半导体集成电路、半导体装置以及温度特性调整方法与流程

1.本发明涉及半导体集成电路以及半导体装置，特别是涉及具有过电流保护电路的半导体集成电路以及具有过电流保护电路的半导体装置的温度特性调整方法。


背景技术：

2.在线性调节器电路中设置有过电流保护电路，该过电流保护电路用于保护与线性调节器电路连接的电路免受过电流的影响(例如，专利文献1)。过电流保护电路例如包括：p沟道型mos晶体管，用于复制流过输出晶体管的电流；第一晶体管对，由用于调整过电流保护的阈值电流并反馈到输出晶体管的栅极的n沟道型mos晶体管构成；以及第二晶体管对，由p沟道型mos晶体管构成。
3.专利文献1：日本特开2012-160083号公报
4.然而，为了增大线性调节器电路的输出电流，进行在构成线性调节器电路的芯片的外部，与直接在栅极接受运算放大器的输出的第一输出晶体管分开设置作为第二输出晶体管的双极晶体管。第二输出晶体管根据从第一输出晶体管输出的电流而输出输出电流。
5.期望过电流保护的阈值电流不伴随环境温度而变化。设置在芯片外部的第二输出晶体管的电流放大率具有伴随温度的上升而其值上升的正温度特性。因此，在从第二输出晶体管输出的输出电流恒定时，从第一输出晶体管输出的电流具有伴随温度的上升而其值降低的负温度特性。而且，在复制第一输出晶体管的电流的过电流保护电路的p沟道型mos晶体管中流过的电流也成为负温度特性。因而，在过电流保护电路的p沟道型mos晶体管中流过的电流伴随温度而变化，因此作为输出电流的上限值的过电流保护的阈值电流也伴随温度而变化。因此，存在如下问题：需要进行温度特性的调整，以使得过电流保护的阈值电流不伴随温度而变化。


技术实现要素：

6.本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供能够进行温度特性的调整的半导体集成电路以及半导体装置。
7.本发明所涉及的半导体集成电路的特征在于，具备：运算放大器，接受第一电压的供给进行动作，基于基准电压输出控制电压；第一输出晶体管，第一电极与第一电压线连接，并基于上述控制电压送出第一电流，其中，上述第一电压线是上述第一电压的供给线；以及过电流保护电路，与上述运算放大器连接，并具备温度系数调整用的电阻部。
8.根据本发明所涉及的半导体集成电路以及半导体装置，能够进行过电流保护，并且进行温度特性的调整。
附图说明
9.图1是表示本发明的实施例1所涉及的半导体装置的结构的电路图。
10.图2是表示在实施例1的半导体装置中使电阻部的电阻值变化时的电流的温度特
性的一个例子的温度特性图。
11.图3是表示本发明的实施例2所涉及的半导体装置的结构的电路图。
12.图4是表示在实施例2的半导体装置中使电阻部的电阻值变化时的电流的温度特性的一个例子的温度特性图。
13.图5是表示本发明的实施例3所涉及的半导体装置的结构的电路图。
14.图6是表示实施例3的半导体装置中的运算放大器的结构的电路图。
15.附图标记说明
16.100、200、300
…
半导体装置；11
…
基准电压生成部；12、22、32
…
过电流保护电路；op1
…
运算放大器；q1
…
第二输出晶体管；mp1、hv_mp1
…
第一输出晶体管；mp2～mp4
…
晶体管；mn1～mn4
…
晶体管；hv_mp2
…
晶体管；r1～r4
…
电阻；ld
…
负载。
具体实施方式
17.以下对本发明的优选的实施例进行详细说明。此外，在以下的各实施例中的说明以及附图中，对实质上相同或者等效的部分标注相同的附图标记。
18.【实施例1】
19.图1是表示本发明的实施例1所涉及的半导体装置100的结构的电路图。半导体装置100包括：基准电压生成部11、运算放大器op1、第一输出晶体管mp1、第二输出晶体管q1、电阻r1及r2以及过电流保护电路12。通过基准电压生成部11、运算放大器op1、第一输出晶体管mp1、第二输出晶体管q1以及电阻r1及r2构成调节器电路。在半导体装置100的外部连接负载ld，半导体装置100的输出电流iout经由节点n1被供给至负载ld。另外，负载ld也可以设置在半导体装置100内。
20.基准电压生成部11、运算放大器op1、第一输出晶体管mp1、电阻r1、r2以及过电流保护电路12形成于作为同一芯片的半导体集成电路cp1。另一方面，第二输出晶体管q1设置在半导体集成电路cp1的外部，并与半导体集成电路cp1内的第一输出晶体管mp1及电阻r1连接。
21.基准电压生成部11是生成半导体装置100的基准电压的基准电压源。基准电压生成部11生成基准电压rv，并供给至运算放大器op1的反转输入端。
