JPH01114117A - Cmos output buffer circuit - Google Patents

Cmos output buffer circuit

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Publication number
JPH01114117A
JPH01114117A JP62271414A JP27141487A JPH01114117A JP H01114117 A JPH01114117 A JP H01114117A JP 62271414 A JP62271414 A JP 62271414A JP 27141487 A JP27141487 A JP 27141487A JP H01114117 A JPH01114117 A JP H01114117A
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JP
Japan
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diode
output
channel
buffer circuit
output buffer
Prior art date
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Application number
JP62271414A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shozo Shirota
城田 省三
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH01114117A publication Critical patent/JPH01114117A/en
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Abstract

PURPOSE:To apply a voltage larger than the power voltage to an output point by adding a diode in series with an output P-channel transistor(TR) and using a connection point between the diode and an N-channel TR as an output terminal. CONSTITUTION:The impurity density of a P-channel diffusion region (layer) 4 and an N-channel diffusion region (layer) 5 is selected so that the reverse dielectric strength of a diode D3 is larger than the power voltage VCC. In applying a voltage VA larger than the voltage VCC to a terminal 3 for input/output in common, the diode D3 is reversed to cut off a parasitic current and to attain normal operation in case of VA<VS (VS is the reverse dielectric strength of the diode D3). That is, the diode D3 is added in series with an output P-channel TR Q2 and the connection point between the diode D3 and the N-channel TR Q1 is used as an output terminal 3. Thus, it is possible to apply a voltage over the voltage VCC to the output point regardless of the CMOS element employed and the use of the terminal 3 for common input/output is made flexible.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置、特にCMO3半導体装置の入
出力兼用端子に設けられるCMO3出力バッファ回路に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, particularly a CMO3 output buffer circuit provided at an input/output terminal of a CMO3 semiconductor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

CMO3半導体装置において、装置内部の信号を外部へ
出力するための回路形式としては、Nチャンネルオーブ
ンドレイン形式、Pチャンネルオーブンドレイン形式、
CMO5出力形式の3種類があり、それぞれ必要とする
ものを作り分けている。
In CMO3 semiconductor devices, the circuit formats for outputting internal signals to the outside include N-channel oven drain format, P-channel oven drain format,
There are three types of CMO5 output formats, each of which is tailored to meet your needs.

従来のCMOS出力バッファ回路を第2図(a)。FIG. 2(a) shows a conventional CMOS output buffer circuit.

(b)に示す、同図において、QlはNチャンネルトラ
ンジスタ、Q2はPチャンネルトランジスタ、DI、D
2はそれぞれトランジスタQl、Q2のドレイン部分に
形成される寄生ダイオード、1゜2はそれぞれトランジ
スタQl、Q2のゲートに入力される信号、3は本CM
OS出力バッファ回路の出力端子であり、本CMOS出
力バッファ回路が設けられているCMO3半導体装置内
の他の回路に外部からの信号を入力するための入力端子
を兼ねている。以下、この節点3を入出力兼用端子とも
出力点とも称する。
(b), in which Ql is an N-channel transistor, Q2 is a P-channel transistor, DI, D
2 are parasitic diodes formed at the drains of transistors Ql and Q2, respectively; 1°2 is a signal input to the gates of transistors Ql and Q2, respectively; 3 is the main CM
This is the output terminal of the OS output buffer circuit, and also serves as an input terminal for inputting external signals to other circuits in the CMO3 semiconductor device in which this CMOS output buffer circuit is provided. Hereinafter, this node 3 will also be referred to as an input/output terminal or an output point.

なお、同図ではN基板Pウェル方式を用いたものを示し
ているが、逆の場合、即ち、P基板Nウェル方式の場合
も勿論ある。
Note that although the figure shows an example using an N-substrate P-well system, the opposite case, that is, a P-substrate N-well system, is of course possible.

このような構造の場合、Di、D2として示されている
寄生ダイオードが必ずドレイン部分に形成される0例え
ば、NチャンネルトランジスタQ1においては、ドレイ
ンを形成するN+拡散領域とP基板との間で図示したよ
うな方向でダイオードが形成される。またPチャンネル
トランジスタQ2においては、ドレインを形成するP 
拡散層とNウェルとの間でダイオードが形成される。そ
のため例えば出力点3の電位がVccより大きい場合は
ダイオードD2が順方向でオンしてしまい、大きな寄生
電流が流れることになる。この端子をCMOSレベルの
みで使用する場合は、節点3の電位はVss xVcc
の範囲にしかならず特に問題はないが、この端子にVc
c以上の電圧を印加した場合は、この構造では前述した
ような問題がある。
In such a structure, a parasitic diode, shown as Di, D2, is necessarily formed in the drain region. A diode is formed in this direction. In addition, in the P channel transistor Q2, the P channel forming the drain is
A diode is formed between the diffusion layer and the N-well. Therefore, for example, when the potential at the output point 3 is higher than Vcc, the diode D2 turns on in the forward direction, causing a large parasitic current to flow. When using this terminal only at CMOS level, the potential of node 3 is Vss x Vcc
There is no particular problem as it is only within the range of Vc.
If a voltage higher than c is applied, this structure has the problems described above.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来のCMOS出力バッファ回路は以上のように構成さ
れているため、入出力兼用端子の電位としてはVssか
らVcCO間の電位しか許容されず、使用方法が制約さ
れるという問題点があった。
Since the conventional CMOS output buffer circuit is configured as described above, there is a problem in that only a potential between Vss and VcCO is allowed as the potential of the input/output terminal, which limits how it can be used.

この発明は上記のような従来のCMO3出力バッファ回
路の問題点を解消するためになされたもので、CMO3
回路形式でありながら出力点にVcCより大きな電圧が
印加可能なCMO3出力バッファ回路を提供することを
目的としている。
This invention was made to solve the problems of the conventional CMO3 output buffer circuit as described above.
It is an object of the present invention to provide a CMO3 output buffer circuit that can apply a voltage higher than VcC to its output point, although it is a circuit type.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るCMOS出力バッファ回路は、出力用P
チャネルおよびNチャンネルトランジスタのドレイン間
に電源から見て順方向になるようにダイオードを挿入し
、かつダイオードと出力用Nチャンネルトランジスタと
の接続点から出力点を取出すようにしたものである。
The CMOS output buffer circuit according to the present invention has an output P
A diode is inserted between the drains of the channel and N-channel transistors in a forward direction when viewed from the power source, and the output point is taken out from the connection point between the diode and the output N-channel transistor.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、上述のようにダイオードを付加し
たことにより、出力点に電源電圧以上の電圧が印加され
たとしてもこのダイオードが逆方向になって出力用Pチ
ャンネルトランジスタの寄生ダイオードがオンするのを
防止するため、出力点に電源電圧以上の電圧が印加され
たときの寄生電流がカットオフされ正常な動作が可能と
なる。
In this invention, by adding a diode as described above, even if a voltage higher than the power supply voltage is applied to the output point, this diode reverses direction and the parasitic diode of the output P-channel transistor is turned on. In order to prevent this, the parasitic current is cut off when a voltage higher than the power supply voltage is applied to the output point, allowing normal operation.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図は本発明の一実施例によるCMOS出力バッファ回路
を示し、図において、4はPチャンネルトランジスタQ
2のドレインに相当するP型拡散領域、5は該P型拡散
領域4内に島状に形成されたN型拡散領域、D3は前記
P型拡散領域4とN型拡散領域5とによって構成される
ダイオードである。Ql、Q2.DI、D2、信号1゜
2.3は従来装置と同一のものである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure shows a CMOS output buffer circuit according to an embodiment of the present invention, in which 4 is a P-channel transistor Q
2 is a P-type diffusion region corresponding to the drain, 5 is an N-type diffusion region formed in an island shape within the P-type diffusion region 4, and D3 is constituted by the P-type diffusion region 4 and the N-type diffusion region 5. It is a diode. Ql, Q2. DI, D2, and signal 1°2.3 are the same as in the conventional device.

前記P型拡散領域4およ2びN型拡散領域5の不純物濃
度はダイオードD3の逆方向耐圧が電源電圧vccより
も大きくなるように選択する。以下の説明のためにこの
ダイオードD3の逆方向耐圧をV、とじておく。
The impurity concentrations of the P-type diffusion regions 4 and 2 and the N-type diffusion region 5 are selected so that the reverse breakdown voltage of the diode D3 is greater than the power supply voltage vcc. For the following explanation, the reverse breakdown voltage of this diode D3 is assumed to be V.

次に動作について説明する。今、入出力兼用端子3にV
CC以上の電圧vAが印加されたとする。
Next, the operation will be explained. Now, apply V to input/output terminal 3.
Assume that a voltage vA higher than CC is applied.

従来装置の場合は寄生ダイオードD2が順方向となって
オンし、大きな寄生電流が流れてしまい正常な動作をし
ないが、本発明の場合はVA<Vlであればダイオード
D3が逆方向となって寄生電流をカントオフし、正常な
動作が可能である。
In the case of the conventional device, the parasitic diode D2 turns on in the forward direction, causing a large parasitic current to flow and does not operate normally, but in the case of the present invention, if VA<Vl, the diode D3 turns in the reverse direction. Parasitic current is canted off and normal operation is possible.

なお、上記の説明ではCMO3出力形式として使用する
場合を考えたが、本実施例では同一回路を、Nチャンネ
ルオープンドレイン形式として使用することも可能であ
る。従来装置ではCMOS形式とNチャンネルオーブン
ドレイン形式とはマスク上で作り分ける必要があり、マ
スクに応じた所定の使用方法でしか使用できなかった。
In the above description, the case where the circuit is used as a CMO3 output format is considered, but in this embodiment, it is also possible to use the same circuit as an N-channel open drain format. In conventional devices, the CMOS type and the N-channel oven drain type have to be made separately on the mask, and can only be used in a predetermined usage method depending on the mask.

しかしながら、本発明によれば、入力信号2をvecレ
ベルに設定する等の方法により、Pチャンネルトランジ
スタQ2を常時オフするようにしておけば、出力点にV
CC以上の電圧が印加可能となり、こうすることで、N
チャンネルオープンドレイン形式と全(同一の動作をさ
せることができ、使用方法の自由度が大幅に増大する。
However, according to the present invention, if the P-channel transistor Q2 is always turned off by setting the input signal 2 to the vec level, V
It becomes possible to apply a voltage higher than CC, and by doing this, N
It can perform the same operation as the channel open drain type, greatly increasing the degree of freedom in how it can be used.

また、第1図(a)を製造するためのウェハプロセスを
考えた場合、ダイオードD3はその逆方向耐圧■3が所
望以上の電圧でありさえすればよく、従ってP型拡散7
14あるいはN型拡散層5は従来プロセスでのP“ソー
スドレイン工程あるいはN1ソースドレイン工程と共用
可能であリウェハプロセスの増加は実質的にはないもの
である。
Furthermore, when considering the wafer process for manufacturing the device shown in FIG.
14 or the N type diffusion layer 5 can be used in common with the P" source drain process or the N1 source drain process in the conventional process, and there is substantially no increase in the number of rewafer processes.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、本発明に係るCMOS出力バッファ回路
によれば、出力Pチャンネルトランジスタと直列にダイ
オードを付加し、ダイオードとNチャンネルトランジス
タとの接続点を出力端子としたので、CMO5形式であ
りながら出力点にVo、以上の電圧が印加可能となり、
入出力兼用端子の使い方が柔軟に行なえるという効果が
ある。
As described above, according to the CMOS output buffer circuit according to the present invention, a diode is added in series with the output P-channel transistor, and the connection point between the diode and the N-channel transistor is used as the output terminal. It becomes possible to apply a voltage of Vo or more to the output point,
This has the effect that the input/output terminals can be used flexibly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例によるCMOS出力バッフ
ァ回路を示す図、第2図は従来のCMOS出力バッファ
回路を示す図である。 図において、QlはNチャンネルトランジスタ、Q2は
Pチャンネルトランジスタ、Di、D2゜D3はダイオ
ード、1.2はそれぞれトランジスタQl、Q2のゲー
ト入力、3は入出力兼用端子、4はP型拡散層、5はN
型拡散層である。
FIG. 1 is a diagram showing a CMOS output buffer circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a conventional CMOS output buffer circuit. In the figure, Ql is an N-channel transistor, Q2 is a P-channel transistor, Di, D2 and D3 are diodes, 1.2 is the gate input of transistors Ql and Q2, respectively, 3 is an input/output terminal, 4 is a P-type diffusion layer, 5 is N
It is a type diffusion layer.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ソースを接地電位に接続したNチャンネルトラン
ジスタと、 ソースを電源電圧に接続したPチャンネルトランジスタ
と、 該Pチャンネルトランジスタのドレインをアノードとし
、カソードが前記Nチャンネルトランジスタのドレイン
と接続されたダイオードとを備え、該ダイオードのカソ
ードと前記Nチャンネルトランジスタのドレインとの接
続点から出力端子を取出すようにしたことを特徴とする
CMOS出力バッファ回路。
(1) An N-channel transistor whose source is connected to a ground potential, a P-channel transistor whose source is connected to a power supply voltage, and a diode whose drain is an anode and whose cathode is connected to the drain of the N-channel transistor. 1. A CMOS output buffer circuit comprising: a CMOS output buffer circuit, wherein the output terminal is taken out from a connection point between the cathode of the diode and the drain of the N-channel transistor.
(2)前記ダイオードを、前記Pチャンネルトランジス
タのドレインに相当するP型拡散層と該P型拡散層の中
に島状に形成されたN型拡散層との2つの拡散層により
形成するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載のCMOS出力バッファ回路。
(2) The diode is formed of two diffusion layers: a P-type diffusion layer corresponding to the drain of the P-channel transistor and an N-type diffusion layer formed in an island shape within the P-type diffusion layer. A CMOS output buffer circuit according to claim 1, characterized in that:
(3)前記出力端子は、本回路以外の回路に外部の信号
を入力するための入力端子を兼ねていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のCMOS出力バッファ回
路。
(3) The CMOS output buffer circuit according to claim 1, wherein the output terminal also serves as an input terminal for inputting an external signal to a circuit other than the main circuit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03232269A (en) * 1990-02-07 1991-10-16 Mitsubishi Electric Corp Input circuit of semiconductor device
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