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TWI838890B - 電子裝置以及其溫度偵測裝置 - Google Patents

電子裝置以及其溫度偵測裝置 Download PDF

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TWI838890B
TWI838890B TW111137002A TW111137002A TWI838890B TW I838890 B TWI838890 B TW I838890B TW 111137002 A TW111137002 A TW 111137002A TW 111137002 A TW111137002 A TW 111137002A TW I838890 B TWI838890 B TW I838890B
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陳偉梵
蔡國基
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力拓半導體股份有限公司
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Abstract

一種電子裝置以及其溫度偵測裝置被提出。溫度偵測裝置包括差動級電路以及輸出級電路。差動級電路具有第一差動端以及第二差動端，並包括交叉耦合電晶體元件、第一電阻以及第二電阻。交叉耦合電晶體元件接收第一電壓。第一電阻耦接在第一差動端與第二電壓間，其中第一電阻為多晶矽電阻。第二電阻耦接在第二差動端與第二電壓間，其中第二電阻為碳化矽擴散電阻。輸出級電路根據第一差動端上的第一控制電壓以及第二差動端上的第二控制電壓以產生驅動電壓。

Description

電子裝置以及其溫度偵測裝置
本發明是有關於一種電子裝置以及其溫度偵測裝置，且特別是有關於一種可快速啟動過溫保護機制的電子裝置以及其溫度偵測裝置。
基於功率電晶體常操作在高溫的環境下，因此對於溫度的操作上限特別敏感。當功率電晶體操作在溫度上限的環境下時，當功率電晶體發生轉態現象時，特別容易發生損壞的現象。
基於上述，針對功率電晶體的運作，進行環境溫度的偵測是很重要的。重點在於，溫度偵測電路對於溫度偵測的反應速度是否足夠快以保護功率電晶體不至於損毀。然而，若設計使溫度偵測電路過於敏感，又可能使溫度偵測動作發生誤動作而錯關閉了功率電晶體的動作。因此，如何設計一種可正確判斷又可快速反應過溫現象的溫度偵測電路，是本領域技術人員的重要課題。
本發明提供一種電子裝置以及其溫度偵測裝置，可快速的完成溫度偵測動作，並在過溫現象發生時，快速切斷電子裝置的電源供應。
本發明的溫度偵測裝置包括差動級電路以及輸出級電路。差動級電路具有第一差動端以及第二差動端，並包括交叉耦合電晶體元件、第一電阻以及第二電阻。交叉耦合電晶體元件接收第一電壓，並耦接至第一差動端與第二差動端。第一電阻耦接在第一差動端與第二電壓間，其中第一電阻為多晶矽電阻。第二電阻耦接在第二差動端與第二電壓間，其中第二電阻為碳化矽擴散電阻。輸出級電路耦接至第一差動端以及第二差動端。輸出級電路根據第一差動端上的第一控制電壓以及第二差動端上的第二控制電壓以產生驅動電壓。
本發明的電子裝置包括如上所述的溫度偵測裝置以及功率電晶體。功率電晶體耦接至溫度偵測裝置。功率電晶體接收操作電源，並受控於驅動電壓。
基於上述，本發明的溫度偵測裝置藉由具有不同溫度敏感度的第一電阻以及第二電阻來分別產生第一控制電壓以及第二控制電壓，並透過輸出級電路來根據第一控制電壓以及第二控制電壓來產生驅動電壓。驅動電壓可用以在過溫現象發生時，快速的切斷電子裝置中的功率電晶體，有效達到過溫保護效果。
請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的溫度偵測裝置的示意圖。溫度偵測裝置100包括差動級電路110以及輸出級電路120。差動級電路110耦接至輸出級電路120，其中差動級電路110包括交叉耦合電晶體元件111、第一電阻R1以及第二電阻R2。在本實施例中，交叉耦合電晶體元件111接收電壓VG，並耦接至差動級電路110的第一差動端DE1以及第二差動端DE2。交叉耦合電晶體元件111具有電晶體M1以及M2。電晶體M1的第一端接收電壓VG，電晶體M1的第二端耦接至第一差動端DE1，電晶體M1的控制端則耦接至第二差動端DE2。電晶體M2的第一端接收電壓VG，電晶體M2的第二端耦接至第二差動端DE2，電晶體M1的控制端則耦接至第一差動端DE1。