22.运算放大器op1是具有反转输入端、非反转输入端以及输出端，并从输出端输出与反转输入端的输入电压和非反转输入端的输入电压的电压差相应的电压的运算放大器。在本实施例中，向运算放大器op1的反转输入端输入由基准电压生成部11生成的基准电压rv。另外，向运算放大器op1的非反转输入端输入由电阻r1及r2生成的反馈电压fv。运算放大器op1接受电源电压vdd的供给进行动作，并将与基准电压rv和反馈电压fv的电压差相应的控制电压cv输出至控制电压线lc。
23.第一输出晶体管mp1具有控制电极以及两个电极。第一输出晶体管mp1例如由作为第一导电型的p沟道型mosfet构成。此处，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极，以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。第一输出晶体管mp1接受从运算放大器op1输出的控制电压cv的施加并送出电流i0。第一输出晶体管mp1的源极以及背栅极与作为第一电压的电源电压vdd的供给线la连接。第一输出晶体管mp1的栅极与控制电压线lc连接。第一输出晶体管mp1从漏极送出与施加到栅极的控制电压cv相应的电流i0。
24.晶体管q1是设置在半导体集成电路cp1的外部，并基于从第一输出晶体管mp1输出的电流i0送出输出电流iout的第二输出晶体管。晶体管q1具有三个电极。晶体管q1例如由npn型的双极晶体管构成。此处，三个电极是基极、集电极以及发射极，以下，各电极使用基极、集电极或者发射极进行说明。晶体管q1的集电极与电源电压vdd的供给线la连接。晶体管q1的基极与第一输出晶体管mp1的漏极连接。晶体管q1的发射极与输出电压vout的输出节点亦即节点n1连接。从晶体管q1的发射极送出具有与电流i0的电流量相应的电流量的输出电流iout。
25.电阻r1及r2是构成生成反馈电压fv的反馈电压生成部的电阻元件。电阻r1的一端与节点n1连接。电阻r1的另一端与节点n2连接。电阻r2的一端与节点n2连接。电阻r2的另一端与作为第二电压的接地电位gnd的供给线lb连接。通过电阻r1及r2，对节点n1的电压亦即输出电压vout和接地电压gnd进行分压，并作为反馈电压fv从节点n2输出。反馈电压fv被供给至运算放大器op1的非反转输入端。
26.过电流保护电路12是与电源电压vdd的供给线la和接地电压gnd的供给线lb连接，将从第一输出晶体管mp1输出的电流i0的电流量限制在规定的电流量以下，并防止过电流流向负载ld的电路。本实施例的过电流保护电路12由晶体管mp2、mp3、mp4、mn1、mn2以及电阻r3构成。
27.晶体管mp2是与第一输出晶体管mp1构成电流反射镜，并送出复制第一输出晶体管mp1的输出电流亦即电流i0的电流、即具有与电流i0的电流量相应的电流量的电流i1的电流送出晶体管。在本实施例中，晶体管mp2具有与第一输出晶体管mp1相同的尺寸，在电阻r3的电阻值为0时送出具有与电流i0相同的电流量的电流i1。
28.晶体管mp2具有控制电极以及两个电极。晶体管mp2例如由p沟道型mosfet构成。此处，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极，以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。晶体管mp2的栅极与控制电压cv的供给线亦即控制电压线lc连接。晶体管mp2的背栅极与电源电压vdd的供给线la连接。晶体管mp2的漏极与线l1连接。根据上述的结构，从晶体管mp2的漏极向线l1送出电流i1。
29.晶体管mn1以及mn2是构成电流反射镜的第一晶体管对。晶体管mn1以及mn2的各个例如由n沟道型mosfet构成。在本实施例中，晶体管mn1以及mn2具有相互相同的尺寸。
30.晶体管mn1具有控制电极以及两个电极。在晶体管mn1为n沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。晶体管mn1的源极以及背栅极与接地电压gnd的供给线lb连接。晶体管mn1的栅极以及漏极相互连接，并且经由线l1与晶体管mp2的漏极连接。
31.晶体管mn2具有控制电极以及两个电极。在晶体管mn2为n沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。晶体管mn2的源极以及背栅极与接地电压gnd的供给线lb连接。晶体管mn2的漏极与线l2连接。晶体管mn2的栅极与晶体管mn1的栅极以及漏极连接。
