括直接在半导体设备的半导体衬底 中感测半导体设备温度。直接在半导体衬底中感测半导体设备温度可以使得能够通过减小 温度测量的位置与半导体设备之间的热阻来实现更精确的温度测量。另外的优点可以包括 通过使用单个感测晶体管用于感测电流和温度来减小测量传感器的数目以及通过使用单 个ADC用于温度和电流测量来减小附加测量电路。
[0091] 虽然已经参考说明性实施例描述了本发明，然而本描述并非意在要在限制意义上 被理解。本领域技术人员在参考描述时可以很清楚说明性实施例以及本发明的其他实施例 的各种修改和组合。因此，其意在所附权利要求包括任何这样的修改或实施例。
【主权项】
1. 一种操作测量电路的方法，所述方法包括： 在第一模式期间沿着第一方向向感测晶体管的本体二极管中注入测量电流，其中 所述感测晶体管具有第一传导沟道并且被集成在具有负载晶体管的半导体本体中，所 述负载晶体管具有第二传导沟道，以及 所述第一传导沟道和所述第二传导沟道被耦合到输入节点； 在向所述本体二极管中注入所述测量电流时，测量跨所述感测晶体管的第一电压；以 及 基于所述第一电压确定所述感测晶体管的温度。2. 根据权利要求1所述的方法，还包括在第二模式期间偏置所述感测晶体管以沿着第 二方向通过所述第一传导沟道传导电流，其中沿着与所述第二方向相反的所述第一方向注 入所述测量电流。3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述感测晶体管包括被耦合到开关控制输入的第 一控制端子，并且所述负载晶体管包括被耦合到所述开关控制输入的第二控制端子。4. 根据权利要求2所述的方法，还包括： 在所述第二模式期间向所述第一传导沟道提供偏置电流，其中所述第一传导沟道被耦 合到感测节点，并且所述第二传导沟道被耦合到输出节点； 在所述第二模式期间测量在所述感测节点与所述输出节点之间的第二电压；以及 基于所述第二电压确定在所述第二传导沟道中流动的电流。5. 根据权利要求2所述的方法，其中： 注入所述测量电流包括在所述第一模式期间向所述感测晶体管的所述本体二极管中 注入多个测量电流，其中沿着所述第一方向注入所述多个测量电流； 测量所述第一电压包括在注入所述多个测量电流时测量跨所述感测晶体管的多个电 压；以及 确定所述晶体管的所述温度包括基于所述多个电压确定所述晶体管的所述温度。6. 根据权利要求5所述的方法，其中基于所述多个电压确定所述晶体管的所述温度包 括： 通过浮动电压测量电路提供所述多个电压到控制器；以及 基于所述多个电压的电压差计算所述温度。7. -种测量电路，包括： 第一电路，被配置成被耦合到晶体管，所述第一电路被配置成偏置所述晶体管以沿着 第一方向通过第一传导沟道传导电流； 可控电流源，被配置成被耦合到所述晶体管，所述可控电流源被配置成向所述晶体管 的本体二极管中注入第一测量电流，其中沿着与所述第一方向相反的第二方向注入所述第 一测量电流；以及 温度测量电路，被配置成被耦合到所述晶体管，所述温度测量电路被配置成： 在注入所述第一测量电流时测量跨所述晶体管的第一电压，以及 基于所述第一电压确定所述晶体管的温度。8. 根据权利要求7所述的测量电路，其中： 所述可控电流源还被配置成向所述晶体管中注入第二测量电流以沿着所述第二方向 通过所述本体二极管传导电流；以及 所述温度测量电路还被配置成在所述第二测量电流被施加时测量跨所述晶体管的第 二电压并且基于所述第一电压和所述第二电压确定所述晶体管的所述温度。9. 根据权利要求8所述的测量电路，其中所述第二测量电流是所述第一测量电流的倍 数。10. 根据权利要求7所述的测量电路，其中： 所述可控电流源还被配置成向所述晶体管中注入多个测量电流以沿着所述第二方向 通过所述本体二极管传导电流；以及 所述温度测量电路还被配置成在所述多个测量电流被施加时测量跨所述晶体管的多 个电压并且基于所述第一电压和所述多个电压确定所述晶体管的所述温度。11. 根据权利要求10所述的测量电路，其中： 所述晶体管包括感测晶体管，所述感测晶体管具有被耦合到输入节点的第一传导端 子、第二传导端子以及被耦合到开关控制输入的控制端子； 所述感测晶体管被配置成被耦合到负载晶体管，所述负载晶体管具有被耦合到所述输 入节点的第一传导端子、第二传导端子以及被耦合到所述开关控制输入的控制端子；以及 所述感测晶体管和所述负载晶体管被集成在相同的半导体衬底中。12. 根据权利要求11所述的测量电路，还包括电流测量电路，所述电流测量电路被配 置成被耦合到所述感测晶体管的所述第二传导端子并且被配置成被耦合到所述负载晶体 管的所述第二传导端子，其中所述电流测量电路被配置成基于在所述负载晶体管的所述第 二传导端子与所述感测晶体管的所述第二传导端子之间的电压差来确定所述负载晶体管 中的所述电流。13. 根据权利要求12所述的测量电路，还包括所述感测晶体管和所述负载晶体管。14. 根据权利要求13所述的测量电路，其中所述第一电路包括控制电路，所述控制电 路被配置成： 在温度测量模式期间，激活所述可控电流源以向所述感测晶体管的所述第二传导端子 中注入所述第一测量电流并且解激活所述电流测量；以及 在电流测量模式期间，激活所述电流测量电路以偏置所述感测晶体管来通过所述第一 传导沟道传导电流并且解激活所述可控电流源。15. 根据权利要求14所述的测量电路，其中所述控制电路被耦合到所述开关控制输入 并且被配置成使能和禁用所述负载晶体管和所述感测晶体管，使得所述负载晶体管向负载 供给负载电流并且所述感测晶体管生成与所述负载晶体管中的所述电流成比例的感测电 流。16. 根据权利要求15所述的测量电路，其中所述控制电路包括被耦合到所述温度测量 电路和所述电流测量电路的微控制器，并且其中所述微控制器被配置成执行确定所述感测 晶体管的所述温度和确定所述负载晶体管中的所述电流的步骤。17. 根据权利要求10所述的测量电路，其中所述晶体管包括被耦合在输入节点与输出 节点之间并且被配置成向所述输出节点传导负载电流的负载晶体管。18. -种测量电路，被配置成被耦合到传导设备，所述传导设备包括在输入端子与感 测端子之间的感测路径以及在所述输入端子与输出端子之间的负载路径，所述测量电路包 括： 可控电流源，被配置成在第一模式期间向所述感测路径中注入温度测量电流以沿着第 一方向传导所述温度测量电流； 温度测量电路，被配置成在所述第一模式中测量在所述输入端子与所述感测端子之间 的第一电压并且基于所述第一电压生成与所述传导设备的温度成比例的温度信号；以及 电流测量电路，被配置成： 在第二模式期间偏置所述感测路径以沿着第二方向传导感测电流，所述第二方向与所 述第一方向相反， 测量在所述感测端子与所述输出端子之间的第二电压，以及 基于所述第二电压确定所述负载路径中的负载电流。19. 根据权利要求18所述的测量电路，还包括所述传导设备，其中所述传导设备包括： 负载晶体管，具有被耦合到所述输入端子的第一传导端子、被耦合到所述输出端子的 第二传导端子以及被耦合到开关控制输入的控制端子；以及 感测晶体管，具有被耦合到所述输入端子的第一传导端子、被耦合到所述感测端子的 第二传导端子以及被耦合到所述开关控制输入的控制端子。20. 根据权利要求18所述的测量电路，其中所述电流测量电路包括： 开关，具有第一端子和被耦合到所述感测端子的第二端子； 偏置电流源，被耦合到所述第一端子并且被配置成供给所述感测电流，其中所述开关 被配置成在所述第一模式中被打开并且在所述第二模式中被关闭； 运算放大器，具有被耦合到所述第一端子的第一输入、被耦合到所述输出端子的第二 输入、以及运算放大器输出；以及 测量电流源，被所述运算放大器输出控制并且被配置成生成与所述负载路径中的所述 负载电流成比例的比例测量电流。21. 根据权利要求20所述的测量电路，还包括： 模数转换器，包括被耦合到所述温度测量电路并且被配置成接收所述温度信号的模拟 输入以及被配置成提供经转换的数字温度信号的数字输出；以及 控制器，被耦合到所述数字输出并且被配置成基于所述经转换的数字温度信号计算所 述传导设备的所述温度。22. 根据权利要求21所述的测量电路，还包括： 跨阻抗放大器，被耦合到所述测量电流源并且被配置成在电流输入处接收所述比例测 量电流并且在电压输出处提供电流测量信号；以及 多路复用器，被耦合在所述跨阻抗放大器的所述电压输出与所述模数转换器之间并且 被耦合在所述温度测量电路与所述模数转换器之间，其中所述多路复用器被配置成将所述 跨阻抗放大器或者所述温度测量电路耦合到所述模数转换器，并且其中所述控制器还被配 置成基于所述电流测量信号计算所述负载路径中的所述负载电流。23. 根据权利要求20所述的测量电路，还包括： 第一模数转换器，包括被耦合到所述温度测量电路并且被配置成接收所述温度信号的 第一模拟输入以及被配置成提供经转换的数字温度信号的第一数字输出； 第二模数转换器，包括被耦合到所述测量电流源并且被配置成接收所述比例测量电流 的第二模拟输入以及被配置成提供经转换的数字电流测量信号的第二数字输出；以及 控制器，被耦合到所述第一数字输出和所述第二数字输出并且被配置成： 基于所述经转换的数字温度信号计算所述传导设备的所述温度，以及 基于所述经转换的数字电流测量信号计算所述负载路径中的所述负载电流。24. 根据权利要求18所述的测量电路，其中所述可控电流源包括通过选择信号被单独 地选择的多个电流源。25. -种测量电路，包括： 可控电流源，被配置成被耦合到被集成在具有负载晶体管的半导体本体中的第一感测 晶体管，所述可控电流源被配置成向所述晶体管的本体二极管中注入第一测量电流；以及 温度测量电路，被配置成被耦合到所述晶体管，所述温度测量电路被配置成： 在注入所述第一测量电流时测量跨所述晶体管的第一电压，以及 基于所述第一电压确定所述晶体管的温度。26. 根据权利要求25所述的测量电路，其中： 所述可控电流源还被配置成向所述第一感测晶体管中注入第二测量电流以通过所述 本体二极管传导电流；以及 所述温度测量电路还被配置成在所述第二测量电流被施加时测量跨所述第一感测晶 体管的第二电压，并且基于所述第一电压和所述第二电压确定所述感测晶体管的所述温 度。27. 根据权利要求25所述的测量电路，还包括被配置成被耦合到被集成在具有所述负 载晶体管的所述半导体本体中的第二感测晶体管的电流测量电路，其中所述电流测量电路 被配置成基于在所述负载晶体管的输出与所述第二感测晶体管的输出之间的电压差来确 定所述负载晶体管中的所述电流。28. 根据权利要求25所述的测量电路，还包括所述第一感测晶体管和所述负载晶体 管，其中所述负载晶体管具有比所述第一感测晶体管的宽度大1000倍以上的宽度。
【专利摘要】本发明的各实施方式总体上涉及用于温度感测的系统和方法。具体地，根据一种实施例，一种操作测量电路的方法包括：在第一模式期间偏置感测晶体管以沿着第一方向通过第一传导沟道传导电流；在第二模式期间向感测晶体管的本体二极管中注入测量电流；在注入测量电流时测量跨感测晶体管的第一电压；以及基于第一电压确定感测晶体管的温度。在注入测量电流时，沿着与第一方向相反的第二方向注入测量电流。感测晶体管被集成在具有负载晶体管的半导体本体中，负载晶体管具有第二传导沟道，并且第一传导沟道和第二传导沟道被耦合到输入节点。
【IPC分类】G01K7/01, G01R31/26
【公开号】CN105572557
【申请号】CN201510707459
【发明人】W·福特纳
【申请人】英飞凌科技奥地利有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年10月27日
【公告号】DE102015118345A1, US20160116345