括直接在半導(dǎo)體設(shè)備的半導(dǎo)體襯底 中感測(cè)半導(dǎo)體設(shè)備溫度。直接在半導(dǎo)體襯底中感測(cè)半導(dǎo)體設(shè)備溫度可以使得能夠通過(guò)減小 溫度測(cè)量的位置與半導(dǎo)體設(shè)備之間的熱阻來(lái)實(shí)現(xiàn)更精確的溫度測(cè)量。另外的優(yōu)點(diǎn)可以包括 通過(guò)使用單個(gè)感測(cè)晶體管用于感測(cè)電流和溫度來(lái)減小測(cè)量傳感器的數(shù)目以及通過(guò)使用單 個(gè)ADC用于溫度和電流測(cè)量來(lái)減小附加測(cè)量電路。
[0091] 雖然已經(jīng)參考說(shuō)明性實(shí)施例描述了本發(fā)明，然而本描述并非意在要在限制意義上 被理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員在參考描述時(shí)可以很清楚說(shuō)明性實(shí)施例以及本發(fā)明的其他實(shí)施例 的各種修改和組合。因此，其意在所附權(quán)利要求包括任何這樣的修改或?qū)嵤├?br>【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種操作測(cè)量電路的方法，所述方法包括： 在第一模式期間沿著第一方向向感測(cè)晶體管的本體二極管中注入測(cè)量電流，其中 所述感測(cè)晶體管具有第一傳導(dǎo)溝道并且被集成在具有負(fù)載晶體管的半導(dǎo)體本體中，所 述負(fù)載晶體管具有第二傳導(dǎo)溝道，以及 所述第一傳導(dǎo)溝道和所述第二傳導(dǎo)溝道被耦合到輸入節(jié)點(diǎn)； 在向所述本體二極管中注入所述測(cè)量電流時(shí)，測(cè)量跨所述感測(cè)晶體管的第一電壓；以 及 基于所述第一電壓確定所述感測(cè)晶體管的溫度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在第二模式期間偏置所述感測(cè)晶體管以沿著第 二方向通過(guò)所述第一傳導(dǎo)溝道傳導(dǎo)電流，其中沿著與所述第二方向相反的所述第一方向注 入所述測(cè)量電流。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述感測(cè)晶體管包括被耦合到開關(guān)控制輸入的第 一控制端子，并且所述負(fù)載晶體管包括被耦合到所述開關(guān)控制輸入的第二控制端子。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括： 在所述第二模式期間向所述第一傳導(dǎo)溝道提供偏置電流，其中所述第一傳導(dǎo)溝道被耦 合到感測(cè)節(jié)點(diǎn)，并且所述第二傳導(dǎo)溝道被耦合到輸出節(jié)點(diǎn)； 在所述第二模式期間測(cè)量在所述感測(cè)節(jié)點(diǎn)與所述輸出節(jié)點(diǎn)之間的第二電壓；以及 基于所述第二電壓確定在所述第二傳導(dǎo)溝道中流動(dòng)的電流。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中： 注入所述測(cè)量電流包括在所述第一模式期間向所述感測(cè)晶體管的所述本體二極管中 注入多個(gè)測(cè)量電流，其中沿著所述第一方向注入所述多個(gè)測(cè)量電流； 測(cè)量所述第一電壓包括在注入所述多個(gè)測(cè)量電流時(shí)測(cè)量跨所述感測(cè)晶體管的多個(gè)電 壓；以及 確定所述晶體管的所述溫度包括基于所述多個(gè)電壓確定所述晶體管的所述溫度。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中基于所述多個(gè)電壓確定所述晶體管的所述溫度包 括： 通過(guò)浮動(dòng)電壓測(cè)量電路提供所述多個(gè)電壓到控制器；以及 基于所述多個(gè)電壓的電壓差計(jì)算所述溫度。7. -種測(cè)量電路，包括： 第一電路，被配置成被耦合到晶體管，所述第一電路被配置成偏置所述晶體管以沿著 第一方向通過(guò)第一傳導(dǎo)溝道傳導(dǎo)電流； 可控電流源，被配置成被耦合到所述晶體管，所述可控電流源被配置成向所述晶體管 的本體二極管中注入第一測(cè)量電流，其中沿著與所述第一方向相反的第二方向注入所述第 一測(cè)量電流；以及 溫度測(cè)量電路，被配置成被耦合到所述晶體管，所述溫度測(cè)量電路被配置成： 在注入所述第一測(cè)量電流時(shí)測(cè)量跨所述晶體管的第一電壓，以及 基于所述第一電壓確定所述晶體管的溫度。