32.通过由晶体管mn1及mn2构成的电流反射镜，将复制线l1的电流i1的电流、即具有与电流i1的电流量相应的电流量的电流i2送出至线l2。在本实施例中，由于晶体管mn1和mn2具有相同的尺寸，因此将具有与电流i1相同的电流量的电流i2送出至线l2。
33.晶体管mp3以及mp4是构成电流反射镜的第二晶体管对。晶体管mp3以及mp4的各个
例如由p沟道型mosfet构成。在本实施例中，晶体管mp3以及mp4具有相互相同的尺寸。
34.晶体管mp3具有控制电极以及两个电极。在晶体管mp3为p沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，一对电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。晶体管mp3的源极以及背栅极与电源电压vdd的供给线la连接。晶体管mp3的漏极与控制电压cv的供给线亦即控制电压线lc连接。晶体管mp3的栅极与线l2连接。
35.晶体管mp4具有控制电极以及一对电极。在晶体管mp4为p沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，一对电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。晶体管mp4的源极以及背栅极与电源电压vdd的供给线la连接。晶体管mp4的栅极以及漏极与晶体管mp3的栅极连接，并且与线l2连接。
36.通过由晶体管mp3及mp4构成的电流反射镜，从晶体管mp3送出复制线l2的电流i2的电流、即具有与电流i2的电流量相应的电流量的电流i3被。在本实施例中，由于晶体管mp3和mp4具有相同的尺寸，因此送出具有与电流i2相同的电流量的电流i3。
37.通过晶体管mn1及mn2送出复制电流i1的电流i2，通过晶体管mp3及mp4送出复制电流i2的电流i3，从而根据电流i3的电流量，使控制线lc的电压提高到电源电压vdd侧。因而，通过晶体管mn1及mn2、晶体管mp3及mp4调整控制电压cv，并调整从第一输出晶体管输出的电流i0的电流量。即，调整过电流保护的阈值电流。此处，过电流保护的阈值电流是指输出电流iout的上限值。通过根据负载ld的条件设定该阈值电流，从而能够防止过电流流向负载ld。
38.电阻r3的一端与电源电压vdd的供给线la连接，另一端与晶体管mp2的源极连接。电阻r3是具有负温度特性，并为了调整流过线l1的电流i1的温度系数而设置的温度系数调整用的电阻元件。此处，温度特性是指伴随温度变化的特性的变化，温度系数是指相对于温度变化的变化量、即斜率。即，负温度特性是指伴随温度的上升而其值降低。电阻r3是电阻部的一个例子。在本实施例中，通过使电阻r3的电阻值变化，能够调整电流i1的温度系数。对于该温度系数的调整后述。
39.另外，电阻r3也是为了调整过电流保护的阈值电流而设置的电流限制用的电阻元件。在本实施例中，通过使电阻r3的电阻值变化，能够调整电流i1的电流量，由此能够调整控制电压cv。因此，通过使电阻r3的电阻值变化，能够调整过电流保护的阈值电流。
40.首先，对图1所示的本实施例的半导体装置100中过电流保护电路12的动作进行说明。第一输出晶体管mp1接受控制电压cv的施加而送出电流i0，通过晶体管mp2，将复制电流i0的电流i1送出至线l1。而且，通过晶体管mn1及mn2，将复制线l1的电流i1的电流i2送出至线l2，通过晶体管mp3及mp4，从晶体管mp3送出复制线l2的电流i2的电流i3被。而且，根据电流i3的电流量，将控制线lc的电压提高到电源电压vdd侧，从而限制第一输出晶体管的电流i0的电流量，伴随于此，限制输出电流iout的电流量。由此，防止过电流流向负载ld。
41.接下来，对温度系数的调整进行说明。首先，在图1所示的本实施例的半导体装置100中，设置在半导体集成电路cp1的外部的第二输出晶体管亦即晶体管q1的电流放大率hfe具有正温度特性。因此，在从第二输出晶体管q1输出的输出电流iout恒定时，从第一输出晶体管mp1输出的电流i0具有负温度特性。而且，从晶体管mp2的漏极流出的电流i1是复制从第一输出晶体管mp1输出的电流i0的电流，因此电流i1也成为负温度特性。
42.图2是表示使电阻r3的电阻值变化时流向晶体管mp2的漏极的电流i1的温度特性
的一个例子的温度特性图。在图2中，作为一个例子，用直线表示电阻r3的电阻值为0的情况，用虚线表示电阻r3的电阻值为r1的情况，用点划线表示电阻r3的电阻值为r2的情况。此处，电阻值是0＜r1＜r2的关系的电阻值。
43.从图2可知使电阻r3的电阻值变化为0、r1、r2时的电流i1的温度系数。如上所述，电流i1的温度系数是指电流i1的电流值相对于温度变化的变化量、即斜率。若比较各个电阻值下的电流i1的温度系数，则电阻r3的电阻值为电阻值r1时的温度系数比电阻r3的电阻值为0时的温度系数大。而且，电阻r3的电阻值为电阻值为r2时的温度系数比电阻r3的电阻值为r1时的温度系数大。温度特性是伴随温度变化的特性的变化，优选为更小的温度特性，因此优选电阻r3设为电流i1的温度系数的绝对值变小那样的电阻值。因此，如果电流i1的温度特性例如表示图2那样的温度特性，则优选将电阻值最大的r2选择为电阻r3的电阻值，使得电流i1的温度系数的绝对值变小。
44.这样，通过增大电阻r3的电阻值，能够将电流i1的温度系数调整到正温度特性侧。正温度特性侧不限于电流i1的温度特性变化为正温度特性的情况，也包括如图2所示电流i1的温度系数变大，温度系数接近正温度特性的情况。此外，例如在制造半导体装置100时进行电阻r3的电阻值的调整。
45.如以上那样，本实施例的半导体装置100具有作为温度特性调整用电阻的电阻r3。晶体管mp2的输出电流亦即电流i1具有负的温度系数，但通过调整电阻r3的电阻值，能够将晶体管mp2的输出电流亦即电流i1的温度系数调整到正温度特性侧。
46.因此，根据本实施例的半导体集成电路cp1以及半导体装置100，能够通过过电流保护电路进行过电流保护，并且进行温度特性的调整。
47.【实施例2】
48.接下来，对本发明的实施例2进行说明。实施例2的半导体装置是对实施例1追加了电阻r4的结构，在过电流保护电路的结构方面与实施例1的半导体装置不同。
49.图3是表示本实施例的半导体装置200的结构的电路图。在图3中，对与图1相同或者相当的部分标注相同的附图标记进行说明。半导体装置200由基准电压生成部11、运算放大器op1、第一输出晶体管mp1、第二输出晶体管q1、电阻r1及r2以及过电流保护电路22构成。通过基准电压生成部11、运算放大器op1、第一输出晶体管mp1、第二输出晶体管q1、电阻r1及r2构成调节器电路。在半导体装置200的外部连接负载ld，半导体装置200的输出电流iout经由节点n1被供给至负载ld。另外，负载ld也可以设置在半导体装置200内。
50.基准电压生成部11、运算放大器op1、第一输出晶体管mp1、电阻r1、r2以及过电流保护电路22形成于作为同一芯片的半导体集成电路cp2。另一方面，第二输出晶体管q1设置在半导体集成电路cp2的外部，与半导体集成电路cp2内的第一输出晶体管mp1及电阻r1连接。
51.过电流保护电路22由晶体管mp2、mp3、mp4、mn1、mn2、电阻r3及电阻r4构成。
52.电阻r4的一端与接地电压gnd的供给线lb连接，另一端与晶体管mn2的源极连接。电阻r4是具有负温度特性，并为了调整流过线l2的电流i2的温度系数而设置的温度系数调整用的电阻元件。电阻r4是电阻部的一个例子。在本实施例中，通过使电阻r4的电阻值变化，能够调整电流i2的温度系数。对于该温度系数的调整，后述。
53.另外，电阻r4也是为了调整过电流保护12的阈值电流而设置的电流限制用的电阻
元件。在本实施例中，通过使电阻r4的电阻值变化，能够调整电流i2的电流量，由此能够调整控制电压cv。因此，通过使电阻r4的电阻值变化，能够调整过电流保护的阈值电流。
54.接下来，对使用电阻r4的温度系数的调整进行说明。首先，在图3所示的本实施例的半导体装置200中，流向晶体管mn2的漏极的电流i2是复制流向晶体管mp2的漏极的电流i1的电流，因此与电流i1同样，电流i2也成为负温度特性。
55.图4是表示使电阻r4的电阻值变化时流向晶体管mn2的漏极的电流i2的温度特性的一个例子的温度特性图。在图4中，用直线表示电阻r3的电阻值为r1且电阻r4的电阻值为r3的情况，用虚线表示电阻r3的电阻值为r1且电阻r4的电阻值为0的情况，用点划线表示电阻r3的电阻值为r1且电阻r4的电阻值为r4的情况。此处，电阻值是0＜r3＜r4的关系的电阻值。
56.从图4可知电阻r3的电阻值恒定，使电阻r4的电阻值变化为0、r3、r4时的电流i2的温度系数。如上所述，电流i2的温度系数是指电流i2的电流值相对于温度变化的变化量、即斜率。若比较各个电阻值下的电流i2的温度系数，则电阻r4的电阻值为r3的情况的温度系数比电阻r4的电阻值为0的情况的温度系数大。并且，电阻r4的电阻值为r4的情况的温度系数比电阻r4的电阻值为r3的情况的温度系数大。温度特性是伴随温度变化的特性的变化，优选更小的温度特性，因此优选电阻r4设为温度系数的绝对值变小那样的电阻值。因此，如果电流i2的温度特性例如表示图4那样的温度特性，则优选将电阻值最大的r4选择为电阻r4的电阻值，使得电流i1的温度系数的绝对值变小。