第一電阻R1耦接在第一差動端DE1以及電壓VSS間，第二電阻R2則耦接在第二差動端DE2以及電壓VSS間。
在本實施例中，第一電阻R1可以為多晶矽（poly-silicon）電阻，第二電阻R2則可以為碳化矽擴散（SiC diffusion）電阻。在此請注意，為多晶矽電阻的第一電阻R1，其電阻值對於溫度的敏感度，遠低於為碳化矽擴散電阻的第二電阻R2的電阻值的溫度敏感度。
透過第一電阻R1以及第二電阻R2上述的特性，差動級電路110可根據環境溫度的變化，基於第二電阻R2電阻值的改變，來在第一差動端DE1以及第二差動端DE2上分別產生控制電壓CT1以及CT2。差動級電路110並傳送控制電壓CT1以及CT2至輸出級電路120。
輸出級電路120包括電晶體M3以及M4。電晶體M3以及M4串聯耦接於電壓VG以及電壓VSS間。其中，電晶體M3的第一端接收電壓VG，電晶體M3的第二端耦接至電晶體M4的第一端，並用以產生驅動電壓DG，電晶體M3以及M4的控制端分別耦接至第一差動端DE1以及第二差動端DE2，並分別接收控制電壓CT1以及CT2。
在本實施例中，電壓VG為電源電壓，電壓VSS則為參考接地電壓。並且，電晶體M1、M2可均為P型電晶體，而電晶體M3、M4也可均為P型電晶體。
關於溫度偵測裝置100的動作細節，可同步參照圖1以及圖2A，其中圖2A繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中，第一電阻以及第二電阻的阻值與溫度變化的關係圖。在圖2中，曲線210為第一電阻R1的電阻值隨溫度變化的趨勢。曲線220則為第二電阻R1的電阻值隨溫度變化的趨勢。其中，第一電阻R1的電阻值在介於溫度攝氏20度至攝氏120度間，實質上保持在固定的數值。而第二電阻R2的電阻值，在溫度攝氏20度至攝氏120度，則具有負溫度係數的大幅度變化。
也就是說，溫度偵測裝置100在環境溫度低於一預設數值（例如攝氏40度）時，第二電阻R2的電阻值可大於第一電阻R1的電阻值。此時，第二差動端DE2上的控制電壓CT2可具有相對高的電壓值並使電晶體M1被截止。而基於被截止的電晶體M1，第一差動端DE1上的控制電壓CT1可被第一電阻R1拉低而具有相對低的電壓值（例如等於電壓VSS），並使電晶體M2被導通。被導通的電晶體M2並可進一步拉高第二差動端DE2上的控制電壓CT2至電壓VG。
相對應的，在輸出級電路120中，電晶體M3根據控制電壓CT1而被導通，電晶體M4則根據控制電壓CT2而被截止。輸出級電路120可產生等於電壓VG的驅動電壓DG，並指示過溫保護機制未被啟動。
在當環境溫度大於上述的預設數值（例如攝氏40度）時，並小於另一預設數值（例如攝氏90度）時，基於第二電阻R2的電阻值與第一電阻R1的電阻值相接近，電晶體M1、M2則可工作在線性區，差動級電路110所產生的控制電壓CT1以及CT2的電壓彼此相互接近，並驅使輸出級電路120中的電晶體M3、M4也工作在線性區。如此一來，輸出級電路120可產生的驅動電壓DG可介於電壓VG以及電壓VSS間，表示過溫保護機制臨界於要被啟動的邊緣。
在當環境溫度大於攝氏90度時，基於第二電阻R2的電阻值小於第一電阻R1的電阻值達一定的程度，並足以使電晶體M1被導通，且使電晶體M2被截止。在這樣的狀態下，差動級電路110可產生接近於電壓VG的控制電壓CT1，並產生接近於電壓VSS的控制電壓CT2。輸出級電路120中的電晶體M3被截止，電晶體M4可被導通，藉以產生等於電壓VSS的驅動電壓DG，並表示過溫保護機制已被啟動。
在本實施例中，第一電阻R1以及第二電阻R2的電阻值，可在佈局時，透過調整第一電阻R1以及第二電阻R2的口數來進行設定。在此，在積體電路中，當電阻被佈局成矩形時，其總長度與其寬度的商，即為口數。在本實施例中，第一電阻R1的口數可以為40口，第二電阻R2的口數則可以為1口。
在本發明其他實施例中，第一電阻R1的口數以及第二電阻R2的口數間的比例關係是可以被調整的。以下請共同參照圖1以及圖2B，其中圖2B繪示本發明另一實施例中的溫度偵測裝置中，第一電阻以及第二電阻的阻值與溫度變化的關係圖。在圖2B的實施例中，第一電阻R1的口數可以被調降為25口，第二電阻R2的口數則可以維持為1口。而曲線230為第一電阻R1的電阻值隨溫度變化的趨勢。曲線240則為第二電阻R1的電阻值隨溫度變化的趨勢。
