JP2539908B2 - Semiconductor logic circuit - Google Patents

Semiconductor logic circuit

Info

Publication number
JP2539908B2
JP2539908B2 JP1050849A JP5084989A JP2539908B2 JP 2539908 B2 JP2539908 B2 JP 2539908B2 JP 1050849 A JP1050849 A JP 1050849A JP 5084989 A JP5084989 A JP 5084989A JP 2539908 B2 JP2539908 B2 JP 2539908B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
effect transistor
field effect
circuit
driving field
driving
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1050849A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02228127A (en
Inventor
宣行 平方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP1050849A priority Critical patent/JP2539908B2/en
Publication of JPH02228127A publication Critical patent/JPH02228127A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2539908B2 publication Critical patent/JP2539908B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体論理回路、特に、ショットキゲート
電界効果トランジスタ(MESFET)を用いた半導体論理回
路に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor logic circuit, and more particularly to a semiconductor logic circuit using a Schottky gate field effect transistor (MESFET).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

情報化社会の発展にともない、より高速の情報処理を
行う装置に対する需要が高まり、これを構成する半導体
装置にもより高速の動作が求められている。ガリウムひ
素集積回路(GaAsIC)は、GaAs自身の持つ高電子移動
度、半絶縁性基板などの特徴からこれらの分野での貢献
が期待されている。
Along with the development of the information-oriented society, there is an increasing demand for a device that performs higher-speed information processing, and a semiconductor device that constitutes the device is also required to operate at a higher speed. The gallium arsenide integrated circuit (GaAs IC) is expected to contribute to these fields due to the characteristics of GaAs itself such as high electron mobility and semi-insulating substrate.

第3図は、GaAsICに多く用いられるSCFL(Source Cou
pled FET Logic)回路によるインバータ回路を示すもの
である。同図において、符号21、22は負荷素子、符号2
3、24は駆動用トランジスタ、符号25、27はソースホロ
ワトランジスタ、符号26、28はレベルシフト用素子、符
号29、30、31は定電流源、符号32、33は電源用端子、符
号34、35は入力端子、符号36〜39は出力端子をそれぞれ
示している。入力信号は、入力端子34、35に相補的に与
えられ、基本の出力信号は出力端子36、37から得ること
ができる。
Figure 3 shows SCFL (Source Cou
pled FET Logic) shows the inverter circuit. In the figure, reference numerals 21 and 22 are load elements and reference numeral 2
Reference numerals 25 and 27 are source follower transistors, reference numerals 26 and 28 are level shift elements, reference numerals 29, 30, and 31 are constant current sources, reference numerals 32 and 33 are power supply terminals, and reference numeral 34. , 35 are input terminals, and reference numerals 36 to 39 are output terminals. The input signal is supplied to the input terminals 34 and 35 complementarily, and the basic output signal can be obtained from the output terminals 36 and 37.

SCFL回路では、一般にトランジスタにディプリーショ
ン型が用いられており、次段の論理回路との整合性か
ら、出力信号の電位を駆動用トランジスタのドレイン端
子よりも低くする必要があるためにソースホロワ回路40
が付加されている。この回路ではソースホロワトランジ
スタ25、27のゲート−ソース間電圧により、信号レベル
のシフトが行われている。
In the SCFL circuit, the depletion type is generally used for the transistor, and it is necessary to make the potential of the output signal lower than the drain terminal of the driving transistor because of the compatibility with the logic circuit in the next stage. 40
Is added. In this circuit, the signal level is shifted by the gate-source voltage of the source follower transistors 25 and 27.