57.这样，通过增大电阻r4的电阻值，能够将电流i2的温度系数调整到正温度特性侧。正温度特性侧不限于电流i2的温度特性变化为正温度特性的情况，也包括如图4所示电流i2的温度系数变大，温度系数接近正温度特性的情况。此外，例如在制造半导体装置200时进行电阻r4的电阻值的调整。
58.另外，在半导体装置200中，与实施例1的半导体装置100同样地通过调整电阻r3的电阻值，能够将流向晶体管mp2的电流i1的温度系数调整到正温度特性侧。即，根据本实施例的半导体装置200，通过使用电阻r3的调整以及使用电阻r4的调整这两个阶段的调整，能够将流向晶体管mp2的电流i以及流向晶体管mn2的电流i2的温度系数调整到正温度特性侧。
59.另外，设置有电阻r3时的晶体管mp2的阈值电压v
thmp2
由以下的算式(式1)表示。
60.【式1】
[0061][0062]vth0
表示基板电位为0v时的晶体管的阈值电压，表示杂质半导体的费米能级与本征费米能级的电位差。
[0063]
例如，假设仅设置电阻r3作为温度系数调整用电阻，仅使电阻r3的电阻值变化进行调整的情况下，若晶体管q1的电流放大率hfe的温度系数较大，则需要增大电阻r3的电阻值。因此，在算式1中，伴随电阻r3的电阻值的增大，晶体管mp2的阈值电压v
thmp2
也变大。特别是基板电位为0v时的晶体管的阈值电压亦即阈值电压v
th0
较小时，晶体管mp2的阈值电压v
thmp2
容易受到电阻r3的电阻值的影响，与第一输出晶体管mp1的阈值电压v
thmp1
的阈值电压的偏差有可能变大。这样，若阈值电压的偏差变大，则电流复制的误差变大。因此，由于制造
偏差而电流复制的误差产生偏差，有时难以进行过电流保护的阈值电流的调整。
[0064]
但是，根据本实施例的半导体装置200，通过在两个阶段中进行流过过电流保护电路的电流的温度系数的调整，能够不增大电阻r3及电阻r4的电阻值地进行温度系数的调整，因此能够使用于复制电流的晶体管亦即晶体管mp2及mn2的阈值电压接近作为复制源的第一输出晶体管mp1的阈值电压。因此，即使在产生制造偏差的情况下，过电流保护的阈值电流的调整也变得容易。
[0065]
在本实施例中，对设置电阻r3及r4作为过电流保护电路22的电阻部的情况进行了说明，但并不限定于此。例如，作为未图示的新的电阻，也可以进一步追加连接在电源电压vdd的供给线la与晶体管mp3的源极之间的电阻r5，在三个阶段中进行流过过电流保护电路的电流的温度系数的调整。在三个阶段中调整流过过电流保护电路的电流的温度系数，从而能够进一步不增大电阻值地进行温度系数的调整，过电流保护的阈值电流的调整变得容易。
[0066]
【实施例3】
[0067]
接下来，对本发明的实施例3进行说明。实施例3的半导体装置电路在过电流保护电路的结构方面与实施例1及实施例2的半导体装置不同。
[0068]
图5是表示本实施例的半导体装置300的结构的电路图。半导体装置300是基于高电源电压hv_vdd进行动作的半导体装置。在图5中，对与图1相同或者相当的部分标注相同的附图标记。半导体装置300由基准电压生成部11、运算放大器hv_op1、第一输出晶体管hv_mp1、第二输出晶体管q1、电阻r1及r2以及过电流保护电路32构成。通过基准电压生成部11、运算放大器hv_op1、第一输出晶体管hv_mp1、第二输出晶体管q1、电阻r1及r2构成调节器电路。在半导体装置300的外部连接负载ld，半导体装置300的输出电流iout经由节点n1被供给至负载ld。另外，负载ld也可以设置在半导体装置300内。
[0069]
基准电压生成部11、运算放大器hv_op1、第一输出晶体管hv_mp1、电阻r1、r2以及过电流保护电路32形成于作为同一芯片的半导体集成电路cp3。另一方面，第二输出晶体管q1设置在半导体集成电路cp3的外部，并与设置在半导体集成电路cp3内的第一输出晶体管hv_mp1及电阻r1连接。
[0070]
运算放大器hv_op1是基于高电源电压hv_vdd进行动作的高耐压的运算放大器。运算放大器hv_op1将与输入到反转输入端的基准电压rv和输入到非反转输入端的反馈电压fv的电压差相应的控制电压cv输出至控制电压线lc。
[0071]