透過上述的調整，溫度偵測裝置100可在環境溫度低於攝氏70度時產生等於電壓VG的驅動電壓DG，以表示溫度保護機制未被啟動；在溫度介於攝氏70度以及攝氏110度間，產生介於電壓VG以及VSS間的驅動電壓DG，以表示過溫保護機制臨界於要被啟動的邊緣；並且，在溫度高於攝氏110度時，產生等於電壓VSS間的驅動電壓DG，以表示過溫保護機制已被啟動。
由上述說明可以得知，本發明實施例的溫度偵測裝置100，可以透過調整第一電阻R1以及第二電阻R2的其中之一的佈局口數，來進行用以啟動過溫保護機制的溫度數值的調整動作。
附帶一提的，在本實施例中，第二電阻R2可以為P型碳化矽擴散電阻，或也可以是N型碳化矽擴散電阻，沒有固定的限制。
請參照圖3，圖3繪示本發明另一實施例的溫度偵測裝置的示意圖。溫度偵測裝置300包括差動級電路310以及輸出級電路320。差動級電路310耦接至輸出級電路320，其中差動級電路310包括交叉耦合電晶體元件311、第一電阻R以及第二電阻R2。
與圖1實施例不相同的，在本實施例中，輸出級電路320中，電晶體M3以及M4為N型電晶體。並且，電晶體M3的控制端耦接至第二差動端DE2以接收控制電壓CT2，電晶體M4的控制端則耦接至第一差動端DE1以接收控制電壓CT1。
相較於圖1的實施例，本實施例中透過變更電晶體M3以及M4的導電型態，並透過切換電晶體M3、M4為分別接收控制電壓CT2、CT1，溫度偵測裝置300可具有與溫度偵測裝置100相類似的電路操作，在此恕不多贅述。
以下請參照圖4，圖4繪示本發明另一實施例的溫度偵測裝置的示意圖。溫度偵測裝置400包括差動級電路410以及輸出級電路420。差動級電路410耦接至輸出級電路420，其中差動級電路410包括交叉耦合電晶體元件411、第一電阻R1以及第二電阻R2。在本實施例中，交叉耦合電晶體元件411接收電壓VSS，並耦接至差動級電路410的第一差動端DE1以及第二差動端DE2。交叉耦合電晶體元件411具有電晶體M1以及M2。電晶體M1的第一端接收電壓VSS，電晶體M1的第二端耦接至第一差動端DE1，電晶體M1的控制端則耦接至第二差動端DE2。電晶體M2的第一端接收電壓VSS，電晶體M2的第二端耦接至第二差動端DE2，電晶體M1的控制端則耦接至第一差動端DE1。
輸出級電路420包括電晶體M3、M4，電晶體M3、M4串聯耦接在電壓VG以及VSS間，電晶體M3、M4的控制端分別耦接第一差動端DE1以及第二差動端DE2，並分別接收控制電壓CT1以及CT2。電晶體M3、M4並產生驅動電壓DG。
在本實施例中，差動級電路410為圖1中的差動級電路110的互補型態。其中，電晶體M1、M2為N型電晶體。此外，第一電阻R1耦接在第一差動端DE1以及電壓VG間，第二電阻R2則耦接在第二差動端DE2以及電壓VG間。也就是說，透過使第一電阻R1、第二電阻R2分別耦接在電晶體M1、M2的上端，可使差動級電路410可與差動級電路110產生相同的控制電壓CT1、CT2。
本實施例的輸出級電路420與圖1的輸出級電路120相同，在此不多贅述。
在本實施例中，第一電阻R1可以為多晶矽電阻，第二電阻R2則可以為N型或P型的碳化矽擴散電阻。
以下請參照圖5，圖5繪示本發明另一實施例的溫度偵測裝置的示意圖。溫度偵測裝置500包括差動級電路510以及輸出級電路520。差動級電路510耦接至輸出級電路520，其中差動級電路510包括交叉耦合電晶體元件511、第一電阻R1以及第二電阻R2。在本實施例中，交叉耦合電晶體元件511接收電壓VSS，並耦接至差動級電路510的第一差動端DE1以及第二差動端DE2。交叉耦合電晶體元件511具有電晶體M1以及M2。電晶體M1的第一端接收電壓VSS，電晶體M1的第二端耦接至第一差動端DE1，電晶體M1的控制端則耦接至第二差動端DE2。電晶體M2的第一端接收電壓VSS，電晶體M2的第二端耦接至第二差動端DE2，電晶體M1的控制端則耦接至第一差動端DE1。
輸出級電路520包括電晶體M3、M4，電晶體M3、M4串聯耦接在電壓VG以及VSS間，電晶體M3、M4的控制端分別耦接第一差動端DE1以及第二差動端DE2，並分別接收控制電壓CT1以及CT2。電晶體M3、M4並產生驅動電壓DG。
在本實施例中，差動級電路410為圖3中的差動級電路310的互補型態。其中，電晶體M1、M2為N型電晶體。此外，第一電阻R1耦接在第一差動端DE1以及電壓VG間，第二電阻R2則耦接在第二差動端DE2以及電壓VG間。也就是說，透過使第一電阻R1、第二電阻R2分別耦接在電晶體M1、M2的上端，可使差動級電路510可與差動級電路310產生相同的控制電壓CT1、CT2。