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量電路，其中： 所述可控電流源還被配置成向所述晶體管中注入第二測(cè)量電流以沿著所述第二方向 通過(guò)所述本體二極管傳導(dǎo)電流；以及 所述溫度測(cè)量電路還被配置成在所述第二測(cè)量電流被施加時(shí)測(cè)量跨所述晶體管的第 二電壓并且基于所述第一電壓和所述第二電壓確定所述晶體管的所述溫度。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)量電路，其中所述第二測(cè)量電流是所述第一測(cè)量電流的倍 數(shù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量電路，其中： 所述可控電流源還被配置成向所述晶體管中注入多個(gè)測(cè)量電流以沿著所述第二方向 通過(guò)所述本體二極管傳導(dǎo)電流；以及 所述溫度測(cè)量電路還被配置成在所述多個(gè)測(cè)量電流被施加時(shí)測(cè)量跨所述晶體管的多 個(gè)電壓并且基于所述第一電壓和所述多個(gè)電壓確定所述晶體管的所述溫度。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的測(cè)量電路，其中： 所述晶體管包括感測(cè)晶體管，所述感測(cè)晶體管具有被耦合到輸入節(jié)點(diǎn)的第一傳導(dǎo)端 子、第二傳導(dǎo)端子以及被耦合到開關(guān)控制輸入的控制端子； 所述感測(cè)晶體管被配置成被耦合到負(fù)載晶體管，所述負(fù)載晶體管具有被耦合到所述輸 入節(jié)點(diǎn)的第一傳導(dǎo)端子、第二傳導(dǎo)端子以及被耦合到所述開關(guān)控制輸入的控制端子；以及 所述感測(cè)晶體管和所述負(fù)載晶體管被集成在相同的半導(dǎo)體襯底中。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的測(cè)量電路，還包括電流測(cè)量電路，所述電流測(cè)量電路被配 置成被耦合到所述感測(cè)晶體管的所述第二傳導(dǎo)端子并且被配置成被耦合到所述負(fù)載晶體 管的所述第二傳導(dǎo)端子，其中所述電流測(cè)量電路被配置成基于在所述負(fù)載晶體管的所述第 二傳導(dǎo)端子與所述感測(cè)晶體管的所述第二傳導(dǎo)端子之間的電壓差來(lái)確定所述負(fù)載晶體管 中的所述電流。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的測(cè)量電路，還包括所述感測(cè)晶體管和所述負(fù)載晶體管。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的測(cè)量電路，其中所述第一電路包括控制電路，所述控制電 路被配置成： 在溫度測(cè)量模式期間，激活所述可控電流源以向所述感測(cè)晶體管的所述第二傳導(dǎo)端子 中注入所述第一測(cè)量電流并且解激活所述電流測(cè)量；以及 在電流測(cè)量模式期間，激活所述電流測(cè)量電路以偏置所述感測(cè)晶體管來(lái)通過(guò)所述第一 傳導(dǎo)溝道傳導(dǎo)電流并且解激活所述可控電流源。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的測(cè)量電路，其中所述控制電路被耦合到所述開關(guān)控制輸入 并且被配置成使能和禁用所述負(fù)載晶體管和所述感測(cè)晶體管，使得所述負(fù)載晶體管向負(fù)載 供給負(fù)載電流并且所述感測(cè)晶體管生成與所述負(fù)載晶體管中的所述電流成比例的感測(cè)電 流。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的測(cè)量電路，其中所述控制電路包括被耦合到所述溫度測(cè)量 電路和所述電流測(cè)量電路的微控制器，并且其中所述微控制器被配置成執(zhí)行確定所述感測(cè) 晶體管的所述溫度和確定所述負(fù)載晶體管中的所述電流的步驟。17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的測(cè)量電路，其中所述晶體管包括被耦合在輸入節(jié)點(diǎn)與輸出 節(jié)點(diǎn)之間并且被配置成向所述輸出節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)負(fù)載電流的負(fù)載晶體管。