图6是表示运算放大器hv_op1的结构的电路图。运算放大器hv_op1由恒流源13及14、构成输入差动对的晶体管mp11及mp12、构成电流反射镜对的晶体管mn11及mn12、晶体管mn13及mn14、晶体管mn15及mn16、晶体管mn17及mn18、晶体管mp13及mp14以及构成输出级的晶体管mp15构成。构成输入差动对的mp11及mp12分别与反转输入端以及非反转输入端连接。输出端out与控制电压线lc连接。
[0072]
晶体管mn11～18具有控制电极以及两个电极。晶体管mn11～18例如由n沟道型mosfet构成，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。在晶体管mn16的源极与晶体管mn18的漏极之间设置有过电流保护端ocp_in。根据上述的结构，通过流过运算放大器hv_op1的电流而被降低到接地电压gnd侧，从而限制运算放大器hv_op1的输出端out的电压。
[0073]
若再次参照图5，则第一输出晶体管hv_mp1例如由与高电源电压hv_vdd对应的高耐压的n沟道型mosfet构成。第一输出晶体管hv_mp1是接受从运算放大器hv_op1输出的控制电压cv的施加并送出电流i0的第一输出晶体管。第一输出晶体管hv_mp1具有控制电极以及两个电极。在第一输出晶体管hv_mp1为p沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。第一输出晶体管hv_mp1的源极以及背栅极与作为第一电压的高电源电压hv_vdd的供给线lx连接。第一输出晶体管hv_mp1的栅极与控制电压线lc连接。第一输出晶体管hv_mp1从漏极送出与施加到栅极的控制电压cv相应的电流i0。
[0074]
晶体管q1是设置在半导体集成电路cp3的外部，并基于从第一晶体管hv＿mp1输出的电流i0送出输出电流iout的第二输出晶体管。晶体管q1具有三个电极。晶体管q1例如由npn型的双极晶体管构成。此处，三个电极是集电极、基极、发射极，以下，各电极使用集电极、基极或者发射极进行说明。晶体管q1的集电极与高电源电压hv_vdd的供给线lx连接，基极与第一输出晶体管hv_mp1的漏极连接。从晶体管q1的发射极送出具有与电流i0的电流量相应的电流量的输出电流iout。
[0075]
电阻r1及r2是构成生成反馈电压fv的反馈电压生成部的电阻元件。反馈电压fv被供给至运算放大器hv_op1的非反转输入端。
[0076]
过电流保护电路32是与高电源电压hv_vdd的供给线lx和接地电压gnd的供给线lb连接，将从第一输出晶体管hv_mp1输出的电流i0的电流量限制在规定的电流量以下，防止过电流流向负载ld的电路。过电流保护电路32由晶体管hv_mp2、mp1、mp2、mn1、mn2、mn3、mn4、电阻r3及电阻r4构成。
[0077]
晶体管hv_mp2是与第一输出晶体管hv_mp1构成电流反射镜，送出复制第一输出晶体管hv_mp1的输出电流亦即电流i0的电流、即具有与电流i0的电流量相应的电流量的电流i1的电流送出晶体管。晶体管hv_mp2例如由与高电源电压hv_vdd对应的高耐压的p沟道型mosfet构成。在本实施例中，晶体管hv_mp2具有与第一输出晶体管hv_mp1相同的尺寸。
[0078]
晶体管hv_mp2具有控制电极以及两个电极。在晶体管hv_mp2为p沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。晶体管hv_mp2的栅极与控制电压cv的供给线即控制电压线lc连接。晶体管hv_mp2的背栅极与高电源电压hv_vdd的供给线lx连接。晶体管hv_mp2的漏极与线l1连接。根据上述的结构，从晶体管hv_mp2的漏极向线l1送出电流i1。由于晶体管hv_mp2和第一输出晶体管hv_mp1尺寸相同，因此电流i1成为具有与电流i0相同的电流量的电流。
[0079]
晶体管mn1及mn2是构成电流反射镜的第一晶体管对。晶体管mn1及mn2的各个由与低电源电压vdd对应的低耐压的n沟道型mosfet构成。在本实施例中，晶体管mn1以及mn2具有相同的尺寸。
[0080]
晶体管mn1具有控制电极以及两个电极。在晶体管mn1为n沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。晶体管mn1的源极以及背栅极与接地电压gnd的供给线lb连接。晶体管mn1的栅极以及漏极相互连接，并且经由线l1与晶体管hv_mp2的漏极连接。
[0081]
晶体管mn2具有控制电极以及两个电极。在晶体管mn1为n沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏
极进行说明。晶体管mn2的栅极与晶体管mn1的栅极以及漏极连接。晶体管mn2的漏极与线l2连接。晶体管mn2的源极以及背栅极经由电阻r3与接地电压gnd的供给线lb连接。
[0082]
通过由晶体管mn1及mn2构成的电流反射镜，将复制线l1的电流i1的电流、即具有与电流i1的电流量相应的电流量的电流i2送出至线l2。在本实施例中，由于晶体管mn1和mn2是相同的尺寸，因此在电阻r3的电阻值为0时，电流i2具有与电流i1相同的电流量。
[0083]
晶体管mp1及mp2是构成电流反射镜的第二晶体管对。晶体管mp1及mp2的各个由与低电源电压vdd对应的低耐压的p沟道型mosfet构成。在本实施例中，晶体管mp1及mp2具有相同的尺寸。
[0084]
晶体管mp1具有控制电极以及两个电极。在晶体管mp1为p沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。晶体管mp1的源极以及背栅极与电源电压vdd的供给线la连接。晶体管mp1的栅极以及漏极经由线l2与晶体管mn2的漏极连接。
[0085]
晶体管mp2具有控制电极以及两个电极。在晶体管mp2为p沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。晶体管mp2的栅极与晶体管mp1的栅极以及漏极连接，并且与线l2连接。晶体管mp2的漏极与线l3连接。晶体管mp2的源极以及背栅极经由电阻r4与电源电压vdd的供给线la连接。
[0086]
通过由晶体管对mp1及mp2构成的电流反射镜，将复制线l2的电流i2的电流、即具有与电流i2的电流量相应的电流量的电流i3送出至线l3。在本实施例中，由于晶体管mp1和mp2是相同的尺寸，因此在电阻r4的电阻值为0时，电流i3具有与电流i2相同的电流量。
[0087]
晶体管mn3及mn4是构成电流反射镜的第三晶体管对。晶体管mn3及mn4的各个由与低电源电压vdd对应的低耐压的n沟道型mosfet构成。在本实施例中，晶体管mn3以及mn4具有相同的尺寸。
[0088]
晶体管mn3具有控制电极以及两个电极。在晶体管mn3为n沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。晶体管mn3的源极以及背栅极与接地电压gnd的供给线lb连接。晶体管mn3的栅极以及漏极相互连接，并且经由线l3与晶体管mp2的漏极连接。
[0089]
晶体管mn4具有控制电极以及两个电极。在晶体管mn4为n沟道型mosfet的情况下，控制电极是栅极，两个电极是源极和漏极。以下，控制电极使用栅极、各电极使用源极或漏极进行说明。晶体管mn4的栅极与晶体管mn3的栅极以及漏极连接。晶体管mn4的源极以及背栅极与接地电压gnd的供给线lb连接。晶体管mn4的漏极经由线l4与运算放大器hv_op1的过电流保护端ocp_in连接。
[0090]
通过由晶体管对mn3及mn4构成的电流反射镜，将复制线l3的电流i3的电流、即具有与电流i3的电流量相应的电流量的电流i4送出至线l4。在本实施例中，由于晶体管mn3和mn24是相同的尺寸，因此电流i4具有与电流i3相同的电流量。
[0091]
通过晶体管mn1及mn2送出复制电流i1的电流i2，通过晶体管mp1及mp2送出复制电流i2的电流i3，通过晶体管mn3及mn4送出复制电流i3的电流i4，从而根据电流i4的电流量使运算放大器hv＿op1的输出端out的电压降低到接地电压gnd侧。因而，通过晶体管mn1及mn2、晶体管mp1及mp2、晶体管mn3及mn4，调整控制电压cv，调整从第一输出晶体管输出的电
流i0的电流量。即，调整过电流保护的阈值电流。
[0092]
电阻r3的一端与接地电压gnd的供给线lb连接，另一端与晶体管mn2的源极连接。电阻r3是具有负温度特性，并为了调整流过线l2的电流i2的温度系数而设置的温度系数调整用的电阻元件。电阻r3是电阻部的一个例子。在本实施例中，通过使电阻r3的电阻值变化，能够调整电流i2的温度系数。
[0093]
电阻r4的一端与低电源电压vdd的供给线la连接，另一端与晶体管mp2的源极连接。电阻r4是具有负温度特性，并为了调整在线l3中流过的电流i3的温度系数而设置的温度系数调整用的电阻元件。电阻r4是电阻部的一个例子。在本实施例中，通过使电阻r4的电阻值变化，能够调整电流i3的温度系数。
[0094]