本實施例的輸出級電路520與圖3的輸出級電路320相同，在此不多贅述。
在本實施例中，第一電阻R1可以為多晶矽電阻，第二電阻R2則可以為N型或P型的碳化矽擴散電阻。
以下請參照圖6，圖6繪示本發明實施例中，溫度偵測裝置中的電晶體的佈局結構的示意圖。在圖6中，電晶體MP為設置在溫度偵測裝置中的P型電晶體的佈局結構圖，電晶體MN則為設置在溫度偵測裝置中的N型電晶體的佈局結構圖。其中，電晶體MP包括漂移區610、620、重摻雜區PP1、PP2、PP3、NP3、閘極結構GS1以及埋入型井區PW1。漂移區620堆疊在漂移區610上。重摻雜區PP1、PP2、PP3、NP3則分別設置在漂移區620中的多個區域中。閘極結構GS1設置在P型的重摻雜區PP1、PP2間，並覆蓋部分的漂移區620，並用以使P型的重摻雜區PP1、PP2間可形成通道。P型的埋入型井區PW1埋入在漂移區620中，並為P型的重摻雜區PP3所覆蓋。
在本實施例中，閘極結構GS1用以形成電晶體MP的閘極（控制端）GT1，P型的重摻雜區PP1、PP2分別用以形成電晶體MP的源極SO1以及汲極DR1，N型的重摻雜區NP3則用以形成電晶體MP的基極（Bulk）BUK1。P型的重摻雜區PP3則形成P型埋入型井區PW1的一電位接點（pickup）PK1。
在另一方面，電晶體MN包括漂移區610、620、井區630、重摻雜區NP1、NP2、PP4、閘極結構GS2以及埋入型井區PW2。漂移區620堆疊在漂移區610上。P型的井區630則形成在漂移區620中。重摻雜區NP1、NP2、PP4則分別設置在P型的井區630的多個區域中。閘極結構GS2設置在N型的重摻雜區NP1、NP2間，並覆蓋部分的井區630，並用以使N型的重摻雜區NP1、NP2間可形成通道。P型的埋入型井區PW2埋入在漂移區620。
在本實施例中，閘極結構GS2用以形成電晶體MN的閘極（控制端）GT2，N型的重摻雜區NP1、NP2分別用以形成電晶體MN的源極SO2以及汲極DR2，P型的重摻雜區PP4則用以形成電晶體MP的基極BUK2。P型的埋入型井區PW2則提供一電位接點PK2。
請參照圖7A以及圖7B，圖7A繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中的第一電阻以及第二電阻的結構圖，圖7B繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中的第二電阻的另一實施方式的結構圖。在圖7A中，第一電阻R1以及第二電阻R2可以設置在相同的積體電路700中。積體電路700包括漂移區710、漂移區720以及絕緣層730。漂移區720可形成在漂移區710上，絕緣層730則可覆蓋在漂移區720上。第一電阻R1可以由多晶矽層731所構成，並被設置在絕緣層730中。此外，第二電阻R2可由P型的碳化矽擴散層721所構成，並被設置在漂移區720中。
在圖7B中，當第二電阻R2為N型的碳化矽擴散電阻時，積體電路700可另具有P型的井區740。P型的井區740被設置在漂移區720中。第二電阻R2可由N型的碳化矽擴散層741所構成，其中N型的碳化矽擴散層741可被形成在P型的井區740中。
由圖6以及圖7A、7B的內容可以得知，本發明實施例的溫度偵測裝置可以整合設置在相同的積體電路中，可有效節省電路面積。
請參照圖8，圖8繪示本發明實施例的電子裝置的示意圖。電子裝置800包括溫度偵測裝置810以及功率電晶體PM。溫度偵測裝置810耦接至功率電晶體PM。溫度偵測裝置810用以根據環境溫度，來產生驅動電壓DG至功率電晶體PM的控制端。功率電晶體PM的一端接收操作電源VDD。在當溫度偵測裝置810偵測出過溫現象發生時，可啟動過溫保護機制，並透過所產生的驅動電壓DG來使功率電晶體PM被截止。當功率電晶體PM被截止時，操作電源VDD可以不被提供至負載端，並使負載端的電路以及功率電晶體PM不致損毀。
相對的，當溫度偵測裝置810偵測出過溫現象未發生時，可提供驅動電壓DG來使功率電晶體PM被導通。功率電晶體PM被導通時，操作電源VDD可以正常被提供至負載端，並執行正常的運作。
本實施例中的溫度偵測裝置810可應用前述實施例所提的溫度偵測裝置100、300、400以及500的其中之任一來實施，相關動作細節請參照前述多個實施例，在此不多贅述。
在本實施例中，功率電晶體PM為高耐壓的電晶體，並可以為N型電晶體。
