JPH011325A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH011325A
JPH011325A JP62-157064A JP15706487A JPH011325A JP H011325 A JPH011325 A JP H011325A JP 15706487 A JP15706487 A JP 15706487A JP H011325 A JPH011325 A JP H011325A
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JP
Japan
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output
terminal
power supply
level
transistor
Prior art date
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JP62-157064A
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JPS641325A (en
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毅則 沖高
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、機器間のインターフェース部分に使用され
る3ステート出力の半導体装置に関するらのである。
〔従来の技術〕
第5図は0M08回路を用いた従来の3ステート出力付
き半導体装置の入力および出力部を示す回路図である。
図において1は入力部を構成するインバータであり、第
1電源である高電位の電源電圧V。0が供給される電源
端子2と第2電源であるGND喘子3との間に直列に1
妄続されたPチャネルMOSトランジスタQ1とNチャ
ネルMOSトランジスタQ2とからなり、この2つのM
OSトランジスタQ、Q2のゲートの共通接続点は人力
保護抵抗4を介してデータ入力端子5に接続されている
。データ入力端子5と電源端子2の問およびデータ入力
端子5とGNDra子3の間にはサージ吸収用の入力保
護ダイオード6.7がそれぞれ接続されている。
一方、上記電源端子2とGND端子3の間には出力部を
構成するPチャネルMOSトランジスタQ3とN−7−
ヤネルMOSトランジスタQ4が直列に接続され、これ
らのMOS l−ランジスタQ3゜Q4の接続点が出力
端子8とされている。9は入力部と出力部の間に設けら
れた内部回路で、インバ〜り1の出力信号と出力イネー
ブル端子10に印加される信号とに基づき出力部の各M
O8l−ランジスタQ、Q4を制御するように構成され
ている。内部回路9の具体的構成の一例を第6図および
第7図に示す。
従来の3ステート出力付き半導体装置の入出力部は上記
のように構成され、出力イネーブル端子10に所定の信
号レベルが印加され出力部がイネーブル状態になると、
データ入力端子5に印加される信号にしたがった信号が
出力端子8に導出される。例えばデータ入力端子5に“
H”レベルの信号が印加されると、インバーターの出力
は゛L″レベルとなり、これを受けて内部回路9からは
出力部のMOSトランジスタQ3.Q4に゛′L″レベ
ルのゲート電圧、がそれぞれ印加され、これによってM
OS I−ランジスタQ3がオン状態、M OS。
トランジスタQ4がオフ状態となり出力端子8に” H
”レベルの信号が出力される。また、逆に、データ入力
端子5に“′L″レベルの信号が印加されると、インバ
ーターの出力は゛H″レベルとなり、これを受けて内部
回路9からは出力部のMOSトランジスタQ、Q4に゛
H″レベルのゲート電圧がそれぞれ印加され、これによ
ってMOSトランジスタQ3がオフ状態、MOSトラン
ジスタ Q4がオン状態となり出力端子8に゛L″レベ
ルの信号が出力される。
一方、出力イネーブル端子10に印加される信号レベル
が反転し出力部がディスエーブル状態になると、内部回
路9からMOSトランジスタQ3には°1H″レベルの
ゲート電圧が、またMOSトランジスタQ4にはL”レ
ベルのゲート電圧がそれぞれ印加され、MOSトランジ
スタQ3゜04はと6にオフ状態となって出力端子8は
高インピーダンス状態となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の3ステート出力付き半導体装置では
、出力部にPチャネルおよびNチャネルMOSトランジ
スタQ3.Q4が用いられているので、第8図にその出
力部を断面図で示すように、出力端子8と電源端子2の
間および出力端子8とGND端子3の間にそれぞれ寄生
ダイオード11゜12が形成されることになる。このた
め、この3ステート出力付き半導体装置の出力端子8に
、第9図に示すように別の電源電圧■。0′が供給され
る電源端子13を有するシステム14の入力端子15が
接続された状態で、3ステート出力付き半導体装置への
電源供給を停止してシステム14だけを動作させる場合
に、システム14の入力端子15が゛H″レベルになる
と寄生ダイオード11を介して電源端子2側に電流が流
れ込み、電源端子2が“H”レベルに持ち上げられて、
3ステート出力付き半導体装置が電源オフにもかかわら
ず、・動作してしまうという問題点があった。
また、上記の3ステート出力付き半導体装置のデータ入
力端子5に、第10図に示すように別の電源電圧V。o
″が供給される電FA端子16を有するシステム17の
出力端子18が接続された状態で、3ステート出力付き
半導体装置への電源供給を停止してシステム17だけを
動作させる場合に6、システム17の出力端子18が゛
H″レベルになると入力保護ダイオード6を介して電源
端子2側に電流が流れ込み、3ステート出力付き半導体
装置が動作してしまうことになる。入力保護ダイオード
6を取り外せば入力側に関してはこの問題は解決するが
、入力静電破壊耐圧が著しく低下して不都合である。
この発明は、このような問題点を解消するためになされ
たもので、接続される別のシステムから高電位電源側へ
の電流の経路を持たない、かつ静電破壊耐圧の高い3ス
テート出力付き半導体装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置は、高電位の第1電源と低電
位の第2電源間に直列接続される2つのトランジスタの
接続点を出力端子とする3ステート出力付き゛r導体装
置であって、前記2つのトランジスタのうち前記第1電
源側に接続されるトランジスタをNPNバイポーラトラ
ンジスタとするとともに、入力端子にドレイン、前記第
2電源にソースおよびゲートが接続されたNチャネルM
OSトランジスタを設けたものである。
〔作用〕
この発明においては、出力部の高電位電源側に接続され
るトランジスタがNPNバイポーラトランジスタである
から、高電位電源と出力端子との間に出力寄生ダイオー
ドは形成されず、また入力端子と高電位電源との間には
入力保護ダイオードを設ける必要はない。このため電源
オフ時に出力端子や入力端子を経て別のシステムから高
電位電源側に電流の流れ込む経路は生じない。また入力
端子に印加されるサージは入力端子と低電位電源との間
に接続されたNチャネルMOSトランジスタの働きによ
り吸収される。
(実施例〕 第1図はこの発明による3ステート出力付き半導体装置
の入力および出力部を示す回路図であり、1〜5.8〜
10.Q  、Q2.Q4は上記従来装置と同一である
。ここでは、従来装置におけるPチャネルMoSトラン
ジスタQ3に代えてNPNバイポーラ1−ランジスタQ
5がMOS t−ランジスタQ4と直列に接続されてい
る。NPNバイポーラトランジスタQ5のコレクタは抵
抗19を介して電源端子2に接続され、NPNバイポー
ラトランジスタQ5のエミッタとMOSトランジスタQ
4との接続点が出力端子8とされている。また内部回路
9の一方の出力端子は、PチャネルMOSトランジスタ
Q6とNチャネルMOSトランジスタQ1とからなるイ
ンバータ20を介してNPNバイポーラトランジスタQ
5のベースに接続されている。
一方、入力部では従来装置におけるサージ吸収用の入力
保護ダイオード6.7が省略され、代ってデータ入力端
子5とGND端子3の間にNチャネルMOSトランジス
タQ8が設けられている。
MOSトランジスタQ8のドレインはデータ入力端子5
に接続され、ソースおよびゲートはGND端子3に接続
されている。
上記のように構成された3ステート出力付き半導体装置
においては、出力イネーブル端子10に所定の信号レベ
ルが印加され出力部がイネーブル状態になると、データ
入力端子5に印加される信号に従った信号が出力端子8
より導出される。例えばデータ入力端子5に“H″レベ
ル信号が印加されると、インバータ1の出力は11 L
”レベルとなり、これを受けて内部回路9からは次段の
インバータ20に“L l?レベルの信号が、また出力
部のMOSトランジスタQ4には“L IIレベルの信
号がそれぞれ印加される。これによってインバータ20
からは“H++レベルの信号が出力され、これをベース
に受けるNPNバイポーラトランジスタQ5がオン状態
となる一方、“L etレベルのゲート電圧を受けるM
OSトランジスタQ4はオフ状態となって、出力端子8
には“H”レベルの信号が出力される。また、逆に、デ
ータ入力端子5に゛L″レベルの信号が印加されると、
インバータ1の出力は“H″レベルなり、これを受けて
内部回路9からは次段のインバータ20に“H″レベル
信号が、また出力部のMOSトランジスタQ4には“H
”レベルの信号がそれぞれ印加される。これによってイ
ンバータ20からは゛L″レベルの信号が出力され、こ
れをベースに受けるNPNバイポーラトランジスタQ5
がオフ状態となる一方、゛トビルーベルのゲート電圧を
受けるMOSトランジスタQ4はオン状態となって、出
力端子8にはL IIレベルの信号が出力される。
一方、出力イネーブル端子10に印加される信号レベル
が反転し出力部がディスエーブル状態になると、内部回
路9から次段のインバータ20に11 日Isレベル、
MOSトランジスタQ4に“L°ルベルの信号がそれぞ
れ印加され、これによってインバータ20からはL”レ
ベルの信号が出力され、これをベースに受けるNPNバ
イポーラトランジスタQ5がオフ状態となるとともに、
′L″レベルのゲート電圧を受けるMOSトランジスタ
Q4もオフ状態となって出力端子8は高インピーダンス
状態となる。
この3ステート出力付き半導体装置では、出力部の高電
位電源側にNPNバイポーラトランジスタQ5が接続さ
れているので、第2図にその出力部を断面図で示すよう
に、NPNバイポーラトランジスタQ5のコレクタ・エ
ミッタ間には奇生ダイオードは形成されない。このため
、−この3ステート出力付き半導体装置の出力端子8に
、第3図に示すように別の電源電圧V。0′が供給され
る電源端子13を有するシステム14の入力端子15が
接続された状態で、3ステート出力付き半導体装置への
電源供給を停止してシステム14だけを動作させる場合
に、システム14の入力端子15が’ l−1”レベル
になっても電源端子2に向けて電流の流れ込む経路がな
いので、このとき電源端子2が“H°ルベルの持ち上げ
られることはなく、したがって電源オフのときに誤って
3ステート出力付き半導体装置が動作するといった不都
合は生じない。
また、この3ステート出力付き半導体装置では、入力部
にNチャネルMOS t−ランジスタQ8が接続されて
おり、第8図のMOSトランジスタQ4と同様にこのM
OS t−ランジスタQ8の形成されている基板領域は
GND端子3に接続されているので、第4図に示すよう
にこのMOS l−ランジスタQ8のドレインとGND
I子3の間に奇生ダイオード21が形成される。そこで
、データ入力端子5に負のサージが加わった場合、デー
タ入力端子5とGNDra子3の間に上記の寄生ダイオ
ード21を介した通電路が生じ、この通電路を通じてサ
ージが吸収される。すなわち、この場合の寄生ダイオー
ド21は従来装置における入力保護ダイオード7と同じ
役割を果たすことになる。一方、データ入力端子5に正
のサージが加わった場合には、MOSトランジスタQ8
のドレイン空乏層がドレイン電圧(サージ電圧)により
拡大してソースの空乏層と重なり、電子がソースがら空
乏層に直接注入されてドレインに帰き出される。したが
って、ドレイン・ソース間に電流が流れサージが吸収さ
れる。すなわら、MOSトランジスタ08自体は従来装
置における入力保護ダイオード6と同様の役割を担って
いる。そして、MOSトランジスタQ8の以上の作用に
より、入力部に高い静電波WI耐圧が与えられることに
なる。
さらに、この場合には、データ入力端子5と電源端子2
の間に入力保護ダイオードを接続しなくてよいので、こ
の3ステート出力付き″f=導体1mのデータ入力端子
5に、第4図に示すように別の電源電圧V。rrが供給
される電源端子16を何するシステム17の出力端子1
8が接続された状態で、3ステート出力付き半導体装置
への電源供給を停止してシステム17だけを動作させる
とき、システム17の出力端子18が11 H11レベ
ルになっても電源端子2に向けて電流の流れ込む経路が
なくなり、電l!A’18子2がH”レベルに持ら上げ
られることはなく、したがって電源オフのときに誤って
3ステート出力付き半導体装置が動作するといった不都
合は生じない。
なお、上記実施例では出力部において低電位電源側に接
続するトランジスタとしてMOSトランジスタQ4が用
いられているが、これに代えてバイポーラトランジスタ
を用いても同様の効果を1qることができる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、出力部の高電位電源
側に接続するトランジスタとしてNPNバイポーラトラ
ンジスタを用いるとともに、入力端子にドレイン、低電
位電源にソースおよびゲートの接続されたNチャネルM
OSトランジスタを設けたので、出力端子と高電位電源
との間に奇生ダイオードが形成されず、また入力端子と
高電位電源との間には入力保護ダイオードを設ける必要
がなく、そのため電源オフの状態で出力部や入力部に接
続される他のシステムを動作させても、そのシステムか
ら出力部や入力部を経て高電位電源側に電流が流入せず
、誤動作を防止できる。また静電破壊耐圧に関しても、
入力端子に接続したNチャネルMOSトランジスタのサ
ージ吸収効果により高い耐圧を(することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による半導体装置の一実施例の回路図
、第2図はその半導体装置の出力部の断面図、第3図は
その半導体装置の出力部に他のシステムを接続した状態
を示す回路図、第4図はその半導体装置の入力部に他の
システムを接続した状態を示す回路図、第5図は従来の
半導体装置を示す回路図、第6図および第7図はその半
導体装置の内部回路の具体例を示す回路図、第8図はそ
の半導体装置の出力部の断面図、第9図はその半導体装
置の出力部に他のシステムを接続した状態を示す回路図
、第10図はその半導体装置の入力部に他のシステムを
接続した状態を示す回路図である。 図において、2は電源端子、3はGND端子、8は出力
端P、Q4.Q8はNチVネルMOSトランジスタ、Q
5はNPNバイポーラトランジスタである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高電位の第1電源と低電位の第2電源間に直列接
    続される2つのトランジスタの接続点を出力端子とする
    3ステート出力部を有する半導体装置において、前記2
    つのトランジスタのうち前記第1電源側に接続されるト
    ランジスタをNPNバイポーラトランジスタとするとと
    もに、入力端子にドレイン、前記第2電源にソースおよ
    びゲートが接続されたNチャネルMOSトランジスタを
    設けたことを特徴とする半導体装置。
  2. (2)前記2つのトランジスタのうち第2電源側に接続
    されたトランジスタがNチャネルMOSトランジスタで
    ある特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
JP62157064A 1987-06-23 1987-06-23 Semiconductor device Pending JPS641325A (en)

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US07/208,227 US5075577A (en) 1987-06-23 1988-06-17 Tristate output circuit with input protection

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