另外，电阻r3及电阻r4也是为了调整过电流保护的阈值电流而设置的电流限制用的电阻元件。在本实施例中，通过使电阻r3及电阻r4的电阻值变化，能够调整电流i2及电流i3的电流量，由此能够调整控制电压cv。因此，通过使电阻r3及电阻r4的电阻值变化，从而能够调整过电流保护的阈值电流。
[0095]
接下来，对温度系数的调整进行说明。首先，在图5所示的本实施例的半导体装置300中，设置在半导体集成电路cp3的外部的第二输出晶体管即晶体管q1的电流放大率hfe具有正温度特性，在从第二输出晶体管q1输出的输出电流iout为恒定时，从第一输出晶体管hv_mp1输出的电流i0具有负温度特性。而且，由于从晶体管hv_mp2的漏极流出的电流i1是复制从第一输出晶体管hv_mp1输出的电流i0的电流，因此电流i1也成为负温度特性。并且，由于从晶体管mn2的漏极流出的电流i2是复制电流i1的电流，从晶体管mp2的漏极流出的电流i3是复制电流i2的电流，因此电流i2及电流i3成为负温度特性。
[0096]
本实施例的半导体装置300与实施例2的半导体装置200设置电阻的场所不同，但与实施例2的半导体装置200同样地通过调整电阻r3及电阻r4的电阻值，能够将电流的温度系数调整到正温度特性侧。在本实施例的半导体装置300中，通过增大电阻r3的电阻值，能够将电流i2的温度系数调整到正温度特性侧。而且，通过增大电阻r4的电阻值，能够将电流i3的温度系数调整到正温度特性侧。并且，通过使用电阻r3的调整以及使用电阻r4的调整这两个阶段的调整，能够将流过晶体管mp2的电流i3的温度系数调整到正温度特性侧。正温度特性侧不限于电流i2及电流i3的温度特性变化为正温度特性的情况，也包括电流i2及电流i3的温度系数变大，温度特性接近正温度特性的情况。
[0097]
在本实施例的半导体装置300中，运算放大器hv_op1由与高电源电压hv_vdd对应的高耐压的运算放大器构成，作为第一输出晶体管的第一输出晶体管hv_mp1、以及复制第一输出晶体管hv_mp1送出的电流i0的电流送出晶体管亦即晶体管hv_mp2由与高电源电压hv_vdd对应的高耐压的晶体管构成。另一方面，过电流保护电路32内的晶体管mn1、mn2、mp1、mp2、mn3以及mn4由与低电源电压vdd对应的低耐压的晶体管构成。而且，通过使电阻r3及r4的电阻值变化，与实施例2的情况同样地能够进行温度特性的调整。此外，例如在制造半导体装置300时进行电阻r3及r4的电阻值的调整。
[0098]
在本实施例中，对在过电流保护电路32中设置有电阻r3及r4的情况进行了说明，但并不限于此。例如，作为未图示的新的电阻，也可以进一步追加连接在接地电压gnd的供给线lb与晶体管mn4的源极之间的电阻r5，并在三个阶段中进行流过过电流保护电路的电流的温度系数的调整。
[0099]
这样，根据本实施例的半导体装置300的结构，在运算放大器基于高电源电压hv_vdd进行动作的情况下，能够通过低耐压的晶体管构成过电流保护电路。因此，根据本实施例的半导体装置300，由于能够通过低耐压的晶体管调整过电流保护的阈值电流，因此与仅使用高耐压晶体管构成过电流保护电路的情况相比，能够减小芯片面积。另外，与仅使用高耐压的晶体管构成过电流保护电路的情况相比，也能够容易地进行过电流保护的阈值电流的调整。
[0100]
此外，本发明并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施例1以及实施例2中，对复制源的晶体管和复制目的地的晶体管的尺寸，例如第一输出晶体管mp1的尺寸和晶体管mp2的尺寸相同的情况进行了说明。但是，这些尺寸也可以不同。通过改变晶体管的尺寸的比率，能够将过电流保护电路的阈值电流调整为不同的值。
[0101]
另外，在上述实施例1中，说明了仅设置电阻r3作为过电流保护电路12的电阻部的情况，但并不限定于此。只要设置电阻r3、在上述实施例2中说明的追加的电阻r4、未图示的电阻r5中的至少一个电阻即可。
[0102]
另外，在上述实施例2中，对设置电阻r3及r4作为过电流保护电路22的电阻部的情况进行了说明，但并不限定于此。只要设置电阻r3、电阻r4、未图示的电阻r5中的至少两个电阻即可。
[0103]
另外，在上述实施例3中，对设置电阻r3及r4作为过电流保护电路32的电阻部的情况进行了说明，但并不限定于此。只要设置电阻r3、电阻r4、未图示的电阻r5中的至少一个电阻即可。
[0104]
另外，在上述实施例3中，以通过与由晶体管mn1及mn2构成的电流反射镜连接的电阻r3、以及与由晶体管mp1及mp2构成的电流反射镜连接的电阻r4这两级来调整温度特性的情况为例进行了说明。但是，通过折回连接具有相同的构造的电流反射镜对，也能够进一步增加调整温度特性的级数。