JPS6068718A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPS6068718A
JPS6068718A JP59110725A JP11072584A JPS6068718A JP S6068718 A JPS6068718 A JP S6068718A JP 59110725 A JP59110725 A JP 59110725A JP 11072584 A JP11072584 A JP 11072584A JP S6068718 A JPS6068718 A JP S6068718A
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JP
Japan
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circuit
signal
channel
transistor
chip
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JP59110725A
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English (en)
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Osamu Minato
湊 修
Toshiaki Masuhara
増原 利明
Toshio Sasaki
敏夫 佐々木
Seiji Kubo
征治 久保
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/09425Multistate logic
    • H03K19/09429Multistate logic one of the states being the high impedance or floating state
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09448Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(以下、
MOS−F’BTと略す)を基本としてバイポーラ・ト
ランジスタをさらに組み合わせた、従来より高速な半導
体集積回路に関するものである。
〔発明の背景〕
従来、エンハンスメント形PチャンネルMO8−FET
とエンハンスメン)形N−1−ヤンネルMO8−FET
を同一チップに同時に集積したO−MOS(Oompl
ementary−MOS )回路においては、第1図
に示すような駆動回路が用いられる。同図で、。
1は入力端子、2は負荷容量3を伴なう出力端子、4は
電源端子、PIはPチャンネルMO5−FET。
N1はNチャンネルMO8−FET、VDDは正電源電
圧である。この(Pi、Nl)で構成されるC!−MO
8llK動回路の欠点は、負荷容量3が大きく、これを
高速で充電する場合にPlの寸法(例えばチャンネル幅
W)を大きくしなければならないことである。したがっ
て、この駆動回路の占有面積が大きくなり、集積度の点
で大きな損失となる。
そこで、本願発明者等は、特願昭52−1490号にお
いて、第2図に示す改良された駆動回路を提供した。同
図において、P2はn形半導体装置に形成したp形高濃
度不純物層をドレイン、ソースとするPチャンネルMO
8−FET、N2、N3は基板表面に設けたp形不純物
層のウェル内に形成したn形高濃度不純物層をドレイン
、ソースとするNチャンネルMO8−FET、Blは基
板表面領域に設けたp形不純物層をベースとし、該基板
をコレクタとし、p形不純物層ベース内に設けたn形高
濃度不純物層をエミッタとするプレーナ形バイポーラ、
トランジスタである。同図において特徴的なことは、上
記バイポーラ・トランジスタを同一チップ上に集積し、
第2図で示した結線で駆動回路を構成することにあシ、
入力端子1が接地電位にある時、N2、N3は遮断され
、B2は導通状態で電源端子4から81のベースに電流
が流れてB1が導通状態になるため、出力端子2は高電
位となる。
又、入力端子1が高電位にある時、B2は遮断されてB
1も遮断され、N2が導通状態になるため、出力端子は
接地電位となる。1が高電位から接地電位に遷移する際
には、4からB1を介して大電流が流れ、大きな負荷3
を高速に充電することができる。
なお、トランジスタP2はトランジスタB1のベースと
コレクタで形成される接合容量を充電するに足る駆動能
力を備えていればよい。結果としてB2の寸法は小さく
なり、駆動回路の占有面積が低減される。また、B1の
エミッタとなるn形の高濃度不純物層の拡散深さを、通
常のNチャンネルMO8−FETのソース、ドレインと
なるn形高濃度不純物層の拡散深さよシも深くして、バ
イポーラ・トランジスタのベース幅を小さくすることが
できる。この場合バイポーラ・トランジスタB1は、そ
のベース幅が小さくなhFEが大きくなるため、本駆動
回路の高速化にさらに大きく寄与する。
NチャンネルMO8−FET、N3は入力端子1の電位
が接地電位から高電位への遷移時にバイポーラ・トラン
ジスタB1のベースの電位を急激にN3を介して接地電
位に下げるだめのものであシ、高速化、低消費電力の点
で有利になる。
第3図は、第2図の駆動回路の変形例の回路結線図であ
る。B3なるPチャンネルMO8−FETは、入力端子
1の電位が接地電位にある時、出力端子2の電位を電源
電圧vDDまで引き上げることができ、出力端子2に接
続される次段の回路の動作性能を向上させる。
以上の第2図、第3図に示す駆動回路によって占有面積
が小さく高速性能を有する駆動回路を提供できる。しか
しながら、上記の駆動回路の欠点は、出力バッファ回路
等として用いる場合、いわゆる論理”0”、”1′、“
フロート”の三値をとるトライ・ステート又はスリー・
ステート(three 5tate)形として使用でき
ないことである。
すなわち、限定されたワード構成のICメモリを多数用
いて、大容量化する場合、実装スペースや価格の点で各
ICメモリからの読出し情報の0几をとる必要があるが
、ただ出力端子を電線で接続するだけでO几機能が実現
できるいわゆるワイアドOR,が構成できるには、各メ
モ1.I I Oのデータ出力回路が、上記トライ・ス
テートと呼ばれる方式で構成されなければならない。つ
まりチップ・イネーブル信号によって選択されたICメ
モリ・チップだけがデータ・ノくスと接続、その他のも
のはデータ・バスと切シ放され、フロート(Float
)もしくは高インピーダy 7. (Hi ghImp
edance )状態にならなければならない。
更にトライステート形駆動回路の一例を写しだものとし
て、 ROA−0087MO8−Lntegrated Oi
rcuitsManual 1972 、 Techn
ical 5eries OMS −271、P、20
9があシ、 出力にバイポーラトランジスタを用いた例としては、特
公昭50−40977号公報が存在する。
〔発明の目的〕
本発明は、出力端子(又は出力ピン)に大きな負荷を半
なっても高速で出力信号の確定するトライ・ステート形
の駆動回路を提供することを目的とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する0 第4図は本発明の第1の実施例を示す図である。
8.9よ)成る出力インバータ回路の前段に5.6の0
−Mo8で構成した回路を設け、端子4゜へ印加される
チップ・イネーブル信号丁「と入力信号とに対するNO
R回路を形成している。これによシC8がHighレベ
ル(・1・すなわチ(51,52)、(61,62)の
各0−Mo8回路(7)しきい値以上の正電圧、例えば
電源電圧VDDレベルの電圧)のときは、Pチャンネル
MO8)ランジスタ51,61はオフ状態で、Nチャン
ネルMOSトランジスタ52.62はオン状態であシ、
バイポーラ・トランジスタ8のベース81およびNチャ
ンネルMOSトランジスタ9のゲート91は常に接地電
位に設定され、トランジスタ8.9は常にカット・オフ
状態となって出力端子2はフロートの状態となる。また
、O8がLowレベル(”0″すなわち(51,52)
、(61,62)の各0−Mo8回路のしきい値電圧よ
シ低電圧、例えば接地電位又は0電圧)のときは、トラ
ンジスタ51.61はオン状態であシ、トランジスタ5
2.62はオフ状態であシ、回路は入力信号例えば端子
1の信号に応じた出力をする。すなわち、入力端子lの
信号が”0”低レベル信号、すなわち(53,54)、
(63,64)の各0−M08回路のしきい電圧よシ低
電圧、例えば接地電位または0ボ四・ト)の時出力端子
2には”1”信号(高レベルすなわち電源電圧VDD)
が現われる。
又、入力端子信号が“1”(高レベルすなわち(53,
54)(63,64)の各0−Mo8回路のしきい値以
上の正電圧信号、例えばvDDレベル)の時出力端子2
には“0“(低レベル、すなわち接地電圧または0電圧
)の信号が現われる。
以上の様にして、第4図の回路は高速動作を維持しなが
ら出力端子が三値をとシ得るよマうにできる。しかも回
路の占有面積をできるだけ小さく保っている。
なお、第4図において、7はPチャンネルMOSトラン
ジスタ71、NチャンネルMO’Sトランジスタ72に
よって構成される0−Mo Sインバータである。さら
に第4図において、PチャンネルMO8)ランジスタ5
3,63は第2図の回路のトランジスタP2に、Nチャ
ンネルトランジスタ54は第2図の回路のトランジスタ
N3にそれぞれに対応するものである。
一方、出力端子2にさらに大きな負荷を伴ない、高速で
駆動する必要がある場合、必然的に5.60回路におい
て縦属接続されたPチャンネルMO8−FET51.5
3あるいは61.63の形状(例えばチャンネル幅)を
大きくしなければならず、回路自体の占有面積が大きく
なる。第5図は、8.9の出力インバータ回路と12.
13の論理回路の間に、】0.11なる0−MOSイン
バータ回路をバッファとして設けたもので、これにより
、占有面積の小さい、高速で駆動しえるトライ・ステー
暑・形の出力バッファ回路をえることができる。
第5図の回路において、71.101.111.121
、】31.123.133はエンノ1ンスメント形Pチ
ャンネルMO8−FET、72.102.112.12
2.132.124.134はエンハンスメント形Nチ
ャンネルMO8−FETであり、(71,72)、(1
01,102)、(111,112)、(121,12
2)、(123、工24)、(131,132)、(1
33,134)の各C−MO8回路を構成している。こ
れにより、チップ・イネーブル信号O8が高レベル(C
8と同じ)の時トランジスタ121,131はオフ状態
、122.132はオン状態となり、入力信号はトラン
ジスタ8のベース81へは2組の0−MOSインバータ
(123,124)、(101,102)を通して伝達
され、トランジスタ9のゲート91へは3組の(、−M
OSインバータ(71,72)、(133,134)、
(101,102)を通して伝達され、回路は入力信号
に応じた出力をする。
すなわち、入力信号が”0”ならば出力信号はO1入力
信号が”1”ならば出力信号は1”となる。
一方、チップ、イネーブル信号O8がLowレベル(C
8と同じ)の時は、トランジスタ121.131はオン
状態、トランジスタ122.123はオフ状態となシ、
(121,122)、(131゜132)の各0−MO
8回路の出力は常に”1′′に設定され、トランジスタ
8のベース81とトランジスタ9のゲート91は常に接
地電位に設定され、トランジスタ8.9は常にカット・
オフ状態となって、出力端子9はフロートの状態となる
以上において、正電圧電源を用いて、PチャンネルMO
8−FETを負荷、NチャンネルMO8−FETをドラ
イバとした0−MO8回路を用いた。しかし、負電圧電
源を用いて、負荷としてNチャンネルMO8−FET、
ドライバとしてPチャンネルMO8−FETを用いた0
−MO8回路で本発明を構成しても良い。(すなわち第
4〜6図のNチャンネルMO8−FETをPチャンネル
に、PチャンネルMO8−FI8TをNチャンネルに変
える)この場合、トランジスタ8としてPNPバイポー
ラ・トランジスタを使用し、信号の極性も逆にして用い
れば良い。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図は従来の0−MO8駆動回路を
示す図、第4゛図、第5図は本発明の駆動回路の実施例
を示す図である。 51.53.61.63.71・・・エンノ1ンスメン
ト形PチャンネルMO8−FET、9.52.54.6
2.64.72・・・エンハンスメント形Nチャンネル
MO8−FET、8・・NPNパイボーシ・トランジス
タ。 81 図 第 2 凹 第 4 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、複数の10チツプと、該チップを選択するチップイ
    ネーブル信号と、上記チップからの信号とを入力とする
    第1のNOR回路と、上記チップからの信号を反転した
    信号と、上記チップを選択するチップイネーブル信号と
    を入力とする第2のNOR回路とを有し、上記第1のN
    OR回路の出力信号を、負荷としてのバイポーラトラン
    ジスタのベース電極へ入力し、上記第2のNOR回路の
    出力信号を、ドライバとしてのMOSFETのゲート電
    極へ入力することを特徴とする半導体集積回路。
JP59110725A 1984-06-01 1984-06-01 半導体集積回路 Pending JPS6068718A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01158693A (ja) * 1987-08-31 1989-06-21 Samsung Semiconductor & Teleommun Co Ltd 高インピーダンスを用いたスタティックramのデータ出力バッファ
US5075577A (en) * 1987-06-23 1991-12-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Tristate output circuit with input protection
US6141269A (en) * 1991-08-30 2000-10-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor integrated circuit device using BiCMOS technology

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JPS5040977A (ja) * 1973-08-14 1975-04-15

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