时的误差也大，另外其特性亦不适合用在瞬态电流变化大的场合，在一定温度下晶格会产生变化，而导致电阻系数变化很大。扩散电阻是P材质或N材质的半导体电阻，虽然可以高浓度掺杂达到低电阻与承载大电流的要求，但其阻值受制程限制，误差极大。这三种电阻不是制造成本高昂，就是误差大或特性不佳。以此三种半导体制造过程中常用的电阻，被应用在发光二极管定电流照明驱动系统中，均有成本高或电流不准确的缺点。 

请参考图2。图2说明另一先前技术的发光二极管照明系统200。由于图1中所使用的电流感测组件S1会造成准确度下滑的问题，因此图2的定电流装置210所使用的电流感测组件S2改以晶体管QS来实现。然而以主动组件作为电流感测组件S2的万式，除需要原参考电压VREF1外，另需要一偏压源VBIAS(图示为VBS)来对晶体管QS进行偏压。此VBIAS的准确度同样会影响到输出电流的准确度。VBIAS的取得万式可以在集成电路外部外加一个电阻来设定，或者直接在集成电路内部产生一稳定电压来达成。以外加电阻的万式虽有准确的优点，但在应用上增加了系统的组件个数，且提高成本。不外加电阻的万式则会受到制程参数的漂移或是偏压源VBIAS不够准确而导致输出电流准确度降低。换句话说，此种作法同样无法有效地提高电流精 度，进而降低制造商的成本。 

实用新型内容

本实用新型提供一种以金属材质感测电流的定电流装置。该定电流装置包括一晶体管，包括一第一端，用来耦接一发光二极管；一第二端；以及一控制端；一运算放大器，用来根据一总和电压与感测电压，控制该晶体管；以及一电流感测组件，耦接于该运算放大器的该第二输入端，以提供该感测电压；其中该晶体管、该运算放大器，以及该电流感测组件布设于同一晶粒中；其中该电流感测组件以金属材质实现并实现于该晶粒中的一金属层中。