請參照圖9，圖9繪示本發明實施例的電子裝置中，功率電晶體的結構示意圖。功率電晶體PM可以型成在積體電路900上。積體電路900包括漂移區910、920以及P型的井區930。漂移區920形成在漂移區910上，P型的井區930則形成在漂移區920上。多個閘極結構GS可形成在P型的井區930以及漂移區920中，並共同形成功率電晶體PM的閘極GT。另外，多個P型的重摻雜區931分別形成在P型的井區930的多個區域上，並共同形成功率電晶體PM的源極SC。
附帶一提的，功率電晶體PM的汲極可以形成在積體電路900的背端（backside）。
請參照圖10，圖10繪示本發明實施例的電子裝置的構造示意圖。電子裝置1000包括溫度偵測裝置1010以功率電晶體PM。功率電晶體PM具有閘極GT、源極SC以及汲極DR。功率電晶體PM的閘極GT以及源極SC可形成在相同的表面上，電晶體PM的汲極DR則可形成在電子裝置1000的背端。溫度偵測裝置1010可將所產生的驅動電壓DG透過導線傳送至打線區1020，並透過在打線區1020與閘極GT間的傳輸導線，來將驅動電壓DG傳送至電晶體PM的閘極GT。
此外，電子裝置1000可具有多個引腳P1~P5，其中引腳P1透過多條導線與溫度偵測裝置1010電性連接。引腳P2~P5可透過多條導線與電晶體PM的源極SC電性連接。
綜上所述，本發明的溫度偵測裝置透過設置具有不同溫度敏感度的第一電阻以及第二電阻，來進行環境溫度的感測動作。在當電子裝置產生過溫現象時，溫度偵測裝置可快速的啟動過溫保護機制，並迅速的切斷電子裝置中操作電源的供應路徑，可保護電子裝置中的電路元件而不致發生損毀。
100、300、400、500、810、1010：溫度偵測裝置 1020：打線區 110、310、410、510：差動級電路 111、311、411、511：交叉耦合電晶體元件 120、320、420、520：輸出級電路 210~240：曲線 610、620、710、720、910、920：漂移區 630、740、930：井區 700：積體電路 721、741：碳化矽擴散層 730：絕緣層 731：多晶矽層 800、1000：電子裝置 BUK1、BUK2：基極 CT1、CT2：控制電壓 DE1、DE2：差動端 DG：驅動電壓 DR1、DR2：汲極 GS、GS1、GS2：閘極結構 GT：閘極 M1~M4、MP、MN：電晶體 P1~P5：引腳 PK1、PK2：電位接點 PM：功率電晶體 PP1~PP4、NP1~NP3、931：重摻雜區 PW1、PW2：埋入型井區 R1、R2：電阻 SO1、SO2、SC：源極 VDD：操作電源 VG、VSS：電壓
圖1繪示本發明一實施例的溫度偵測裝置的示意圖。 圖2A繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中，第一電阻以及第二電阻的阻值與溫度變化的關係圖。 圖2B繪示本發明另一實施例中的溫度偵測裝置中，第一電阻以及第二電阻的阻值與溫度變化的關係圖。 圖3繪示本發明另一實施例的溫度偵測裝置的示意圖。 圖4繪示本發明另一實施例的溫度偵測裝置的示意圖。 圖5繪示本發明另一實施例的溫度偵測裝置的示意圖。 圖6繪示本發明實施例中，溫度偵測裝置中的電晶體的佈局結構的示意圖。 圖7A繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中的第一電阻以及第二電阻的結構圖。 圖7B繪示本發明實施例的溫度偵測裝置中的第二電阻的另一實施方式的結構圖。 圖8繪示本發明實施例的電子裝置的示意圖。 圖9繪示本發明實施例的電子裝置中，功率電晶體的結構示意圖。 圖10繪示本發明實施例的電子裝置的構造示意圖。
100：溫度偵測裝置 110：差動級電路 111：交叉耦合電晶體元件 120：輸出級電路 CT1、CT2：控制電壓 DE1、DE2：差動端 DG：驅動電壓 M1~M4：電晶體 R1、R2：電阻 VG、VSS：電壓

Claims (16)

  1. 一種溫度偵測裝置，包括：一差動級電路，具有一第一差動端以及一第二差動端，包括：一交叉耦合電晶體元件，接收一第一電壓，並耦接至該第一差動端與該第二差動端；一第一電阻，耦接在該第一差動端與一第二電壓間，其中該第一電阻為多晶矽電阻；以及一第二電阻，耦接在該第二差動端與該第二電壓間，其中該第二電阻為P型碳化矽擴散電阻或N型碳化矽擴散電阻；以及一輸出級電路，耦接至該第一差動端以及該第二差動端，根據該第一差動端上的一第一控制電壓以及該第二差動端上的一第二控制電壓以產生一驅動電壓。