18. -種測(cè)量電路，被配置成被耦合到傳導(dǎo)設(shè)備，所述傳導(dǎo)設(shè)備包括在輸入端子與感 測(cè)端子之間的感測(cè)路徑以及在所述輸入端子與輸出端子之間的負(fù)載路徑，所述測(cè)量電路包 括： 可控電流源，被配置成在第一模式期間向所述感測(cè)路徑中注入溫度測(cè)量電流以沿著第 一方向傳導(dǎo)所述溫度測(cè)量電流； 溫度測(cè)量電路，被配置成在所述第一模式中測(cè)量在所述輸入端子與所述感測(cè)端子之間 的第一電壓并且基于所述第一電壓生成與所述傳導(dǎo)設(shè)備的溫度成比例的溫度信號(hào)；以及 電流測(cè)量電路，被配置成： 在第二模式期間偏置所述感測(cè)路徑以沿著第二方向傳導(dǎo)感測(cè)電流，所述第二方向與所 述第一方向相反， 測(cè)量在所述感測(cè)端子與所述輸出端子之間的第二電壓，以及 基于所述第二電壓確定所述負(fù)載路徑中的負(fù)載電流。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的測(cè)量電路，還包括所述傳導(dǎo)設(shè)備，其中所述傳導(dǎo)設(shè)備包括： 負(fù)載晶體管，具有被耦合到所述輸入端子的第一傳導(dǎo)端子、被耦合到所述輸出端子的 第二傳導(dǎo)端子以及被耦合到開關(guān)控制輸入的控制端子；以及 感測(cè)晶體管，具有被耦合到所述輸入端子的第一傳導(dǎo)端子、被耦合到所述感測(cè)端子的 第二傳導(dǎo)端子以及被耦合到所述開關(guān)控制輸入的控制端子。20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的測(cè)量電路，其中所述電流測(cè)量電路包括： 開關(guān)，具有第一端子和被耦合到所述感測(cè)端子的第二端子； 偏置電流源，被耦合到所述第一端子并且被配置成供給所述感測(cè)電流，其中所述開關(guān) 被配置成在所述第一模式中被打開并且在所述第二模式中被關(guān)閉； 運(yùn)算放大器，具有被耦合到所述第一端子的第一輸入、被耦合到所述輸出端子的第二 輸入、以及運(yùn)算放大器輸出；以及 測(cè)量電流源，被所述運(yùn)算放大器輸出控制并且被配置成生成與所述負(fù)載路徑中的所述 負(fù)載電流成比例的比例測(cè)量電流。21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的測(cè)量電路，還包括： 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括被耦合到所述溫度測(cè)量電路并且被配置成接收所述溫度信號(hào)的模擬 輸入以及被配置成提供經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字溫度信號(hào)的數(shù)字輸出；以及 控制器，被耦合到所述數(shù)字輸出并且被配置成基于所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字溫度信號(hào)計(jì)算所 述傳導(dǎo)設(shè)備的所述溫度。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的測(cè)量電路，還包括： 跨阻抗放大器，被耦合到所述測(cè)量電流源并且被配置成在電流輸入處接收所述比例測(cè) 量電流并且在電壓輸出處提供電流測(cè)量信號(hào)；以及 多路復(fù)用器，被耦合在所述跨阻抗放大器的所述電壓輸出與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間并且 被耦合在所述溫度測(cè)量電路與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間，其中所述多路復(fù)用器被配置成將所述 跨阻抗放大器或者所述溫度測(cè)量電路耦合到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并且其中所述控制器還被配 置成基于所述電流測(cè)量信號(hào)計(jì)算所述負(fù)載路徑中的所述負(fù)載電流。