ところで、SCFL回路は、論理ゲートを縦積みすること
ができるという特徴をもっている。第4図に示す回路
は、論理ゲートを縦積みしたSCFL回路であり、3入力ナ
ンド(NAND)回路を実現したものである。ただし、この
回路では、出力レベルを所望のレベルにするためのレベ
ルシフト用ソーフホロワ回路が省かれている。この回路
は、一対の負荷素子41、42と、駆動用トランジスタ43〜
48と、定電流源49とで構成され、電源端子50、51にはそ
れぞれVDD、VSSが印加されている。駆動用トランジスタ
43、44のそれぞれのゲートには相補的な入力信号A、
が、また、駆動用トランジスタ45、46のゲートには相補
的な入力信号B、が、さらに、駆動用トランジスタ4
7、48のゲートには相補的な入力信号C、が与えら
れ、各駆動用トランジスタ対によって論理演算処理がな
され、出力端子58、59に相補的な出力信号Q、が現れ
る。
By the way, the SCFL circuit has a feature that logic gates can be vertically stacked. The circuit shown in FIG. 4 is an SCFL circuit in which logic gates are vertically stacked, and realizes a 3-input NAND (NAND) circuit. However, in this circuit, the level shift sof follower circuit for setting the output level to a desired level is omitted. This circuit includes a pair of load elements 41, 42 and a driving transistor 43-
48 and a constant current source 49, and V DD and V SS are applied to power supply terminals 50 and 51, respectively. Driving transistor
A complementary input signal A is applied to the gates of 43 and 44,
However, a complementary input signal B is applied to the gates of the driving transistors 45 and 46, and
A complementary input signal C is given to the gates of 7 and 48, a logical operation process is performed by each driving transistor pair, and a complementary output signal Q appears at the output terminals 58 and 59.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

ところで、上述したSCFL回路で用いられるMESFETの構
造は、短ゲート化の傾向にある。MESFETのゲート長を短
くするのは、FET自身の容量の低減と相互コンダクタン
スgmの向上を図り、ICを高性能化するためである。しか
し、ゲート長の短縮に伴い、短ゲート効果というマイナ
スの現象が生じることが知られている。すなわち、MESF
ETのドレイン電流は、本来ドレイン−ソース間電圧に依
存せず、定電流現としての特性を示すものであるが、ゲ
ート長が極端に短いとドレイン電圧の変化によって定電
流特性がくずれてしまう。この現象は、特に1μm以下
のゲート長をもつFETに著しい。
By the way, the structure of the MESFET used in the above-mentioned SCFL circuit tends to have a shorter gate. The reason why the gate length of the MESFET is shortened is to reduce the capacitance of the FET itself and improve the transconductance g m to improve the performance of the IC. However, it is known that as the gate length is shortened, a negative phenomenon called a short gate effect occurs. Ie MESF
The drain current of the ET originally shows a characteristic as a constant current current without depending on the drain-source voltage. However, if the gate length is extremely short, the constant current characteristic is destroyed due to the change in the drain voltage. This phenomenon is particularly remarkable in FETs having a gate length of 1 μm or less.

ここで、このような短ゲートのMESFETを第4図の縦積
みSCFL回路の駆動用トランジスタ43〜48に用いた場合を
考えてみる。駆動用トランジスタ43、44のドレイン端子
は共に負荷素子41、42に直接接続されているのでドレイ
ン電圧に関して対称性が保たれている。しかし、駆動用
トランジスタ45、46の対については、駆動用トランジス
タ45のドレインが上位レベルの信号を扱う駆動用トラン
ジスタ43を介して負荷素子41に接続されているのに対
し、駆動用トランジスタ46のドレインは負荷素子42に直
接接続されている。したがって、駆動用トランジスタ46
のドレイン端子電圧は、駆動用トランジスタ45のドレイ
ン端子電圧に比べて高くなる。すると、駆動用トランジ
スタ45、46の特性が、短ゲート効果により異なったもの
となってしまい、論理回路動作に支障を来す。駆動用ト
ランジスタ47、48については、さらに大きなドレイン電
圧の相違が生じる。
Now, consider the case where such a short gate MESFET is used as the driving transistors 43 to 48 of the vertically stacked SCFL circuit of FIG. Since the drain terminals of the driving transistors 43 and 44 are both directly connected to the load elements 41 and 42, the symmetry with respect to the drain voltage is maintained. However, regarding the pair of driving transistors 45 and 46, the drain of the driving transistor 45 is connected to the load element 41 via the driving transistor 43 that handles a higher level signal, whereas The drain is directly connected to the load element 42. Therefore, the driving transistor 46
Has a higher drain terminal voltage than the drain terminal voltage of the driving transistor 45. Then, the characteristics of the driving transistors 45 and 46 become different due to the short gate effect, which hinders the operation of the logic circuit. The driving transistors 47 and 48 have a larger difference in drain voltage.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記課題を解決するために、本発明の半導体論理回路
は、縦積みのSCFL回路において、少なくとも1つの駆動
用トランジスタ対に関し、負荷素子との間で直列接続さ
れた上位レベルの信号を扱う他の駆動用トランジスタの
段数が少ない方の駆動用トランジスタのドレインに電圧
補償用トランジスタが直列に接続されているものであ
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the semiconductor logic circuit of the present invention relates to at least one driving transistor pair in a vertically stacked SCFL circuit, and handles another high-level signal connected in series with a load element. The voltage compensating transistor is connected in series to the drain of the driving transistor having the smaller number of stages of the driving transistor.