  2. 如請求項1所述的溫度偵測裝置，其中該交叉耦合電晶體對包括：一第一電晶體，具有第一端接收該第一電壓，該第一電晶體的第二端耦接至該第一差動端，該第一電晶體的控制端耦接至該第二差動端；以及一第二電晶體，具有第一端接收該第一電壓，該第一電晶體的第二端耦接至該第二差動端，該第二電晶體的控制端耦接至該第一差動端。
  3. 如請求項2所述的溫度偵測裝置，其中該輸出級電路包括：一第三電晶體，具有第一端接收該第一電壓，該第三電晶體的控制端耦接至該第一差動端；以及一第四電晶體，具有第一端耦接至該第三電晶體的第二端，該第四電晶體的第二端接收該第二電壓，該第四電晶體的控制端耦接至該第二差動端，其中該第三電晶體以及該第四電晶體為P型電晶體。
  4. 如請求項2所述的溫度偵測裝置，其中該輸出級電路包括：一第三電晶體，具有第一端接收該第一電壓，該第三電晶體的控制端耦接至該第二差動端；以及一第四電晶體，具有第一端耦接至該第三電晶體的第二端，該第四電晶體的第二端接收該第二電壓，該第四電晶體的控制端耦接至該第一差動端，其中該第三電晶體以及該第四電晶體為N型電晶體。
  5. 如請求項2所述的溫度偵測裝置，其中該第一電壓為電源電壓，該第二電壓為參考接地電壓，該第一電晶體以及該第二電晶體皆為P型電晶體。
  6. 如請求項5所述的溫度偵測裝置，其中該第一電晶體以及該第二電晶體的每一者包括：一第一漂移區； 一第二漂移區，設置在該第一漂移區上；一第一重摻雜區，設置在該第二漂移區中；一第二重摻雜區，設置在該第二漂移區中；以及一閘極結構，設置在該第一重摻雜區以及該第二重摻雜區間，用以在該第一重摻雜區以及該第二重摻雜區間形成通道。
  7. 如請求項6所述的溫度偵測裝置，其中該第一電晶體更以及該第二電晶體的每一者包括：一埋入型井區，埋入在該第二漂移區中；以及一第三重摻雜區，設置在該埋入型井區上。
  8. 如請求項2所述的溫度偵測裝置，其中該第一電壓為參考接地電壓，該第二電壓為電源電壓，該第一電晶體以及該第二電晶體皆為N型電晶體。
  9. 如請求項8所述的溫度偵測裝置，其中該第一電晶體以及該第二電晶體的每一者包括：一第一漂移區；一第二漂移區，設置在該第一漂移區上；一井區，設置在該第二漂移區中；一第一重摻雜區，設置在該井區中；一第二重摻雜區，設置在該井區中；以及一閘極結構，設置在該第一重摻雜區以及該第二重摻雜區間，用以在該第一重摻雜區以及該第二重摻雜區間形成通道。
  10. 如請求項9所述的溫度偵測裝置，其中該第一電晶體以及該第二電晶體的每一者更包括：一埋入型井區，埋入在該第二漂移區中。
  11. 如請求項1所述的溫度偵測裝置，其中當該第二電阻為P型碳化矽擴散電阻時，該第二電阻包括：一P型擴散區，設置在一漂移區中。
  12. 如請求項1所述的溫度偵測裝置，其中當該第二電阻為N型碳化矽擴散電阻時，該第二電阻包括：一N型擴散區，設置在一井區中，其中該井區設置在一漂移區中。
  13. 一種電子裝置，具有過溫保護機制，包括：一溫度偵測裝置，包括：一差動級電路，具有一第一差動端以及一第二差動端，包括：一交叉耦合電晶體元件，接收一第一電壓，並耦接至該第一差動端與該第二差動端；一第一電阻，耦接在該第一差動端與一第二電壓間，其中該第一電阻為多晶矽電阻；以及一第二電阻，耦接在該第二差動端與該第二電壓間，其中該第二電阻為P型碳化矽擴散電阻或N型碳化矽擴散電阻；以及 一輸出級電路，耦接至該第一差動端以及該第二差動端，根據該第一差動端上的一第一控制電壓以及該第二差動端上的一第二控制電壓以產生一驅動電壓；以及一功率電晶體，接收一操作電源，並受控於該驅動電壓。
  14. 如請求項13所述的電子裝置，其中該交叉耦合電晶體元件包括：一第一電晶體，具有第一端接收該第一電壓，該第一電晶體的第二端耦接至該第一差動端，該第一電晶體的控制端耦接至該第二差動端；以及一第二電晶體，具有第一端接收該第一電壓，該第一電晶體的第二端耦接至該第二差動端，該第二電晶體的控制端耦接至該第一差動端。
  15. 如請求項13所述的電子裝置，其中該輸出級電路包括：一第三電晶體，具有第一端接收該第一電壓，該第三電晶體的控制端耦接至該第一差動端及該第二差動端的其中之一；以及一第四電晶體，具有第一端耦接至該第三電晶體的第二端，該第四電晶體的第二端接收該第二電壓，該第四電晶體的控制端耦接至該第一差動端及該第二差動端的其中之另一。