23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的測(cè)量電路，還包括： 第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括被耦合到所述溫度測(cè)量電路并且被配置成接收所述溫度信號(hào)的 第一模擬輸入以及被配置成提供經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字溫度信號(hào)的第一數(shù)字輸出； 第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括被耦合到所述測(cè)量電流源并且被配置成接收所述比例測(cè)量電流 的第二模擬輸入以及被配置成提供經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字電流測(cè)量信號(hào)的第二數(shù)字輸出；以及 控制器，被耦合到所述第一數(shù)字輸出和所述第二數(shù)字輸出并且被配置成： 基于所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字溫度信號(hào)計(jì)算所述傳導(dǎo)設(shè)備的所述溫度，以及 基于所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字電流測(cè)量信號(hào)計(jì)算所述負(fù)載路徑中的所述負(fù)載電流。24. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的測(cè)量電路，其中所述可控電流源包括通過(guò)選擇信號(hào)被單獨(dú) 地選擇的多個(gè)電流源。25. -種測(cè)量電路，包括： 可控電流源，被配置成被耦合到被集成在具有負(fù)載晶體管的半導(dǎo)體本體中的第一感測(cè) 晶體管，所述可控電流源被配置成向所述晶體管的本體二極管中注入第一測(cè)量電流；以及 溫度測(cè)量電路，被配置成被耦合到所述晶體管，所述溫度測(cè)量電路被配置成： 在注入所述第一測(cè)量電流時(shí)測(cè)量跨所述晶體管的第一電壓，以及 基于所述第一電壓確定所述晶體管的溫度。26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的測(cè)量電路，其中： 所述可控電流源還被配置成向所述第一感測(cè)晶體管中注入第二測(cè)量電流以通過(guò)所述 本體二極管傳導(dǎo)電流；以及 所述溫度測(cè)量電路還被配置成在所述第二測(cè)量電流被施加時(shí)測(cè)量跨所述第一感測(cè)晶 體管的第二電壓，并且基于所述第一電壓和所述第二電壓確定所述感測(cè)晶體管的所述溫 度。27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的測(cè)量電路，還包括被配置成被耦合到被集成在具有所述負(fù) 載晶體管的所述半導(dǎo)體本體中的第二感測(cè)晶體管的電流測(cè)量電路，其中所述電流測(cè)量電路 被配置成基于在所述負(fù)載晶體管的輸出與所述第二感測(cè)晶體管的輸出之間的電壓差來(lái)確 定所述負(fù)載晶體管中的所述電流。28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的測(cè)量電路，還包括所述第一感測(cè)晶體管和所述負(fù)載晶體 管，其中所述負(fù)載晶體管具有比所述第一感測(cè)晶體管的寬度大1000倍以上的寬度。
【專利摘要】本發(fā)明的各實(shí)施方式總體上涉及用于溫度感測(cè)的系統(tǒng)和方法。具體地，根據(jù)一種實(shí)施例，一種操作測(cè)量電路的方法包括：在第一模式期間偏置感測(cè)晶體管以沿著第一方向通過(guò)第一傳導(dǎo)溝道傳導(dǎo)電流；在第二模式期間向感測(cè)晶體管的本體二極管中注入測(cè)量電流；在注入測(cè)量電流時(shí)測(cè)量跨感測(cè)晶體管的第一電壓；以及基于第一電壓確定感測(cè)晶體管的溫度。在注入測(cè)量電流時(shí)，沿著與第一方向相反的第二方向注入測(cè)量電流。感測(cè)晶體管被集成在具有負(fù)載晶體管的半導(dǎo)體本體中，負(fù)載晶體管具有第二傳導(dǎo)溝道，并且第一傳導(dǎo)溝道和第二傳導(dǎo)溝道被耦合到輸入節(jié)點(diǎn)。
【IPC分類】G01K7/01, G01R31/26
【公開號(hào)】CN105572557
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510707459
【發(fā)明人】W·福特納
【申請(qǐng)人】英飛凌科技奧地利有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年10月27日
【公告號(hào)】DE102015118345A1, US20160116345