[发明专利]基准电压产生电路、电源开启检测电路以及半导体装置

说明书

本发明提供一种基准电压产生电路、电源开启检测电路以及半导体装置，该基准电压产生电路包含：PMOS晶体管P1、P2，被配置为对第1、第2电流路径提供相同电流值的电流源；双极晶体管Q1，在第1电流路径连接PMOS晶体管P1；双极晶体管Q2，在第2电流路径连接PMOS晶体管P2；差动放大电路AMP，控制PMOS晶体管P1、P2的栅极，使得节点VN与节点VP的电压相等；输出节点BGR，输出基准电压Vref；以及基准电压保证部130，当节点VN的电压与节点VP的电压的差在一定值以下保持不变时，输出检测信号BGRDET。

技术领域

本发明是关于基准电压产生电路，特别是关于使用能隙参考(BandgapReference)电路来产生基准电压的电路。

背景技术

快闪存储器等半导体装置中，通常设有电源开启(Power On)检测电路，用来检测供电时电源电压已经达到一定电压。若电源开启检测电路检测到电压为一定电压以上，则执行电源开启程序，并进行内部电路的重设等。举例来说，有鉴于供电时的电源电压不稳定，日本专利特开2008-160399号公报揭示了一种电源开启系统重设电路：当供电时让操作起始的程序停止，将系统重设直到电源稳定为止，并在电源稳定之后让系统启动。

图1表示既有电源开启检测电路的构成。电源开启检测电路10具备：基准电压产生电路20，产生基准电压Vref；内部电压产生电路30，基于电源电压Vcc产生内部电压VI；以及比较电路40，被配置为基于基准电压Vref与内部电压VI的比较结果而产生电源开启检测信号PWRDET。例如，当内部电压VI已经达到基准电压Vref时，比较电路40输出电源开启检测信号PWRDET给内部电路。内部电压产生电路30例如对电源电压Vcc进行分压以产生内部电压VI。

基准电压Vref用来判定电源电压Vcc是否已经达到目标电压。基于目标电压，内部电压产生电路30可产生比保证内部电路可正常运作的电压(以下简称保证电压)还要高的内部电压VI(以下简称期望电压)。为了防止内部电路在低电压下错误运作，因此对基准电压Vref要求高精度。举例来说，若基准电压Vref设定的比期望电压还低，将导致在电源电压Vcc没有达到目标电压的情况下，仍会输出电源开启检测信号PWRDET，使得提供给内部电路的内部电压VI无法保证内部电路可正常运作，结果引起了错误运作等。

因此，与电源电压Vcc的变动或操作温度几乎不相依的能隙参考电路(以下称BGR电路)，会用在基准电压产生电路20。图2表示一般的BGR电路的构成。如图2所示，BGR电路包含：第1电流路径与第2电流路径，位于电源电压Vcc以及接地电位GND之间；及差动放大电路AMP。第1电流路径包括串接的PMOS晶体管P1、电阻R1及双极晶体管Q1；第2电流路径包括串接的PMOS晶体管P2、电阻R2、电阻R及双极晶体管Q2。差动放大电路AMP的反向输入端子(-)连接至电阻R1与双极晶体管Q1之间的节点VN；差动放大电路AMP的非反向输入端子(+)连接至电阻R2与电阻R之间的节点VP；差动放大电路AMP的输出端子共同连接至晶体管P1、P2的栅极。

PMOS晶体管P1、P2作为对第1、第2电流路径提供相同电流值的电流源而运作，由双极晶体管Q1使第1电流在第1电流路径流通，由双极晶体管Q2使第2电流在第2电流路径流通。另外，差动放大电路AMP控制晶体管P1、P2的栅极电压，使得节点VN与节点VP相等(VN＝VP)。换句话说，差动放大电路AMP调整输出电压，使得双极晶体管Q1的顺向电压，与双极晶体管Q2的顺向电压以及电阻R产生的电压相加后的电压相等。

BGR电路中，由于双极晶体管Q1、Q2的顺向电压具有负温度系数，而节点VN、VP的差具有正温度系数，因此通过适切选择电阻R1、R2、R的电阻值，能够成为无温度相依性的电路。

当节点VN与节点VP的电压相等时，VN＝VP，VP＝VBE+(R×iBGR)，(R×iBGR)＝VP-VBE。iBGR为流经电阻R的电流。VP-VBE利用下列公式算出。K_B为波兹曼常数，e为电荷量，T为绝对温度。

[公式1]