  16. 如請求項13所述的電子裝置，其中該第一電壓為電源電壓，該第二電壓為參考接地電壓，該第一電晶體以及該第二電晶體皆為P型電晶體，或者，該第一電壓為參考接地電壓，該 第二電壓為電源電壓，該第一電晶體以及該第二電晶體皆為N型電晶體。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0702455A2 (en) * 1994-09-16 1996-03-20 Fuji Electric Co. Ltd. Overheat protection apparatus for self-turn-off device
US7180211B2 (en) * 2003-09-22 2007-02-20 Micro Technology, Inc. Temperature sensor
JP2007315836A (ja) * 2006-05-24 2007-12-06 Sharp Corp 過熱検知装置
US8458899B2 (en) * 2008-08-15 2013-06-11 Siemens Energy, Inc. Method for manufacturing a circuit for high temperature and high g-force environments
US20140016669A1 (en) * 2011-04-08 2014-01-16 Advanced Micro Devices, Inc. On-chip temperature sensor
CN109580023A (zh) * 2017-09-28 2019-04-05 台湾积体电路制造股份有限公司 以传导线为基底的温度感测元件
US20210359093A1 (en) * 2020-05-15 2021-11-18 Hyundai Mobis Co., Ltd. Power semiconductor device and power semiconductor chip

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5008736A (en) 1989-11-20 1991-04-16 Motorola, Inc. Thermal protection method for a power device
EP0864178A4 (en) * 1995-10-02 2001-10-10 Siliconix Inc TRENCH GATE MOSFET WITH INTEGRAL TEMPERATURE DETECTION DIODE
US6166893A (en) * 1998-12-21 2000-12-26 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor load driver circuit and method therefor
US6160691A (en) * 1998-12-21 2000-12-12 Semiconductor Components Industries, Llc Method of driving a load and semiconductor load driver circuit therefor
JP3808265B2 (ja) * 1999-02-12 2006-08-09 矢崎総業株式会社 電源供給制御装置及び電源供給制御方法
US7524108B2 (en) * 2003-05-20 2009-04-28 Toshiba American Electronic Components, Inc. Thermal sensing circuits using bandgap voltage reference generators without trimming circuitry
EP1691484B1 (en) 2005-02-10 2016-08-17 STMicroelectronics Srl Thermal protection device for an integrated power MOS transistor
US7400545B2 (en) * 2006-08-31 2008-07-15 Freescale Semiconductor, Inc. Storage circuit with efficient sleep mode and method
KR100829779B1 (ko) * 2007-02-23 2008-05-16 삼성전자주식회사 레벨 쉬프팅 회로
US7808294B1 (en) * 2007-10-15 2010-10-05 Netlogic Microsystems, Inc. Level shifter with balanced rise and fall times
US8624637B2 (en) 2012-02-08 2014-01-07 Infineon Technologies Ag Switching control circuit for thermal protection of transistors
JP6953512B2 (ja) 2016-08-08 2021-10-27 パワー・インテグレーションズ・インコーポレーテッド 半導体スイッチングデバイスの高速温度検出のための集積回路
US10128846B2 (en) * 2017-04-03 2018-11-13 Qualcomm Incorporated Apparatus and method for data level shifting with boost assisted inputs for high speed and low voltage applications
US10969809B2 (en) * 2018-08-02 2021-04-06 Microchip Technology Incorporated Dual input LDO voltage regulator
US10833668B2 (en) 2019-03-07 2020-11-10 Analog Devices International Unlimited Company Integrated and distributed over temperature protection for power management switches
CN113615080B (zh) * 2019-04-04 2024-06-18 华为技术有限公司 一种振荡器及设备
US10903790B1 (en) * 2020-05-28 2021-01-26 Nxp B.V. Frequency reference generator
US11615820B1 (en) * 2021-09-30 2023-03-28 Stmicroelectronics S.R.L. Regulator of a sense amplifier
US11923845B1 (en) * 2022-09-09 2024-03-05 Apple Inc. Timing controlled level shifter circuit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0702455A2 (en) * 1994-09-16 1996-03-20 Fuji Electric Co. Ltd. Overheat protection apparatus for self-turn-off device
US7180211B2 (en) * 2003-09-22 2007-02-20 Micro Technology, Inc. Temperature sensor
JP2007315836A (ja) * 2006-05-24 2007-12-06 Sharp Corp 過熱検知装置
US8458899B2 (en) * 2008-08-15 2013-06-11 Siemens Energy, Inc. Method for manufacturing a circuit for high temperature and high g-force environments
US20140016669A1 (en) * 2011-04-08 2014-01-16 Advanced Micro Devices, Inc. On-chip temperature sensor
CN109580023A (zh) * 2017-09-28 2019-04-05 台湾积体电路制造股份有限公司 以传导线为基底的温度感测元件
US20210359093A1 (en) * 2020-05-15 2021-11-18 Hyundai Mobis Co., Ltd. Power semiconductor device and power semiconductor chip

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