〔作用〕[Action]

電圧補償用トランジスタが対になった駆動用トランジ
スタの一方に付加されると、2つの駆動用トランジスタ
の動作ドレイン端子電圧がほぼ等しくなる。したがっ
て、短ゲート効果により定電流特性が多少損なわれてい
るゲート長の短いMESFETが駆動用トランジスタとして用
いられても、互いに等しい動作領域で動作する。そのた
め、駆動用トランジスタ対による電流切替動作が安定し
ている。
When the voltage compensating transistor is added to one of the paired driving transistors, the operating drain terminal voltages of the two driving transistors become substantially equal. Therefore, even if the MESFETs having a short gate length, in which the constant current characteristics are somewhat impaired due to the short gate effect, are used as the driving transistors, they operate in the same operating region. Therefore, the current switching operation by the driving transistor pair is stable.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例である3入力ナンド回路を
示す回路図である。本実施例の回路は、第4図に示す従
来のSCFL回路による3入力ナンド回路とは、電圧補償用
トランジスタ60、61が付加されている点が相違する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a 3-input NAND circuit according to an embodiment of the present invention. The circuit of this embodiment is different from the 3-input NAND circuit of the conventional SCFL circuit shown in FIG. 4 in that voltage compensating transistors 60 and 61 are added.

電圧補償用トランジスタ60は、中段の駆動用トランジ
スタ45、46の動作ドレイン端子電圧を等しくするため
に、駆動用トランジスタ45、46のうち負荷素子42側に繋
がっている駆動用トランジスタ46のドレインに接続され
ている。電圧補償用トランジスタ60のゲートには、駆動
トランジスタ46の上位レベルの駆動用トランジスタであ
って、駆動用トランジスタ46と同じく負荷素子42側に接
続されている駆動用トランジスタ44のゲートに与えられ
る信号と同じ号、すなわち入力信号が与えられてい
る。
The voltage compensating transistor 60 is connected to the drain of the driving transistor 46 connected to the load element 42 side of the driving transistors 45 and 46 in order to equalize the operating drain terminal voltages of the driving transistors 45 and 46 in the middle stage. Has been done. The gate of the voltage compensating transistor 60 is a high-level driving transistor of the driving transistor 46, and a signal given to the gate of the driving transistor 44 connected to the load element 42 side similarly to the driving transistor 46. The same number, that is, the input signal is given.

電圧補償用トランジスタ61は、下段駆動用トランジス
タ47、48のドレイン端子電圧を等しくするために置か
れ、そのゲートは駆動用トランジスタ45、46のうち負荷
素子42側に繋がっている駆動用トランジスタ46のゲート
に接続され、入力信号が与えられている。
The voltage compensating transistor 61 is placed to equalize the drain terminal voltages of the lower-stage driving transistors 47 and 48, and the gate thereof is that of the driving transistor 46 connected to the load element 42 side of the driving transistors 45 and 46. It is connected to the gate and receives the input signal.

本実施例はこのように構成されているので、各段にお
いて、一対の駆動用トランジスタのそれぞれのドレイン
と負荷素子との間に介在するトランジスタの数は等しく
なる。したがって、駆動用トランジスタの動作ドレイン
端子電圧が各駆動用トランジスタ対ごとに揃う。
Since the present embodiment is configured in this way, the number of transistors interposed between the respective drains of the pair of driving transistors and the load element is equal in each stage. Therefore, the operating drain terminal voltage of the driving transistor is uniform for each driving transistor pair.

