JPH0286319A - 入出力回路 - Google Patents

入出力回路

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JPH0286319A
JPH0286319A JP63238211A JP23821188A JPH0286319A JP H0286319 A JPH0286319 A JP H0286319A JP 63238211 A JP63238211 A JP 63238211A JP 23821188 A JP23821188 A JP 23821188A JP H0286319 A JPH0286319 A JP H0286319A
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output terminal
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mos transistor
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JP63238211A
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Kazuhiko Kakizoe
柿添 和彦
Osamu Matsumoto
修 松本
Isao Abe
安倍 功
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics 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】 〔発明の目的コ (産業上の利用分野) この発明はCMOS型半導体集積回路に内蔵される入出
力回路に係り、特に信号の入出力が行われる入出力端子
に入出力回路内部の°電源電位よりも高い信号電位もし
くは入力出力回路内部の基準電位よりも低い信号電位が
外部j島ら供給される入出力回路に関する。
(従来の技術) CMOS型半導体集積回路等の半導体装置では端子の数
をできるだけ少なくするためめ、一つの端子を信号の入
力と出力とで兼用することがしばしば行われている。
第4図は上記のような信号の入出力を行う入出力端子が
設けられた従来の入出力回路の構成を示す回路図である
。この入出力回路はCMOS型半導体集積回路の周辺回
路に設けられている。図において、内部信号S1及びS
2が共に′H”レベルに設定されている場合、両信号S
L、S2が入力されるNANDゲート11の出力がII
 L II レベル、信号S1と信号S2の反転信号S
2が入力されるNORゲート12の出力もII L 1
1 レベルとなり、PチャネルのMOSトランジスタ1
8がオンし、NチャネルのMOSトランジスタ14はオ
フする。従って、このときは入出力端子15から“H”
レベルの信号が外部に出力される。次に内部信号S1が
“L”レベル、S2がm HIIレベル°に設定されて
いる場合、NANDゲート11の出力が′H”レベル、
NORゲート12の出力が“H″レベルなり、Pチャネ
ルのMOSトランジスタ13がオフし、NチャネルのM
OSトランジスタ14がオンする。このときは入力出力
端子15から“L“レベルの信号が外部に出力される。
さらに内部信号S2が“L”レベルに設定されている場
合、NANDゲート11の出力はH”レベル、NORゲ
ート12の出力は′L”レベルとなり、Pチゝヤネル及
びNチャネルの両トランジスタ13.14は共にオフす
る。従って、このとき入出力端子15は高インピーダン
ス状態になり、外部から信号を入力することが可能にな
る。
このとき、入出力端子15を介して入力された外部信号
は電位検出回路1Bによってその電位レベルが検出され
、集積回路の内部に供給される。この電位検出回路1G
は電源電圧よりも高い信号電圧を検出するためにあり、
例えばインバータ回路を用いる。
第5図は上記従来回路における出力段のPチャネル及び
NチャネルのMOSトラーンジスタ13.14の素子構
造を示す断面図である。例えばPチャネルのMOSトラ
ンジスタ13はN型基板20内に形成された一対のP型
のソース書ドレイン拡散領域21゜22とその間に設け
られたゲート構造23とから構成されており、他方のN
チャネルのMOSトランジスタ14はN型基板20に設
けられたPウェル領域24内に形成された一対のN型の
ソースφドレイン拡散領域25.28とその間に設けら
れたゲート構造27とから構成されている。
ところで、上記入出力端子15に外部から信号を印加す
る場合、その高電位として内部回路の電源電圧VCCと
同じ値の信号が印加される場合には問題ない。ところが
、vccよりも高い電位が印加され、これを電位検出回
路16で検出するような場合、入出力端子15に印加さ
れた高電位により、トランジスタ13のP型のドレイン
拡散領域22とN型基板20との間が順バイアス状態と
なる。このとき、ドレイン拡散領域22からN型基板2
0に向かって電流が流れ、入出力端子15に印加された
高電位が低下する。この結果、電位検出回路16による
高電位の検出が不可能になるばかりでなく、回路が劣化
して破壊に至るという恐れがあった。また、入出力端子
151:Vssよりも低い電位、すなわち負極性の電位
が印加され、これを電位検出回路1Bで検出するような
場合には、Pウェル領域24とN型のドレイン拡散領域
2Bとの間に順バイアスによる電流が発生して入出力端
子15に印加された負極性の低電位が上昇する。
(発明が解決しようゝとする課題) このように従来の入出力回路では入出力端子に電位検出
回路等が接続され、外部からこの回路の電源電圧の範囲
以外の電圧が印加される場合に入力端子に電流が発生し
、最悪の場合には回路破壊に至る、また入出力端′子に
おいて電圧が保持できず、電位検出ができないという問
題があった。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は入出力端子に内部回路の動作電源電圧
の範囲よりも高いもしくは低い電位が外部より印加され
たとき、入出力端子でその電位を保持でき、電位検出回
路1とよって安定に電位を検出することができる入出力
回路を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明の入出力回路はソース・ドレインの一方が第1
の電位に接続された第1導電型の第1のMOSトランジ
スタと、ソース・ドレインの一方が第2の電位に接続さ
れた第2導電型の第2のMOSトランジスタと、上記第
1のMOSトランジスタのソース・ドレインの他方と上
記第2のMOSトランジスタのソース・ドレインの他方
にソース・ドレインのそれぞれが接続された第2導電型
もしくは第1導電型の第3のMOSトランジスタと、こ
の第3のMOSトランジスタのソース・ドレインの一方
と上記第1のMOSトランジスタのソース・ドレインの
他方との接続点もしくは上記第3のMOSトランジスタ
のソース・ドレインの他方と上記第2のMOSトランジ
スタのソース・ドレインの他方との接続点に接続された
信号入出力端子と、上記第1、第2及び第3のMOSト
ランジスタの各トランジスタのゲートに供給する制御信
号を発生する手段と、上記信号入出力端子に接続されこ
の信号入出力端子に供給される信号電位を検出する電位
検出回路とから構成される。
(作用) 第1及び第2のMOSトランジスタが共にオフし、信号
入力端子が高インピーダンス状態に設定される。このと
き上記端子に通常の電源電圧の。
範囲よりも高い信号電位もしくは低い信号電位が印加さ
れた場合、第3のMOSトランジスタの導電型が第1も
しくは第2のMOS)−ランジスタのそれとは逆の導電
型にされているため、第3のMOSトランジスタのソー
ス・ドレインの一方もしくは他方をPN接合の一方とす
るPN接合が逆バイアス状態となり、上記端子に印加さ
れて信号電位はそのまま保持される。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明する
第1図はこの発明の人出力回蕗の一実施例の構成を示す
回路図である。なお、従来回路と対応する箇所は同一符
号を付けて説明する。この実施例回路では図示のように
入出力端子15とPチャネルのMOSトランジスタ13
のドレインとの間にデプレッション型のNチャネルのM
OSトランジスタlのソース・ドレイン間を挿入してい
る。このトランジスタ1のゲートには内部信号S2が供
給されるようになっている。
図において、内部信号S1及びS2が共に′H”レベル
に設定されている場合、両信号Sl、S2が入力される
NANDゲート11の出力が“L“レベル、信号S1と
信号S2の反転信号S2が入力されるNORゲート、1
2の出力も“L”レベルとなり、PチャネルのMOSト
ランジスタ13がオンし、NチャネルのMOSトランジ
スタ14はオフする。
このとき、トランジスタ1はデプレッション型であるた
め、ゲートに信号S2の“H”レベルが供給され、オン
状態になるとソース・ドレイン間には電圧降下は発生し
ない。従って、このときは入出力端子15から“H”レ
ベルの信号が外部に出力される。
次に内部信号S1が“L#レベル、S2がH”レベルに
設定されている場合、NANDゲート11の出力が“H
” レベル、NORゲート12の出力が′H#レベルと
なり、PチャネルのMOSトランジスタ13がオフし、
NチャネルのMOSトランジスタ14がオンする。一方
、ゲートに82の“H”レベルが供給されるトランジス
タ1もオン状態になっているが、このときはトランジス
タ13がオフ、トランジスタ14がオンにより、入力出
力端子15から“L“レベルの信号が外部に出力される
さらに内部信号S2が“L″レベル設定されている場合
、NANDゲート11の出力は“H”レベル、NORゲ
ート12の出力は“L”レベルとなり、Pチャネル及び
Nチャネルの両トランジスタ13、14は共にオフする
。従って、このとき入出力端子15は高インピーダンス
状態になり、外部から信号を入力することが可能になる
。このとき、入出力端子15を介して入力された外部信
号は電位検出回路16によってその電位レベノ1が検出
され、集積回路の内部に供給される。
第2図は上記第1図回路における出力段のPチャネル及
びNチャネルのMOSトランジスタ11゜14及びデプ
レッション型のNチャネルのMOSトランジスタ1の素
子構造を示す断面図である。例えばPチャネルのMOS
トランジスタ18はN型基板20内に形成された一対の
P型のソース争ドレイン拡散領域21.22とその間に
設けられたゲート構造23とから構成されており、他方
のNチャネルのMOSトランジスタ14はN型基板20
に設けられたPウェル領域24内に形成された一対のN
型のソース・ドレイン拡散領域25.28とその間に設
けられたゲート構造27とから構成されている。そして
、デプレッション型のMOSトランジスタ1はN型基板
20に設けられたPウェル領域2内に形成された一対の
N型のソース・ドレイン拡散領域3.4とその間に設け
られたゲート構造5とから構成されている。
前記したように、内部信号S2が“L”レベルに設定さ
れ、入出力端子15に外部からの信号を入力する場合の
回路の動作をこの第2図を用いて説明する。ゲートに8
2の“L”レベルが供給されているとき、入出力端子1
5に高電位として内部回路の電源電圧VCCよりも高い
電位が印加されると、トランジスタ1のゲート・ソース
間電位が負の値になり、トランジスタ1はオフする。し
かも、N型のソース拡散領域3とPウェル領域2との間
のPN接合、N型のドレイン拡散領域2BとPウェル領
域24との間のPN接釡はそれぞれ逆バイアス状態とな
るので入出力端子15とVCCとの間には漏れ電流は発
生しない。従って、入出力端子15で高電位が保持され
、第1図中の電位検出回路1Bで入出力端子15に印加
された高電位が安定に検出される。
このようにすれば、入出力端子15の高電位の漏れ電流
による電位低下を防ぐことができる。また、S2が“H
#レベルでトランジスタ13がオン状態になるときは、
VCCレベルを入出力端子15に伝達しなければならな
い。このとき、デプレッション型のトランジスタ1によ
る電圧降下は発生しないので、入出力端子15にVCC
レベルを確実に伝達することができる。
第3図はこの発明の他の実施例による構成を示す回路図
である。上記第1図の実施例回路では、入出力端子15
とトランジスタ13のドレインとの間にデプレッション
型のNチャネルMOSトランジスタ1を設けることによ
り、入出力端子15に正極性の高電位が印加された際の
電位低下を防止するようにしている。これに対し、この
実施例回路では図示のように入出力端子15とトランジ
スタ14のドレインとの間にデプレッション型のPチャ
ネルMOSトランジスタ6を設けることにより、入出力
端子15に接地電圧VSSよりも低い負極性の電圧が印
加される場合に、その電位の上昇を防止するようにした
ものである。この結果、入出力端子15の低電圧は安定
に保持され、電位検出回路16での検出が可能となる。
さらに通常動作においても前記第1図回路と同様に、ト
ランジスタ14がオンし、入出力端子15に“L”レベ
ルを出力する時、トランジスタ6はデプレッション型で
あるため、そのソース・ドレイン間では電圧降下が発生
しないので、入出力端子15の電位はL”レベルにする
ことができる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、内部回路の動作
電源電圧の範囲よりも高いもしくは低い電位が外部より
印加されたとき、入出力端子でその電位を保持でき、電
位検出回路によって安定に検出できる入出力回路が提供
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による構成を示す回路図、
第2図は第1図回路の一部構成を断面図で示した等価回
路図、第3図はこの発明の他の実施例の構成を示す回路
図、第4図は従来の入出力回路の構成を示す回路図、第
5図は第4図回路の一部構成を断面図で示した等価回路
図である。 1・・・デプレッション型のNチャネルMOSトランジ
スタ、11・・・NANDゲート、12・・・NORゲ
ート、13・・・PチャネルMOSトランジスタ、14
・・・NチャネルMOSトランジスタ、15・・・入出
力端子、1B・・・電位検出回路。 第 図 第 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ソース・ドレインの一方が第1の電位に接続され
    た第1導電型の第1のMOSトランジスタと、ソース・
    ドレインの一方が第2の電位に接続された第2導電型の
    第2のMOSトランジスタと、上記第1のMOSトラン
    ジスタのソース・ドレインの他方と上記第2のMOSト
    ランジスタのソース・ドレインの他方にソース・ドレイ
    ンのそれぞれが接続された第2導電型もしくは第1導電
    型の第3のMOSトランジスタと、 上記第3のMOSトランジスタのソース・ドレインの一
    方と上記第1のMOSトランジスタのソース・ドレイン
    の他方との接続点もしくは上記第3のMOSトランジス
    タのソース・ドレインの他方と上記第2のMOSトラン
    ジスタのソース・ドレインの他方との接続点に接続され
    た信号入出力端子と、 上記第1、第2及び第3のMOSトランジスタの各トラ
    ンジスタのゲートに供給する制御信号を発生する手段と を具備したことを特徴とする入出力回路。
  2. (2)前記第1、第2のトランジスタがエンハンスメン
    ト型のものであり、前記第3のトランジスタがデプレッ
    ション型のものである請求項1記載の入出力回路。
  3. (3)前記信号入出力端子に接続されこの信号入出力端
    子に供給される信号電位を検出する電位検出回路を備え
    た請求項1記載の入出力回路。
JP63238211A 1988-09-22 1988-09-22 入出力回路 Expired - Lifetime JPH0752833B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0736583A (ja) * 1993-07-23 1995-02-07 Nec Corp バス接続システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0736583A (ja) * 1993-07-23 1995-02-07 Nec Corp バス接続システム

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