一种温度测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种温度测量装置，在芯片上设置有两个区域，第二区域用于放置温感器件组，第一区域用于放置其他的器件，温感器件组中的温感器件是以逐渐远离第一区域的方式排布的，在测量温度时，获得某一时刻时温感器件组中的各温感器件的电参数，该电参数为温度敏感的电参数，通过电参数与温度之间的关系，可以获得该电参数对应的测量温度值，该测量温度值体现了各温感器件所在位置的温度，由于温感器件组中的各温感器件是以逐渐远离第一区域的方式排布的，越是远离第一区域的温感器件受芯片自身温度的影响越小，越是接近于芯片所在环境的温度，通过逼近算法，获得的逼近温度，即为不受芯片自身温度影响的环境温度。

A temperature measuring device

【技术实现步骤摘要】
一种温度测量装置
本专利技术涉及温度测量领域，尤其涉及一种温度测量装置。
技术介绍
半导体器件的温度测量装置，是利用半导体PN结实现温度测量，其原理是利用半导体PN结的结电压随温度单调变化，进而通过测量结电压来获得温度值。而随着集成电路技术以及物联网技术的不断发展，对温度测量也提出了更高的要求，希望能在应用芯片中同时集成温度测量功能，也就是说，在一个芯片中同时集成应用系统以及温度测量装置，例如在MCU芯片中集成温度测量装置，这样，可以达到节省空间、能耗和成本等目的。为了便于描述，在本申请中，将这种集成于其他应用芯片中的温度测量装置记做在片温度测量装置。然而，参考图1所示，为在片温度测量装置TS的结构示意图，温度测量装置Z设置在芯片C中，在实际应用中，芯片C被封装于封装体P中，由于芯片C工作时本身也会发热，使得芯片C自身存在温度T1，芯片C所处的环境温度为T2，当需要测量芯片C所处的环境温度时，由于热传导的存在，通过在片温度测量装置获得的温度值为TTS，该温度值TTS为介于芯片自身温度T1和实际环境温度T2之间的温度值。这样，在片温度测量装置测量的环境温度值并不能精确的反应实际环境温度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种温度测量装置。提高在片温度测量装置对环境温度测量的精度。为实现上述目的，本专利技术有如下技术方案：一种温度测量装置，所述温度测量装置设置于芯片中，所述芯片具有第一区域和第二区域，所述装置包括：驱动单元、第一温感器件、温感器件组、第三温感器件和处理单元，所述温感器件组中包括多个第二温感器件；所述第一区域用于设置所述温感器件组之外的其他器件，所述第二区域仅用于设置所述温感器件组，所述温感器件组中的各第二温感器件以逐渐远离所述第一区域的方式排布；所述驱动单元用于分别为所述第一温感器件、第三温感器件以及所述温感器件组中的各第二温感器件提供驱动偏置，在所述驱动偏置下，随着温度的变化所述第一温感器件、第三温感器件以及所述温感器件组中的各第二温感器件具有可变的电参数；所述处理单元，用于获得所述驱动偏置下所述第一温感器件和所述第三温感器件的电参数，并将所述第三温感器件的电参数与所述第一温感器件的电参数进行差分放大，以获得第一放大电参数，并根据所述第一放大电参数，获得所述第一、三温感器件所在位置处的第一测量温度值，所述第一测量温度值为芯片的在片测量温度；以及还用于获得所述驱动偏置下所述温感器件组中的各第二温感器件的电参数，并以所述驱动偏置下的所述第一温感器件的电参数为参考输入，获得所述温感器件组中的各第二温感器件的电参数相对于所述第一温感器件的电参数进行差分放大后的与所述温感器件组中的各第二温感器件对应的各第二放大电参数，并根据所述各第二放大电参数，获得所述温感器件组中的各第二温感器件所在位置处的各第二测量温度值，并通过第一测量温度值和获得的所述的各第二测量温度值进行计算，以获得所述芯片的环境测量温度。可选地，所述第一、三温感器件设置于所述第一区域且相邻排布，所述第一温感器件的尺寸小于所述第三温感器件的尺寸。