第2図は本発明の他の実施例であり、3入力ナンド回
路において、下段の駆動用トランジスタ47、48の対に対
してのみ、電圧補償用トランジスタ61を付加したもので
ある。この実施例においても、たとえば入力信号がハ
イレベルとなると、駆動用トランジスタ47は、上位レベ
ルの駆動用トランジスタ46を介して負荷素子42に接続さ
れ、駆動用トランジスタ48は、電圧補償用トランジスタ
61を介して同じく負荷素子42に接続される。したがっ
て、駆動用トランジスタ47、48の動作ドレイン端子電圧
はほぼ等しくなる。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which a voltage compensating transistor 61 is added only to a pair of lower driving transistors 47 and 48 in a 3-input NAND circuit. Also in this embodiment, for example, when the input signal becomes high level, the driving transistor 47 is connected to the load element 42 via the higher level driving transistor 46, and the driving transistor 48 becomes the voltage compensating transistor.
It is also connected to the load element 42 via 61. Therefore, the operating drain terminal voltages of the driving transistors 47 and 48 become substantially equal.

以上、いずれの実施例においても、電圧補償用トラン
ジスタのゲートには、上位レベルの駆動用トランジスタ
に与えられる信号と同じ信号が与えられているが、固定
電圧を与えても良い。
As described above, in each of the embodiments, the same signal as the signal given to the driving transistor of the higher level is given to the gate of the voltage compensating transistor, but a fixed voltage may be given.

なお、上記本実施例では、出力信号レベルを所望のレ
ベルに変換するためのレベルシフト用のソースホロワ回
路が省かれているが、この回路を付加すれば、たとえば
入力信号A、と出力信号Q、のレベルを一致させる
ことができる。
In this embodiment, the level-following source follower circuit for converting the output signal level to a desired level is omitted. However, if this circuit is added, for example, the input signal A and the output signal Q, The levels of can be matched.

また、上記2つの実施例はいずれも、3入力ナンド回
路であるが、駆動用トランジスタ対の段数や接続を換え
ることにより、種々の論理回路を組むことができる。
Further, both of the above-mentioned two embodiments are three-input NAND circuits, but various logic circuits can be assembled by changing the number of stages or the connection of the driving transistor pair.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の半導体論理回路によれ
ば、差動型論理ゲートを構成する一対の駆動用トランジ
スタの動作ドレイン端子電圧点を揃えることができる。
したがって、短ゲート効果により定電流特性が多少損な
われているゲート長の短いMESFETが駆動用トランジスタ
として用いられても、対になっている駆動用トランジス
タは互いに等しい動作領域で動作する。そのため、駆動
用トランジスタ対による電流切替動作が安定している。
換言すると、本発明の半導体論理回路によれば、短ゲー
ト効果に対しても歩留まり良くICを製造することができ
る。
As described above, according to the semiconductor logic circuit of the present invention, the operating drain terminal voltage points of the pair of driving transistors forming the differential logic gate can be aligned.
Therefore, even if a MESFET having a short gate length, in which the constant current characteristic is somewhat impaired due to the short gate effect, is used as a driving transistor, the paired driving transistors operate in the same operating region. Therefore, the current switching operation by the driving transistor pair is stable.
In other words, according to the semiconductor logic circuit of the present invention, an IC can be manufactured with a high yield even with a short gate effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は本発
明の他の実施例を示す回路図、第3図は従来のSCFL回路
によるインバータを示す回路図、第4図は従来のSCFL回
路による3入力ナンド回路を示す回路図である。 41、42……負荷素子、43〜48……駆動用トランジスタ、
49……定電流源、50、51……電源端子、52〜57……入力
端子、58、59……出力端子、60、61……電圧補償用トラ
ンジスタ。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 3 is a circuit diagram showing an inverter using a conventional SCFL circuit, and FIG. It is a circuit diagram which shows the 3 input NAND circuit by the conventional SCFL circuit. 41, 42 ... load element, 43 to 48 ... drive transistor,
49 …… constant current source, 50, 51 …… power supply terminal, 52 to 57 …… input terminal, 58, 59 …… output terminal, 60, 61 …… voltage compensation transistor.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一対の負荷素子と、ソースが互いに接続さ
れた駆動用電界効果トランジスタ対の複数組と、定電流
源とを有し、各駆動用電界効果トランジスタ対において
駆動用電界効果トランジスタのドレインが上位レベルの
信号を扱う駆動用電界効果トランジスタ対のソースまた
は前記負荷素子に接続され、最下位レベルの信号を扱う
駆動用電界効果トランジスタ対のソースが定電流源に接
続されている半導体論理回路において、少なくとも1つ
の駆動用電界効果トランジスタ対に関し、前記負荷素子
との間で直列接続された上位レベルの信号を扱う他の駆
動用電界効果トランジスタの段数が少ない方の駆動用電
界効果トランジスタのドレインに電圧補償用電界効果ト
ランジスタが直列に接続され、この補償用電界効果トラ
ンジスタのゲートは前記上位レベルの信号を扱う他の駆
動用電界効果トランジスタのゲートに接続されている半
導体論理回路。
1. A pair of load elements, a plurality of pairs of driving field effect transistors whose sources are connected to each other, and a constant current source, wherein each driving field effect transistor pair includes a driving field effect transistor pair. A semiconductor logic in which the drain is connected to the source of the driving field effect transistor pair that handles an upper level signal or the load element, and the source of the driving field effect transistor pair that handles the lowest level signal is connected to a constant current source. In the circuit, regarding at least one driving field effect transistor pair, a driving field effect transistor having a smaller number of stages of other driving field effect transistors for handling high-level signals connected in series with the load element A field-effect transistor for voltage compensation is connected in series to the drain, and the gate of this field-effect transistor for compensation is connected. Semiconductor logic circuit connected to the gate of the other driving field effect transistor for handling the signal of the higher level.
JP1050849A 1989-03-01 1989-03-01 Semiconductor logic circuit Expired - Fee Related JP2539908B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1050849A JP2539908B2 (en) 1989-03-01 1989-03-01 Semiconductor logic circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1050849A JP2539908B2 (en) 1989-03-01 1989-03-01 Semiconductor logic circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02228127A JPH02228127A (en) 1990-09-11
JP2539908B2 true JP2539908B2 (en) 1996-10-02

Family

ID=12870170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1050849A Expired - Fee Related JP2539908B2 (en) 1989-03-01 1989-03-01 Semiconductor logic circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2539908B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0129924B2 (en) * 1983-03-02 1989-06-15 Nippon Hodo

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0625063Y2 (en) * 1987-08-18 1994-06-29 沖電気工業株式会社 Current switching type logic circuit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0129924B2 (en) * 1983-03-02 1989-06-15 Nippon Hodo

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02228127A (en) 1990-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4042839A (en) Low power dissipation combined enhancement depletion switching driver circuit
US4100502A (en) Class B FET amplifier circuit
US5148244A (en) Enhancement-fet and depletion-fet with different gate length formed in compound semiconductor substrate
JPS60203019A (en) Fundamental logic circuit
US4808851A (en) ECL-compatible semiconductor device having a prediffused gate array
US4092548A (en) Substrate bias modulation to improve mosfet circuit performance
US4945262A (en) Voltage limiter apparatus with inherent level shifting employing MOSFETs
US6072333A (en) Tristate output circuit
US4713559A (en) Multiple input and multiple output or/and circuit
US4395645A (en) Mosfet logic inverter buffer circuit for integrated circuits
US5210236A (en) Differential amplifier
JPS62109428A (en) Logic gate with temperature compensation
EP0110916B1 (en) Current-driven enfet logic circuits
US4211985A (en) Crystal oscillator using a class B complementary MIS amplifier
JP2539908B2 (en) Semiconductor logic circuit
US4712022A (en) Multiple input OR-AND circuit for FET logic
US4954730A (en) Complementary FET circuit having merged enhancement/depletion FET output
JPH0444422A (en) Semiconductor logic circuit
JP2751419B2 (en) Semiconductor integrated circuit
JPH0625063Y2 (en) Current switching type logic circuit
EP0023210B1 (en) Tri-state logic buffer circuit
US6559700B2 (en) Semiconductor integrated circuit
JPH06204853A (en) Logic circuit
JPS62217721A (en) Field effect transistor logic circuit
JPH04363060A (en) Voltage control circuit

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees