JP2943034B2 - I2 lゲート - Google Patents

I2 lゲート

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JP2943034B2
JP2943034B2 JP4098682A JP9868292A JP2943034B2 JP 2943034 B2 JP2943034 B2 JP 2943034B2 JP 4098682 A JP4098682 A JP 4098682A JP 9868292 A JP9868292 A JP 9868292A JP 2943034 B2 JP2943034 B2 JP 2943034B2
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transistor
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裕一 目見田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はI2 Lゲートに係り、よ
り詳細には、p拡散領域を用いてインジェクタから供給
されるベース電流を制御するI2 Lゲートに関する。
【0002】
【従来の技術】I2 Lゲートは、バイポーラトランジス
タを用いた素子でありながら、その集積度がMOSトラ
ンジスタを用いた素子に匹敵することから、高速度のス
イッチングを要求されない回路を構成する場合には、し
ばしばI2 Lゲートがその素子として用いられている。
【0003】この素子においては、その論理回路的構成
が直列に接続された2つのインバータ(図3の91、92に
より示す)である場合、等価回路的には、図4に示すよ
うに、インバータ91、92の各々を、2つのエミッタが形
成された逆方向 npnトランジスタQ91 、Q92 でもって構
成する。そしてこれら逆方向 npnトランジスタQ91 、Q9
2 のそれぞれには、インジェクタと呼ばれる pnpトラン
ジスタQ93 、Q94 を用いてベース電流を供給している。
【0004】また上記構成の等価回路を実現するICチ
ップの構成としては、図5に示すように、表面にn形領
域93が形成された基板上にインジェクタとなる帯状のp
形領域94を形成する。また逆方向 npnトランジスタQ91
のベースとなるp形領域95および逆方向 npnトランジス
タQ92 のベースとなるp形領域96を形成する。またこれ
らのp形領域95、96のそれぞれについて、エミッタとな
るn+領域97〜100 を形成する。つまり逆方向 npnトラン
ジスタQ91 のコレクタと pnpトランジスタQ93のベース
とを共用とし、逆方向 npnトランジスタQ91 のベースと
pnpトランジスタQ93 のコレクタとを共用として、等価
回路を構成するトランジスタQ91 、Q93の専有面積の縮
小をはかっている (トランジスタQ92 、 Q94についても
同様となっている) 。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したようにI2
ゲートでは、各ゲート出力は、逆方向 npnトランジスタ
Q91 、Q92 の各々のベース95、96に形成されたエミッタ
から取り出されることになるので、出力数は、1つのベ
ースに形成可能なエミッタ数に限定されることになる。
【0006】また各ベースに形成可能なエミッタ数は3
つ程度に留まることから、図6の81により示すリセット
信号等のように、多くのゲートにその出力が導かれる信
号の場合では、必要とする出力数を確保するため、イン
バータ82の出力の各々にインバータ83、84を接続し、こ
のインバータ83、84の各出力を、リセット信号が必要な
ゲートに導くようにしなければならない。またさらに多
くの出力数が必要な場合では、破線85によりその接続を
示すブロックを追加する。またもっと多くのゲートにリ
セット信号を送出しなければならない場合では、インバ
ータ83、84の出力をさらにインバータに直列接続した構
成とし、出力数の増加をはかることとなる。
【0007】そのためリセット信号の出力数を増加させ
ようとする場合には、インバータ数の増加によるチップ
面積の増大が生じると共に、リセット信号の遅延時間が
長くなるという問題を生じていた。
【0008】本発明は上記課題を解決するため創案され
たものであり、その目的は、同一信号を多くのゲートに
導く回路構成のときにも、チップ面積の増大と信号経路
における遅延時間の増加とを防止することのできるI2
Lゲートを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のI 2 Lゲート
は、インジェクタとなるPNPトランジスタと、ゲート
となる逆方向NPNトランジスタとを備えたI 2 Lゲー
トであって、前記PNPトランジスタのエミッタ領域と
前記逆方向NPNトランジスタのベース領域との間にp
拡散領域が形成されており、当該p拡散領域にインジェ
クタ電流を引き抜くための電極が形成されていることを
特徴としている。
【0010】
【作用】p拡散領域に形成された電極がオープン状態で
あるときには、インジェクタとしてのPNPトランジス
タのエミッタから流れるインジェクタ電流がゲートとし
ての逆方向NPNトランジスタのベース側に供給され、
入力信号に応じて逆方向NPNトランジスタがオンオフ
する一方、p拡散領域に形成された電極に逆方向NPN
トランジスタのコレクタ電圧と略等しい電圧が通電され
ると、インジェクタ電流が電極を通じて引き抜かれ、逆
方向NPNトランジスタが入力信号とは無関係にオフに
なる。
【0011】
【実施例】以下に、本発明の一実施例について、図面を
参照しつつその説明を行う。
【0012】図2は、本発明の一実施例のI2 Lゲート
により構成され、リセット信号に関与するゲートの接続
を示す論理回路図である。
【0013】図において、NANDゲート41の一対の出
力のうち、一方の出力はNANDゲート42の一方の入力
に導かれており、NANDゲート42の出力はNANDゲ
ート41の一方の入力に接続されている。つまり一対のN
ANDゲート41、42はフリップフロップの構成となって
いる。
【0014】またNANDゲート42の他方の入力には、
トランジスタQ11 のコレクタから送出されるリセット信
号46が与えられており、NANDゲート41の一対の出力
のうち、他方の出力は、フリップフロップ出力として、
図示されていないブロックの論理回路に導かれている。
【0015】またリセット信号46はNANDゲート44の
一方の入力に導かれており、このNANDゲート44の他
方の入力にはインバータ43の出力が与えられている。そ
してNANDゲート44の出力は、インバータ45を介し、
リセット信号が挿入される出力として、図示されていな
いブロックの論理回路に送出されている。またインバー
タ43には、図示が省略されたブロックからの出力が導か
れている。
【0016】図1は、本発明の一実施例であり、図2に
示された論理回路を構成するI2 Lゲートの構成を示す
説明図である。
【0017】n形領域がその表面に形成された基板上に
は、各ゲート41〜45のそれぞれに対応する逆方向 npnト
ランジスタを構成するため、5つのp形領域21〜25が形
成されており、p形領域21はゲート41に対応する逆方向
npnトランジスタのベースを構成し、p形領域22はゲー
ト42に対応するそれを構成し、p形領域23はゲート43に
対応するそれ、24はゲート44に対応するそれ、25はゲー
ト45に対応するそれを構成している。
【0018】そしてp形領域21には、ゲート41に対応す
る逆方向 npnトランジスタの2つのエミッタのそれぞれ
を構成するn+領域211 、212 が形成されている(これ
ら2つのn+領域211 、212 は、NANDゲート41の2
つの出力に対応している)。また各p形領域22〜25のそ
れぞれには、それぞれのゲート42〜45に対応する逆方向
npnトランジスタのエミッタとなるn+領域が形成され
ている (図1においては、○を用いて図示することによ
り、n+領域とその上部に形成された電極とを示してい
る)。
【0019】またp形領域21にはベース電極が形成され
ていて、図1においては、この電極は×213 によって図
示されており、p形領域21およびその他のp形領域22〜
25に形成され、×により示されるベース電極と○により
示されるエミッタ電極とは、図2に示す論理回路図の接
続に従ってその各々が接続されている(図1において
は、この接続は破線により示されている)
【0020】なおp形領域21に形成されたエミッタ212
は、フリップフロップ出力として、図示されていないブ
ロックに接続されており、p形領域23であるベース231
には、図示されていないブロックからの出力が導かれて
いる。またp形領域25に形成されたエミッタは、出力と
してその他のブロックに導かれている。
【0021】またp形領域21〜25のそれぞれがベースを
構成している5つの逆方向 npnトランジスタのコレクタ
は基板表面に形成されたn形領域により構成されてい
て、これら5つの逆方向 npnトランジスタのそれぞれ
は、櫛状の分離領域32によって、互いが互いから電気的
に分離されている。
【0022】そしてこの分離領域32の開口側に沿って
は、インジェクタを構成する帯状のp形領域11が形成さ
れており、このp形領域11とp形領域22とに挟まれた領
域、およびp形領域11とp形領域24とに挟まれた領域の
それぞれには、p拡散領域14、15が形成されており、p
拡散領域14に形成された電極141 、およびp拡散領域15
に形成された電極151 には、破線31により示され、トラ
ンジスタQ11 のコレクタからの出力であるリセット信号
(図2のリセット信号46に対応している)が接続されて
いる。
【0023】以上の構成からるな本発明の一実施例につ
いて、以下にその動作説明を行う。トランジスタQ11 が
カットオフ状態にあり、非リセット状態にあるときに
は、p拡散領域14、15はその他の領域に対して非接続の
状態となり、電気的には無視が可能な状態となる。
【0024】そのため5つの逆方向 npnトランジスタの
各ベースであるp形領域21〜25、逆方向 npnトランジス
タのコレクタである基板表面に形成されたn形領域、お
よびp形領域11は、それぞれのp形領域21〜25に対応し
た pnpトランジスタのコレクタ、ベース、エミッタを構
成することとなり、この pnpトランジスタは、公知であ
る動作に従って逆方向 npnトランジスタにベース電流の
供給を行う。つまり図1に示すI2 Lゲートは、p拡散
領域14、15が形成されていない構成の場合と同様の動作
となる。
【0025】一方、リセット状態となったときには、ト
ランジスタQ11 のベースにHレベルが供給され、トラン
ジスタQ11 がオン状態となることから、p拡散領域14、
15は逆方向 npnトランジスタのコレクタと同電位とな
る。そのためp形領域11と基板表面のn形領域とp拡散
領域14とは、 pnpトランジスタのエミッタ、ベース、コ
レクタのそれぞれを構成することになる。
【0026】その結果、p形領域11からの電流は、 pnp
トランジスタのコレクタとなるp拡散領域14を介してト
ランジスタQ11 のコレクタに流れ込むこととなって、逆
方向npnトランジスタのベースであるp形領域22にはp
形領域11からの電流が供給されない。このことは、逆方
向 npnトランジスタのベースにLレベルが導かれたこと
を意味する。
【0027】このことを図2の論理回路図に戻って説明
すると、リセット信号46がLレベルとなったときには、
NANDゲート42の一対の入力のうち、リセット信号46
の接続側の端子にLレベルが与えられたことと等価とな
り、NANDゲート41、42により構成されたフリップフ
ロップは、初期状態にイニシャライズされることにな
る。
【0028】また上記動作は、p拡散領域15についても
同様となるため、リセット時にはNANDゲート44のリ
セット信号46接続側がLレベルとなり、NANDゲート
44の出力には、リセットを示すHレベルが送出されるこ
ととなる。
【0029】なお本発明は上記実施例に限定されず、多
数のゲートに導く必要のある信号がリセット信号である
場合について説明したが、その他の、多数のゲートに導
く必要のある信号として、例えばクロック信号等の場合
にも同様に適用することが可能である。
【0030】
【発明の効果】以上、本発明に係るI 2 Lゲートによる
場合、p拡散領域に形成された電極がオープン状態であ
るときには、インジェクタとしてのPNPトランジスタ
のエミッタから流れるインジェクタ電流がゲートとして
の逆方向NPNトランジスタのベース側に供給され、入
力信号に応じて逆方向NPNトランジスタがオンオフす
る一方、p拡散領域に形成された電極に逆方向NPNト
ランジスタのコレクタ電圧と等しい電圧が通電される
と、インジェクタ電流が電極を通じて引き抜かれ、逆方
向NPNトランジスタが入力信号とは無関係にオフにな
る構成となっているので、I 2 Lゲートが多数あって
も、1つのリセット信号でもって各ゲートを一斉にリセ
ットさせることができる。即ち、従来とは異なり、リセ
ットをするため必要なゲートを大幅に削減することがで
き、チップの小型化と回路の高速化を図ることが可能に
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であり、図2に示された論理
回路を構成するI2 Lゲートの構成を示す説明図であ
る。
【図2】本発明の一実施例のI2 Lゲートにより構成さ
れ、リセット信号に関与するゲートの接続を示す論理回
路図である。
【図3】従来において使用されている直列接続された2
つのインバータを示す論理回路図である。
【図4】図3により示された論理回路を示すI2 Lゲー
トの等価回路図である。
【図5】図4により示された等価回路を構成するI2
ゲートの構成を示す説明図である。
【図6】従来技術のリセット信号に関与する部分を示す
論理回路図である。
【符号の説明】
11 p形領域 14、15 p拡散領域 22、24 p形領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/8222 H01L 21/8222 - 21/8228 H01L 21/8232 H01L 27/06 H01L 27/08 H01L 27/082

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インジェクタとなるPNPトランジスタ
    と、ゲートとなる逆方向NPNトランジスタとを備えた
    2 Lゲートにおいて、前記PNPトランジスタのエミ
    ッタ領域と前記逆方向NPNトランジスタのベース領域
    との間にp拡散領域が形成されており、当該p拡散領域
    にインジェクタ電流を引き抜くための電極が形成されて
    いることを特徴としたI2 Lゲート。
JP4098682A 1992-03-24 1992-03-24 I2 lゲート Expired - Fee Related JP2943034B2 (ja)

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