可选地，所述第一温感器件和所述第二温感器件、第三温感器件为双极晶体管或二极管或其它场效应晶体管。可选地，所述第一温感器件和所述温感器件组中各第二温感器件、所述第三温感器件为双极晶体管，所述第一温感器件和所述第三温感器件具有不同的发射极面积；所述各第二温感器件具有相同的发射极面积，且所述各第二温感器件的发射极面积等于所述第一温感器件的发射极面积。可选地，所述驱动单元为电流源单元，所述电流源单元分别为所述第一温感器件、第三温感器件以及所述各第二温感器件提供相同的偏置电流；所述电参数为结电压。可选地，所述电流源单元为镜像电流源，由各镜像电流分别为所述第一温感器件、第三温感器件以及所述各第二温感器件提供相同的偏置电流。可选地，所述第二区域为一个或多个，所述第二区域位于所述第一区域的侧向区域，且所述各第二温感器件沿远离所述侧向区域延伸方向排布；或者，所述第二区域位于所述第一区域的对角区域，且所述各第二温感器件沿远离所述对角区域延伸方向排布。可选地，所述温感器件组中的各第二双极晶体管等间距设置或按照设定的间距设置。可选地，所述处理单元包括多路选择器单元、放大器单元、模数转换单元以及控制单元，其中，所述多路选择器单元，用于根据控制单元的通路选择信号，分别输出所述偏置电流下第三温感器件以及所述各第二温感器件的结电压；放大器单元，用于以所述偏置电流下所述第一温感器件的结电压为参考电压，与所述第三温感器件的结电压进行差分放大，以获得第一放大结电压；以及与所述各第二温感器件的结电压进行差分放大，以获得对应的各第二放大结电压；模数转换单元，用于将所述第一放大结电压和所述各第二放大结电压分别转换为第一电压量化值、各第二电压量化值；控制单元，用于通过所述第一电压量化值，获得所述第一、三温感器件所在位置处的第一测量温度值；以及通过所述各第二电压量化值，获得所述各第二温感器件所在位置处的各第二测量温度值，并通过所述第一测量温度值和获得的各第二测量温度值进行计算，以获得所述芯片的环境测量温度。可选地，所述控制单元还用于向所述放大器单元输出增益控制信号，所述放大器单元根据所述增益控制信号，调整放大器单元的增益。本专利技术实施例提供的温度测量装置，在芯片上设置有两个区域，第二区域用于放置温感器件组，第一区域用于放置其他的器件，温感器件组中的温感器件是以逐渐远离第一区域的方式排布的，在测量温度时，获得某一时刻时温感器件组中的各温感器件的电参数，该电参数为温度敏感的电参数，通过电参数与温度之间的关系，可以获得该电参数对应的测量温度值，该测量温度值体现了各温感器件所在位置的温度，由于温感器件组中的各温感器件是以逐渐远离第一区域的方式排布的，越是远离第一区域的温感器件受芯片自身温度的影响越小，越是接近于芯片所在环境的温度，通过逼近算法，获得的逼近温度，即为不受芯片自身温度影响的环境温度。通过该温度测量装置，实现在片温度测量装置对环境温度的测量，且测量结果不受芯片自身温度的影响，有效提高环境温度测量的精度，同时，提高芯片集成度，降低系统实现成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了在片温度测量装置的结构示意图；图2示出了根据本专利技术实施例的温度测量装置的电路结构示意图；图3示出了根据本专利技术实施例的温度测量装置所在芯片的布局结构示意图；图4示出了根据本专利技术实施例的温度测量装置的处理单元的结构示意图；图5示出了根据本专利技术实施例的温度测量装置中温感器件组中器件所在位置温度的分布特性示意图；图6示出了根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度测量装置，其特征在于，所述温度测量装置设置于芯片中，所述芯片具有第一区域和第二区域，所述装置包括：驱动单元、第一温感器件、温感器件组、第三温感器件和处理单元，所述温感器件组中包括多个第二温感器件；/n所述第一区域用于设置所述温感器件组之外的其他器件，所述第二区域仅用于设置所述温感器件组，所述温感器件组中的各第二温感器件以逐渐远离所述第一区域的方式排布；/n所述驱动单元用于分别为所述第一温感器件、第三温感器件以及所述温感器件组中的各第二温感器件提供驱动偏置，在所述驱动偏置下，随着温度的变化所述第一温感器件、第三温感器件以及所述温感器件组中的各第二温感器件具有可变的电参数；/n所述处理单元，用于获得所述驱动偏置下所述第一温感器件和所述第三温感器件的电参数，并将所述第三温感器件的电参数与所述第一温感器件的电参数进行差分放大，以获得第一放大电参数，并根据所述第一放大电参数，获得所述第一、三温感器件所在位置处的第一测量温度值，所述第一测量温度值为芯片的在片测量温度；以及/n还用于获得所述驱动偏置下所述温感器件组中的各第二温感器件的电参数，并以所述驱动偏置下的所述第一温感器件的电参数为参考输入，获得所述温感器件组中的各第二温感器件的电参数相对于所述第一温感器件的电参数进行差分放大后的与所述温感器件组中的各第二温感器件对应的各第二放大电参数，并根据所述各第二放大电参数，获得所述温感器件组中的各第二温感器件所在位置处的各第二测量温度值，并通过第一测量温度值和获得的所述的各第二测量温度值进行计算，以获得所述芯片的环境测量温度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种温度测量装置，其特征在于，所述温度测量装置设置于芯片中，所述芯片具有第一区域和第二区域，所述装置包括：驱动单元、第一温感器件、温感器件组、第三温感器件和处理单元，所述温感器件组中包括多个第二温感器件；
所述第一区域用于设置所述温感器件组之外的其他器件，所述第二区域仅用于设置所述温感器件组，所述温感器件组中的各第二温感器件以逐渐远离所述第一区域的方式排布；
所述驱动单元用于分别为所述第一温感器件、第三温感器件以及所述温感器件组中的各第二温感器件提供驱动偏置，在所述驱动偏置下，随着温度的变化所述第一温感器件、第三温感器件以及所述温感器件组中的各第二温感器件具有可变的电参数；
所述处理单元，用于获得所述驱动偏置下所述第一温感器件和所述第三温感器件的电参数，并将所述第三温感器件的电参数与所述第一温感器件的电参数进行差分放大，以获得第一放大电参数，并根据所述第一放大电参数，获得所述第一、三温感器件所在位置处的第一测量温度值，所述第一测量温度值为芯片的在片测量温度；以及
还用于获得所述驱动偏置下所述温感器件组中的各第二温感器件的电参数，并以所述驱动偏置下的所述第一温感器件的电参数为参考输入，获得所述温感器件组中的各第二温感器件的电参数相对于所述第一温感器件的电参数进行差分放大后的与所述温感器件组中的各第二温感器件对应的各第二放大电参数，并根据所述各第二放大电参数，获得所述温感器件组中的各第二温感器件所在位置处的各第二测量温度值，并通过第一测量温度值和获得的所述的各第二测量温度值进行计算，以获得所述芯片的环境测量温度。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一、三温感器件设置于所述第一区域且相邻排布，所述第一温感器件的尺寸小于所述第三温感器件的尺寸。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一温感器件和所述第二温感器件、第三温感器件为双极晶体管或二极管或其它场效应晶体管。


4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一温感器件和所述温感器件组中各第二温感器件、所述第三温感器件为双极晶体管，所述第一温感器件和所述第三温感器件具有不同的发射极面积；所述各第二温感器件具有相同的发射极面积，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海永，陈岚，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11