DE4118451A1 - Logische schaltungsvorrichtung - Google Patents
Logische schaltungsvorrichtungInfo
- Publication number
- DE4118451A1 DE4118451A1 DE4118451A DE4118451A DE4118451A1 DE 4118451 A1 DE4118451 A1 DE 4118451A1 DE 4118451 A DE4118451 A DE 4118451A DE 4118451 A DE4118451 A DE 4118451A DE 4118451 A1 DE4118451 A1 DE 4118451A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signal output
- signal
- layer
- circuit device
- logical circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 18
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- VVNCNSJFMMFHPL-VKHMYHEASA-N D-penicillamine Chemical compound CC(C)(S)[C@@H](N)C(O)=O VVNCNSJFMMFHPL-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 229940075911 depen Drugs 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003334 potential effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
- H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
- H01L27/0623—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/01—Modifications for accelerating switching
- H03K19/013—Modifications for accelerating switching in bipolar transistor circuits
- H03K19/0136—Modifications for accelerating switching in bipolar transistor circuits by means of a pull-up or down element
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/08—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
- H03K19/094—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
- H03K19/0944—Logic 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
- H03K19/09448—Logic 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]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine logische
Schaltungsvorrichtung und im besonderen auf eine logische
Schaltungsvorrichtung, die mit einer Schaltung zum Vergrößern
einer Schaltgeschwindigkeit versehen ist.
Das Schaltbild in Fig. 4 zeigt den grundsätzlichen Aufbau
einer BiCMOS logischen Schaltung, wie sie in der japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 59-11 034 offenbart ist. In der Figur
ist der BiCMOS-logische Kreis so aufgebaut, daß ein durch
einen Signaleingangseinschluß eingegebenes Signal invertiert
und dann aus einem Signalausgangsanschluß ausgegeben wird.
Dieser BiCMOS-logische Kreis besteht aus einem P-Kanal-MOS-
Transistor 3 (nachfolgend als "PMOS-Transistor" bezeichnet),
einem N-Kanal-MOS-Transistor 4 (nachfolgend als "NMOS-Transi
stor" bezeichnet), npn-Bipolartransistoren 5 und 6 sowie
Widerständen 7 und 8. Der PMOS-Transistor 3 und der NMOS-
Transistor 4 sind in Reihe zwischen einer Spannungsquelle Vcc
und einer Erde GND geschaltet und bilden einen sogenannten
CMOS-Inverter. Der Widerstand 7 ist zwischen dem PMOS-Transi
stor 3 und dem NMOS-Transistor 4 vorgesehen, und der Wider
stand 8 ist zwischen dem NMOS-Transistor 4 und der Erde GND
verbunden. Die Gates des PMOS-Transistors 3 und des NMOS-
Transistors 4 sind mit dem Signaleingangsanschluß 1 verbun
den. Eine Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 7 und dem
NMOS-Transistor 4 ist mit dem Signalausgangsanschluß 2 ver
bunden. Der Bipolartransistor 5 ist mit seinem Kollektor mit
der Spannungsquelle Vcc verbunden, mit seinem Emitter mit dem
Signalausgangsanschluß 2 verbunden und mit seiner Basis mit
einer Verbindungsstelle zwischen dem PMOS-Transistor 3 und
dem Widerstand 7 verbunden. Der Bipolartransistor 6 ist mit
seinem Kollektor mit dem Signalausgangsanschluß 2 verbunden,
mit seinem Emitter mit der Erde GND verbunden und mit seiner
Basis mit einer Verbindungsstelle zwischen dem MMOS-Transi
stor 4 und dem Widerstand 8 verbunden.
Die Schnittzeichnung in Fig. 5 verdeutlicht einen Teil der
Schichtstruktur eines Halbleitersubstrates und des in Fig. 4
gezeigten BiCMOS-Logikkreises. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist auf
einer Oberfläche eines P-Typ-Halbleitersubstrats 10 eine N⁺-
Störstellendiffusionsschicht 4d gebildet, die einen Drain des
NMOS-Transistors 4 in Fig. 4 bildet, sowie eine N⁺-Störstel
lendiffusionsschicht 4s, die einen Source bildet, mit einem
dazwischenliegenden, vorbestimmten Abstand. Eine Gateelek
trode 4g ist auf dem Halbleitersubstrat 10 mit einem zwi
schenliegenden Isolationsfilm gebildet und ist in einem Be
reich zwischen diesen Störstellendiffusionsschichten 4d und
4s angeordnet. Ebenfalls auf der Oberfläche des Halbleiter
substrats 10 ist eine N⁺-Störstellendiffusionsschicht 6c ge
bildet, die den Kollektor des in Fig. 4 gezeigten Bipolar
transistors 6 bildet, eine die Basis bildende P⁺-Störstellen
diffusionsschicht 6b sowie eine den Emitter bildende N⁺-Stör
stellendiffusionsschicht 6e. Außerdem ist eine P⁺-Störstel
lendiffusionsschicht 80, die den in Fig. 4 gezeigten Wider
stand 8 bildet, auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 10
gebildet. Es wird angemerkt, daß ein dicker Isolationsfilm 11
vorgesehen ist, um den aus den Störstellendiffusionsschichten
6c, 6b und 6e bestehenden Bipolartransistor 6 und den aus der
Störstellendiffusionsschicht 80 bestehenden Widerstand 8 zu
trennen.
Die Fig. 6 zeigt ein Signalpulsdiagramm, das verdeutlicht,
wie eine Ausgangsspannung Vout am Signalausgangsanschluß 2
entsprechend der Änderung einer Eingangsspannung Vin am
Signaleingangsanschluß 1 des BiCMOS-Logikkreises nach Fig. 4
variiert. Jetzt wird unter Bezug auf Fig. 6 der Betrieb des
in Fig. 4 gezeigten herkömmlichen Logikkreises beschrieben.
Vor einem Schaltbetrieb des Logikkreises befindet sich die
Eingangsspannung Vin am Signaleingangsanschluß 1 auf "L"-
Niveau. Der NMOS-Transistor 4 ist daher ausgeschaltet und der
PMOS-Transistor eingeschaltet. Folglich ist der Signalaus
gangsanschluß 2 über den Widerstand 4 und den PMOS-Transistor
3 mit der Spannungsquelle Vcc verbunden, und die Ausgangs
spannung Vout am Signalausgangsanschluß ist daher auf "H"-Po
tential.
Wenn die Eingangsspannung Vin am Signaleingangsanschluß 3
sich auf "H"-Niveau ändert, wird der NMOS-Transistor 4 einge
schaltet und der PMOS-Transistor 3 ausgeschaltet. Folglich
wird eine Ladung, die in einer mit dem Signalausgangsanschluß
2 verbundenen Lastkapazität (nicht gezeigt) gespeichert war,
durch den NMOS-Transistor 4 und den Widerstand 8 nach Erde
GND entladen (Periode t1).
Der oben entladene Strom fließt durch den Widerstand 8 zur
Erde GND und bildet ebenfalls einen Basisstrom des Bipolar
transistors 6, womit dieser eingeschaltet wird. Folglich wird
durch eine große Stromtreiberwirkung des Bipolartransistors 6
die Ladung im Signalausgangsanschluß 2 schnell entladen
(Periode t2).
Wenn sich das Potential am Signalausgangsanschluß 2 um einen
gewissen Betrag reduziert, weisen die Anschlußspannungen des
Widerstandes S einen kleineren Wert auf als eine Spannung
zwischen Basis und Emitter, die zum Einschalten des Bipolar
transistors 6 benötigt wird, so daß der Bipolartransistor 6
sich in einen AUS-Zustand bewegt. Danach wird eine verblei
bende Ladung im Signalausgangsanschluß 2 durch den NMOS-Tran
sistor 4 und den Widerstand 8 entladen (Periode t3). Die in
der Basis des Bipolartransistors 6 angesammelte Ladung wird
ebenfalls durch den Widerstand 8 in diese Periode t3 entla
den.
Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, führt der Wi
derstand 8 in dem in Fig. 4 gezeigten Logikkreis zwei Funk
tionen bei der Schaltoperation durch. Der Widerstand 8 lie
fert den Strom des NMOS-Transistors 4 an die Basis des Bipo
lartransistors 6 während einer Anfangsphase im Schaltungsbe
trieb, und entlädt ebenfalls die verbleibende Ladung im Si
gnalausgangsanschluß 2 sowie die Basisladung im Bipolartran
sistor 6 während einer späteren Phase im Schaltbetrieb. Be
züglich der ersten Funktion ist ein höherer Wert des Wider
stands 8 im Hinblick auf eine höhere Geschwindigkeit des
Schaltbetriebs vorzuziehen, da der höhere Widerstand des
Widerstands 8 einen größeren Basisstrom für den Bipolartran
sistor 6 schaffen kann. Andererseits ist bezüglich der zwei
ten Funktion ein niedriger Wert des Widerstands 8 wünschens
wert, da der niedrigere Widerstand die Entladezeit der im
Signalausgangsanschluß 2 verbliebenen Ladung und der Basisla
dung des Bipolartransistors 6 verkürzen kann. Wie oben be
schrieben ist also der Widerstandswert des Widerstands 8 vor
zugsweise hoch während der ersten Stufe des Schaltbetriebs
und niedrig während der späteren Stufe. Diese Punkte wurden
beim Design der in Fig. 4 gezeigten herkömmlichen Schaltung
berücksichtigt, in welcher der Widerstand einen voraus
berechneten Widerstandswert aufweist, der im Durchschnitt die
größte Geschwindigkeit im Schaltbetrieb erreicht. Selbst wenn
allerdings der Widerstand 8 auf einen derartigen Widerstands
wert gesetzt wird, kann dieser nicht immer einen optimalen
Wert für jede Betriebsbedingung der Schaltung annehmen, da
der Widerstand 8 ein fixer Widerstand ist. Folglich weist die
in Fig. 4 gezeigte herkömmliche logische Schaltung immer noch
einen Nachteil bezüglich der Geschwindigkeit einer Schaltope
ration auf.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist es bei dem herkörmlichen BiCMOS
logischen Schaltkreis notwendig, einen Bereich zur Bildung
des Bipolartransistors 6 und für den Widerstand 8 voneinander
zu trennen, wodurch eine Schaltungsfläche unvorteilhaft ver
größert wird. Dieses ist dadurch bedingt, daß der Wider
standswert des Widerstands 8 streng den aus der oben be
schriebenen Berechnung erhaltenen Opitmalwert einhalten muß,
und daher muß eine Änderung des Widerstandswertes des Wider
stands 8, die durch eine Beeinflussung der P⁺-Störstellen
schicht 80 durch den den Bipolartransistor bildenden
Störstellendiffusionsbereich bewirkt werden kann, zu
verhindern.
Ziel der Erfindung ist es, eine logische Schaltungsvorrich
tung zu schaffen, bei der eine Geschwindigkeit der Schaltope
ration vergrößert wird.
Eine logische Schaltungsvorrichtung soll geschaffen werden,
in welcher ein Widerstandswert eines zu einer Hochgeschwin
digkeitsschaltoperation beitragenden Widerstandswert stets
auf einem optimalen Wert gehalten wird, unabhängig von einer
Änderung der Betriebsbedingungen der Schaltung.
Ferner soll eine logische Schaltungsvorrichtung geschaffen
werden, bei der eine durch die Schaltung belegte Fläche ge
ringer ist als bei der herkömmlichen integrierten Halbleiter
schaltung.
Eine erfindungsgemäße logische Schaltungsvorrichtung umfaßt
eine zwischen einem Signaleingang und einem Signalausgang
vorgesehene logische Verarbeitungsvorrichtung zum Durchführen
eines vorbestimmten logischen Verarbeitungsprozesses sowie
eine Geschwindigkeitsvergrößerungsvorrichtung zum Vergrößern
einer Änderungsgeschwindigkeit eines Potentials am Signalaus
gang entsprechend einer Änderung eines Ausgangssignals der
logischen Verarbeitungsvorrichtung. Die
Geschwindigkeitserhöhungsvorrichtung umfaßt eine Schaltvor
richtung und eine variable Widerstandsvorrichtung. Die
Schaltvorrichtung umfaßt einen Steueranschluß zum Empfangen
eines Steuersignals der logischen Verarbeitungsvorrichtung
und ist so angeschlossen, daß sie gesteuert durch das Steuer
signal ein- und ausgeschaltet werden kann, und daß sie einen
Strompfad zwischen dem Signalausgang und einer Referenzpoten
tialquelle bildet, wenn sie eingeschaltet ist. Die variable
Widerstandsvorrichtung ist zwischen dem Steueranschluß der
Schaltervorrichtung und der Referenzpotentialquelle verbunden
und weist einen Widerstandswert auf, der entsprechend dem Po
tential am Signalausgang variiert.
Entsprechend dieser Erfindung ändert sich der Widerstandswert
der variablen Widerstandsvorrichtung entsprechend dem Poten
tial am Signalausgangsanschluß, und das an den Steueranschluß
der Schaltervorrichtung angelegte Steuersignal wird durch die
Änderung des Widerstands der variablen Widerstandsvorrichtung
gesteuert. Das bedeutet, daß der Widerstandswert der vari
ablen Widerstandsvorrichtung entsprechend der Änderung der
Schaltungsbedingung während des Schaltbetriebs der logischen
Schaltungsvorrichtung variiert und stets auf dem optimalen
Wert gehalten wird. Folglich wird eine beschleunigte Schalt
operation erreicht.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand
der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild mit dem Aufbau einer Aus
führungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittzeichnung mit den Schicht
strukturen auf einem Halbleitersubstrat
für einen wesentlichen Teil der in Fig. 1
gezeigten Ausführungsform;
Fig. 3 ein den Aufbau einer weiteren Ausfüh
rungsform dieser Erfindung darstellendes
Schaltbild;
Fig. 4 ein Schaltbild mit dem Aufbau einer her
körmlichen logischen Schaltungsvorrich
tung;
Fig. 5 eine Schnittzeichnung, die die Schicht
strukturen auf einem Halbleitersubstrat
in einem Teil des in Fig. 4 gezeigten
herkömmlichen Schaltkreises verdeutlicht;
und
Fig. 6 ein Spannungssignaldiagramm, das eine Än
derung einer Ausgangsspannung in Abhän
gigkeit von einer Änderung einer Ein
gangsspannung bei einem in Fig. 4 gezeig
ten herkömmlichen Schaltkreis illu
striert.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild mit dem Aufbau einer Ausführungs
form der Erfindung. Eine in Fig. 1 gezeigte logische Schal
tungsvorrichtung ist mit einer variablen Widerstandsvorrich
tung wie einem sogenannten Pinch-Widerstand 12 anstelle des
Widerstands 8 bei der in Fig. 4 gezeigten herkömmlichen
Schaltung versehen. Dieser Pinch-Widerstand 12 weist einen
Widerstandswert-Steueranschluß 12e auf und ist so angepaßt,
daß sein Widerstandswert entsprechend einer an diesen Steuer
anschluß 12e angelegten Spannung variiert. Der Widerstands
steueranschluß 12e ist mit einem Signalausgangsanschluß 2
verbunden. Der andere Aufbau entspricht dem in Fig. 4 gezeig
ten herkömmlichen Schaltkreis. Entsprechende Teile tragen
identische Bezugszeichen und werden nachfolgend nicht be
schrieben.
Die Fig. 2 ist eine Schnittansicht und verdeutlich Schicht
strukturen auf einem Halbleitersubstrat für einen
wesentlichen Teil der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. In
dieser Figur besteht der Pinch-Widerstand 12 von Fig. 1 aus
einer P⁺-Störstellendiffusionsschicht 12r, die auf einer
Oberfläche des Halbleitersubstrates 10 gebildet ist, sowie
einer N⁺-Störstellendiffusionsschicht 12e, die in diese P⁺-
Störstellendiffusionsschicht 12r eingeformt ist. Dei P⁺-Stör
stellendiffusionsschicht 12r bildet einen Strompfad im Pinch-
Widerstand 12 und wird daher als leitende Widerstandsschicht
12r bezeichnet. Die N⁺-Störstellendiffusionsschicht 12e ent
spricht dem Widerstandswertsteueranschluß 12e in Fig. 1 und
wird daher als Widerstandssteuerschicht 12e bezeichnet. Die
Widerstandssteuerschicht 12e ist mit einem Signalausgangsan
schluß 2 verbunden. Der so aufgebaute Pinch-Widerstand 12
weist die gleiche Struktur wie ein P-Typ-Flächen-Feld
effekttransistor (PJFET) auf, dessen Widerstand in Abhängig
keit des Wertes einer an die Widerstandssteuerschicht 12e an
gelegten Spannung variiert. Das bedeutet, daß, wenn die an
die Widerstandssteuerschicht 12e angelegte Spannung des Si
gnalausgangsanschlusses 2 hoch ist, sich eine Verarmungszone
in der leitenden Widerstandsschicht 12r vergrößert, wodurch
sich der Widerstandswert der leitenden Widerstandsschicht 12r
vergrößert. Wenn andererseits die an die Widerstandssteuer
schicht 12e durch den Signalausgangsanschluß 2 angelegte
Spannung niedrig ist, verringert sich die Verarmungszone in
der leitenden Widerstandsschicht, wodurch der Widerstandswert
der leitenden Widerstandsschicht 12r sich verringert. Der
Pinch-Widerstand 12 ist nicht vom Bipolartransistor 6 ge
trennt, sondern ist an einem Endbereich 12a der leitenden Wi
derstandsschicht 12 mit dem P⁺-Störstellenbereich 6b ange
schmolzen, der eine Basisschicht des Bipolartransistors 6
bildet. Das bedeutet, daß die Basis 6b des Bipolartransistors
6 und die leitende Widerstandsschicht 12r als eine integrale
Störstellendiffusionsschicht gebildet sind. Mit anderen Wor
ten, ein verlängerter Bereich der Basisschicht 6b bildet die
leitende Widerstandsschicht 12r. Die leitende Widerstands
schicht 12r ist am anderen Ende 12b mit der Erde GND verbun
den. Andere Strukturen entsprechen der Schichtstruktur der in
Fig. 5 gezeigten herkömmlichen Schaltung.
Wie oben beschrieben ist es nicht notwendig, die Bereiche der
Bildung des Pinch-Widerstandes 12 und des Bipolartransistors
6 voneinander auf dem Halbleitersubstrat 10 bei dieser Aus
führungsform zu trennen, und daher kann die von der Schaltung
benötigte Fläche klein sein. Dies wird durch die Tatsache be
wirkt, daß der Widerstandswert des Pinchwiderstandes 12 sich
ständig ändert, um den Optimalwert entsprechend der an die
Widerstandssteuerschicht 12e angelegten Spannung zu erhalten,
und daher ist es nicht notwendig, strikt den Widerstand auf
einem vorberechneten Wert zu halten, wie es bei der herkömm
lichen Schaltung in Fig. 4 der Fall war.
Der Betrieb der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsfor
men wird im folgenden beschrieben. Der Pinch-Widerstand 12
weist, wie oben beschrieben, einen Aufbau ähnlich dem eines
PJFET auf und kann seinen eigenen Widerstand durch die als
Gate wirkende Widerstandssteuerschicht 12e steuern. Dieser
Widerstand hat einen höheren Wert, wenn eine höhere Spannung
an den Widerstandssteueranschluß 12e angelegt wird, begründet
durch die Eigenschaften des PJET, und hat einen entsprechend
niedrigeren Wert, wenn eine niedrigere Spannung dort angelegt
wird. Beim Schaltbetrieb, bei welchem die Ausgangsspannng
Vout am Signalausgangsanschluß 2 sich von "H"-Niveau auf "L"-
Niveau bewegt, weist die Ausgangsspannung Vout das hohe
Potential während einer ersten Stufe im Schaltbetrieb auf.
Dadurch ist der Widerstandswert des Pinch-Widerstandes 12
hoch während dieser ersten Stufe des Schaltbetriebes. Der
Pinch-Widerstand 12 kann daher einen großen Strom an die
Basis des Bipolartransistors 6 anlegen, um eine Treiberwir
kung des Bipolartransistors zu vergrößern. Während einer spä
teren Stufe im Schaltbetrieb weist die Ausgangsspannung Vout
am Signalausgangsanschluß 2 das niedrige Potential auf, und
daher hat der Pinch-Widerstand 12 einen niedrigen Wider
standswert. Der Pinch-Widerstand 12 kann daher schnell die
verbleibende Ladung im Signalausganganschluß 2 und die Basis
ladung im Bipolartransistor 6 entladen. Wie oben beschrieben,
ist der Widerstandswert des Pinchwiderstandes 12 stets auf
dem Optimalwert entsprechend dem Betriebszustand des Logik
kreises. Der Logikkreis dieser Ausführungsform kann daher
einen schnelleren Schaltvorgang durchführen als der herkömm
liche, in Fig. 4 gezeigte Schaltkreis.
Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform einen Logikkreis
aufweist, der einen CMOS-Inverter bildet, kann der Logikkreis
aus anderen Strukturen bestehen, wie einem NAND-Kreis oder
NOR-Kreis, die andere logische Verarbeitungsverfahren durch
führen. Die Fig. 3 zeigt als Beispiel eine weitere Ausfüh
rungsform, in welcher der Logikkreis aus einem NAND-Kreis be
steht.
Der Logikkreis bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform
ist so geschaltet, daß er eine NAND-Operation von Eingangssi
gnalen durchführt, die durch eine Mehrzahl von Signalein
gangsanschlüssen 1a und 1b angelegt werden (nur zwei sind in
der Figur gezeigt), und daß er ein Ergebnis aus dem Signal
ausgangsanschluß 2 ausgibt. Zu diesem Zweck ist der Si
gnaleingangsanschluß 1a einem PMOS-Transistor 3a und einem
NMOS-Transistor 4a zugeordnet, und der Signaleingangsanschluß
1b ist einem PMOS-Transistor 3b und einem NMOS-Transistor 4b
zugeordnet. Die PMOS-Transistoren 3a und 3b sind parallel ge
schaltet, und eine ihrer gemeinsamen Verbindungsstellen ist
mit der Versorgungsspannung Vcc verbunden. Der andere gemein
same Verbindungspunkt ist mit der Basis des Bipolartransi
stors 5 verbunden und ebenfalls durch den Widerstand 7 mit
dem Signalausgangsanschluß 2 verbunden. Die NMOS-Transistoren
4a und 4b sind in Reihe geschaltet und sind zwischen dem
Signalausgangsanschluß 2 und der Basis des Bipolartransistors
6 geschaltet. Der Pinch-Widerstand 12 ist zwischen der Basis
des Bipolartransistors und Masse GND geschaltet. Die Gates
des PMOS-Transistors 3a und des NMOS-Transistors 4a sind mit
dem entsprechenden Signaleingangsanschluß 1a verbunden. Die
Gates des PMOS-Transistors 3b und des NMOS-Transistors 4b
sind mit dem entsprechenden Signaleingangsanschluß 1b verbun
den.
Der Pinch-Widerstand 12 und der Bipolartransistor 6, die Be
standteil der in Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform mit der
erwähnten Struktur sind, arbeiten auf dieselbe Weise wie bei
der Ausführungsform in Fig. 1. Der Betrieb der NAND-Schaltung
ist ebenfalls bekannt. Der Betrieb der in Fig. 3 gezeigten
Ausführungsform wird daher nicht beschrieben.
Wie oben beschrieben wurde, wird der Widerstandswert des va
riablen Widerstandes zum Steuern des an den Steueranschluß
der Schaltervorrichtung angelegten Steuersignals stets auf
den Optimalwert entsprechend dem Potential am Ausgangsan
schluß gesetzt. Die Geschwindigkeit des Schaltbetriebs kann
daher vergrößert werden, verglichen mit der herkömmlichen
logischen Schaltungsvorrichtung.
Claims (11)
1. Logische Schaltungsvorrichtung zum Durchführen eines vorbe
stimmten logischen Verarbeitungsvorgangs eines an einen Si
gnaleingang (1; 1a, 1b) angelegten Signals und zum Anlegen ei
nes verarbeiteten Signals an einen Signalausgang (2), mit
einer zwischen dem Signaleingang (1; 1a, 1b) und dem Signal ausgang (2) vorgesehenen logischen Verarbeitungsvorrichtung (3 und 4; 3a, 3b, 4a, 4b) zum Durchführen des vorbestimmten logi schen Verarbeitungsvorgangs,
einer Geschwindigkeits-Erhöhungseinrichtung (6, 12) zum Ver größern einer Potentialänderungsgeschwindigkeit am Signalaus gang (2) entsprechend einer Änderung eines Ausgangssignals der logischen Verarbeitungsvorrichtung (3 und 4; 3a, 3b, 4a, 4b),
wobei die Geschwindigkeits-Erhöhungseinrichtung (6, 12),
eine Schaltvorrichtung (6) mit einem Steueranschluß zum Emp fangen eines Steuersignals der logischen Verarbeitungsvorrich tung (3 und 4; 3a, 3b, 4a, 4b) umfaßt, die durch Steuerung des Steuersignals ein- und ausgeschaltet wird und die, wenn sie eingeschaltet ist, einen Strompfad zwischen dem Signalausgang (2) und einer ersten Referenzpotentialquelle (GND) bildet,
sowie eine veränderliche Widerstandsvorrichtung (12) umfaßt, die zwischen dem Steueranschluß der Schaltvorrichtung (6) und der Referenzpotentialquelle (GND) geschaltet ist und die einen Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend dem Potential am Signalausgang (2) ändert,
und das an den Steueranschluß der Schaltvorrichtung (6) ange legte Steuersignal in Abhängigkeit von der Änderung des Wider standswerts der veränderlichen Widerstandsvorrichtung (12) ge steuert wird.
einer zwischen dem Signaleingang (1; 1a, 1b) und dem Signal ausgang (2) vorgesehenen logischen Verarbeitungsvorrichtung (3 und 4; 3a, 3b, 4a, 4b) zum Durchführen des vorbestimmten logi schen Verarbeitungsvorgangs,
einer Geschwindigkeits-Erhöhungseinrichtung (6, 12) zum Ver größern einer Potentialänderungsgeschwindigkeit am Signalaus gang (2) entsprechend einer Änderung eines Ausgangssignals der logischen Verarbeitungsvorrichtung (3 und 4; 3a, 3b, 4a, 4b),
wobei die Geschwindigkeits-Erhöhungseinrichtung (6, 12),
eine Schaltvorrichtung (6) mit einem Steueranschluß zum Emp fangen eines Steuersignals der logischen Verarbeitungsvorrich tung (3 und 4; 3a, 3b, 4a, 4b) umfaßt, die durch Steuerung des Steuersignals ein- und ausgeschaltet wird und die, wenn sie eingeschaltet ist, einen Strompfad zwischen dem Signalausgang (2) und einer ersten Referenzpotentialquelle (GND) bildet,
sowie eine veränderliche Widerstandsvorrichtung (12) umfaßt, die zwischen dem Steueranschluß der Schaltvorrichtung (6) und der Referenzpotentialquelle (GND) geschaltet ist und die einen Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend dem Potential am Signalausgang (2) ändert,
und das an den Steueranschluß der Schaltvorrichtung (6) ange legte Steuersignal in Abhängigkeit von der Änderung des Wider standswerts der veränderlichen Widerstandsvorrichtung (12) ge steuert wird.
2. Logische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung ein Bipolartransistor
(6) ist, der zwischen dem Signalausgangsanschluß (2) und der
ersten Referenzpotentialquelle (GND) angeordnet ist und der
eine Basis aufweist, an die das Steuersignal angelegt wird.
3. Logische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die veränderliche Widerstandsvor
richtung ein Pinch-Widerstand (12) ist.
4. Logische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß
die logische Schaltungsvorrichtung auf einem Halbleitersub strat (10) gebildet ist,
der Bipolartransistor (6) eine auf dem Halbleitersubstrat (10) gebildete Basisschicht (6b), Emitterschicht (6e) und Kollek torschicht (6c) aufweist,
der Pinch-Widerstand (12) eine auf dem Halbleitersubstrat (10) gebildete leitende Widerstandsschicht (12r) aufweist, und
eine Widerstands-Steuerschicht (12e) aufweist, die in die lei tende Widerstandsschicht (12r) eingeformt ist, zum Steuern des Widerstandswerts der leitenden Widerstandsschicht (12r) durch Vergrößern oder Verkleinern einer Verarmungszone in der lei tenden Widerstandsschicht (12r) entsprechend einer durch den Signalausgangsanschluß (2) angelegten Spannung,
wobei die Basisschicht (6b) und die leitende Widerstands schicht (12r) vom selben Leitungstyp sind und miteinander elektrisch verbunden sind.
die logische Schaltungsvorrichtung auf einem Halbleitersub strat (10) gebildet ist,
der Bipolartransistor (6) eine auf dem Halbleitersubstrat (10) gebildete Basisschicht (6b), Emitterschicht (6e) und Kollek torschicht (6c) aufweist,
der Pinch-Widerstand (12) eine auf dem Halbleitersubstrat (10) gebildete leitende Widerstandsschicht (12r) aufweist, und
eine Widerstands-Steuerschicht (12e) aufweist, die in die lei tende Widerstandsschicht (12r) eingeformt ist, zum Steuern des Widerstandswerts der leitenden Widerstandsschicht (12r) durch Vergrößern oder Verkleinern einer Verarmungszone in der lei tenden Widerstandsschicht (12r) entsprechend einer durch den Signalausgangsanschluß (2) angelegten Spannung,
wobei die Basisschicht (6b) und die leitende Widerstands schicht (12r) vom selben Leitungstyp sind und miteinander elektrisch verbunden sind.
5. Logische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Basisschicht (6b) und die leitende Wi
derstandsschicht (12r) aus einer einteiligen Störstellendiffu
sionsschicht gebildet sind.
6. Logische Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verarbeitungs
vorrichtung (3 und 4; 3a, 3b, 4a, 4b) ein CMOS Inverter ist.
7. Logische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der CMOS Inverter
einen zwischen einer zweiten Referenzpotentialquelle (Vcc) und dem Signalausgang (2) vorgesehenen P-Kanal MOS Transistor (3) und
einen zwischen dem Signalausgang (2) und dem Steueranschluß der Schaltvorrichtung (6) vorgesehenen N-Kanal MOS Transistor (4) aufweist,
und die jeweiligen Gates des P-Kanal MOS Transistors (3) und des N-Kanal MOS Transistors (4) mit dem Signaleingang (1) ver bunden sind.
einen zwischen einer zweiten Referenzpotentialquelle (Vcc) und dem Signalausgang (2) vorgesehenen P-Kanal MOS Transistor (3) und
einen zwischen dem Signalausgang (2) und dem Steueranschluß der Schaltvorrichtung (6) vorgesehenen N-Kanal MOS Transistor (4) aufweist,
und die jeweiligen Gates des P-Kanal MOS Transistors (3) und des N-Kanal MOS Transistors (4) mit dem Signaleingang (1) ver bunden sind.
8. Logische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, da
durch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (6) zum Bilden
eines Entladepfades für den Signalausgang (2) eingeschaltet
wird, wenn sich ein Ausgangspotential des CMOS Inverters von
logisch High ("H") auf logisch Low ("L") ändert.
9. Logische Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verarbeitungs
vorrichtung ein NAND Kreis ist, zum Durchführen einer NAND
Operation auf eine Mehrzahl von Signalen, die von einer Mehr
zahl von Signaleingängen bereitgestellt werden (1a und 1b).
10. Logische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der NAND Kreis
eine Mehrzahl von P-Kanal MOS Transistoren (3a und 3b) auf weist, die parallel zwischen einer zweiten Referenzpotential quelle (Vcc) und dem Signalausgang (2) vorgesehen sind, und
eine Mehrzahl von N-Kanal MOS Transistoren (4a und 4b) auf weist, die in Reihe zwischen dem Signalausgang (2) und dem Steueranschluß der Schaltvorrichtung (6) vorgesehen sind,
die P-Kanal MOS Transistoren (3a und 3b) und die N-Kanal MOS Transistoren (4a und 4b) Gates aufweisen und
die Gates der entsprechenden P-Kanal und N-Kanal MOS Transi storen gemeinsam mit den jeweils zugehörigen Signaleingängen (1a und 1b) verbunden sind.
eine Mehrzahl von P-Kanal MOS Transistoren (3a und 3b) auf weist, die parallel zwischen einer zweiten Referenzpotential quelle (Vcc) und dem Signalausgang (2) vorgesehen sind, und
eine Mehrzahl von N-Kanal MOS Transistoren (4a und 4b) auf weist, die in Reihe zwischen dem Signalausgang (2) und dem Steueranschluß der Schaltvorrichtung (6) vorgesehen sind,
die P-Kanal MOS Transistoren (3a und 3b) und die N-Kanal MOS Transistoren (4a und 4b) Gates aufweisen und
die Gates der entsprechenden P-Kanal und N-Kanal MOS Transi storen gemeinsam mit den jeweils zugehörigen Signaleingängen (1a und 1b) verbunden sind.
11. Logische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (6) zum Bil
den eines Entladepfades für den Signalausgang (2) einge
schaltet wird, wenn sich ein Ausgangspotential des NAND Krei
ses von hohem Pegel ("H") auf niedrigen Pegel ("L") ändert.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2148183A JPH0440014A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 論理回路装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4118451A1 true DE4118451A1 (de) | 1991-12-19 |
DE4118451C2 DE4118451C2 (de) | 1993-07-22 |
Family
ID=15447103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4118451A Granted DE4118451A1 (de) | 1990-06-05 | 1991-06-05 | Logische schaltungsvorrichtung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5164617A (de) |
JP (1) | JPH0440014A (de) |
DE (1) | DE4118451A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0588784A1 (de) * | 1992-09-17 | 1994-03-23 | Austria Mikro Systeme International Aktiengesellschaft | Integrierte BICMOS-Schaltungsanordnung |
EP0645890A2 (de) * | 1993-09-24 | 1995-03-29 | Nec Corporation | BICMOS-Logikschaltung |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2937652B2 (ja) * | 1992-10-01 | 1999-08-23 | 日本電気株式会社 | BiMIS論理回路 |
JP3727440B2 (ja) * | 1997-06-05 | 2005-12-14 | 本田技研工業株式会社 | 送信装置 |
US6218866B1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-04-17 | National Semiconductor Corporation | Semiconductor device for prevention of a floating gate condition on an input node of a MOS logic circuit and a method for its manufacture |
JP2007175406A (ja) | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Olympus Medical Systems Corp | 内視鏡制御回路 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5911034A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-20 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置 |
US4890018A (en) * | 1987-11-16 | 1989-12-26 | Fujitsu Limited | Bipolar-complementary metal oxide semiconductor circuit |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0693626B2 (ja) * | 1983-07-25 | 1994-11-16 | 株式会社日立製作所 | 半導体集積回路装置 |
JP2550138B2 (ja) * | 1988-03-18 | 1996-11-06 | 株式会社日立製作所 | バイポーラトランジスタと電界効果トランジスタとを有する半導体集積回路装置 |
US4999523A (en) * | 1989-12-05 | 1991-03-12 | Hewlett-Packard Company | BICMOS logic gate with higher pull-up voltage |
-
1990
- 1990-06-05 JP JP2148183A patent/JPH0440014A/ja active Pending
-
1991
- 1991-05-23 US US07/703,870 patent/US5164617A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-05 DE DE4118451A patent/DE4118451A1/de active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5911034A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-20 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置 |
US4719373A (en) * | 1982-07-12 | 1988-01-12 | Hitachi, Ltd. | Gate circuit of combined field-effect and bipolar transistors |
US4890018A (en) * | 1987-11-16 | 1989-12-26 | Fujitsu Limited | Bipolar-complementary metal oxide semiconductor circuit |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0588784A1 (de) * | 1992-09-17 | 1994-03-23 | Austria Mikro Systeme International Aktiengesellschaft | Integrierte BICMOS-Schaltungsanordnung |
EP0645890A2 (de) * | 1993-09-24 | 1995-03-29 | Nec Corporation | BICMOS-Logikschaltung |
EP0645890A3 (de) * | 1993-09-24 | 1996-01-17 | Nec Corp | BICMOS-Logikschaltung. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0440014A (ja) | 1992-02-10 |
US5164617A (en) | 1992-11-17 |
DE4118451C2 (de) | 1993-07-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2411839C3 (de) | Integrierte Feldeffekttransistor-Schaltung | |
DE3327260A1 (de) | Schmitt-trigger | |
DE2623507C3 (de) | Schaltungsanordnung für binäre Schaltvariable | |
DE19525237A1 (de) | Pegelschieberschaltung | |
DE4344307C2 (de) | Ausgangsschaltung einer integrierten Halbleiterschaltkreisvorrichtung | |
DE2751881A1 (de) | Monolithische digitale halbleiterschaltung mit mehreren bipolartransistoren | |
DE2359646A1 (de) | Integrierte treiberschaltung mit feldeffekttransistoren | |
DE2731873A1 (de) | Serien-festspeicher-struktur | |
DE3703201A1 (de) | Cmos-eingangspegelwandlerschaltung mit temperaturkompensierender n-kanal-feldeffekttransistorstruktur | |
DE2917599C2 (de) | Integrierte monolithische komplementäre Metalloxyd-Halbleiterschaltung | |
EP0582125B1 (de) | Ansteuerschaltung für einen Leistungs-MOSFET mit sourceseitiger Last | |
DE2410205B2 (de) | Hystereseschaltung | |
EP0253914A1 (de) | Isolierschicht-Feldeffekttransistor-Gegentakttreiberstufe mit Kompensierung von Betriebsparameterschwankungen und Fertigungsstreuungen | |
DE2802595C2 (de) | Schaltungsanordnung mit Feldeffekttransistoren zur Spannungspegelumsetzung | |
DE2362098A1 (de) | Integrierter logischer schaltkreis | |
DE4118451C2 (de) | ||
DE2108101C3 (de) | Schalterstromkreis | |
DE2640621C3 (de) | Halbleiter-Schalteinrichtung | |
EP0022931B1 (de) | Schaltungsanordnung zur Spannungspegelumsetzung und zugehöriges Verfahren | |
DE2825443C2 (de) | Logische Schaltung mit Feldeffekt- Transistoren | |
DE10301693B4 (de) | MOSFET-Schaltung mit reduzierten Ausgangsspannungs-Schwingungen bei einem Abschaltvorgang | |
DE69825646T2 (de) | Pufferverstärker für Bussteuerung | |
DE2552849C3 (de) | Logische Schaltung | |
DE4011937C2 (de) | ||
DE4237001A1 (en) | CMOS logic input buffer threshold circuit e.g. for DRAM or microcomputer IC - has CMOS inverter comprising two series FETs of different conductivity and third FET in parallel having conductivity controlled w.r.t. supply voltage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |