JPH0363713A - 半導体回路 - Google Patents

半導体回路

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JPH0363713A
JPH0363713A JP19984389A JP19984389A JPH0363713A JP H0363713 A JPH0363713 A JP H0363713A JP 19984389 A JP19984389 A JP 19984389A JP 19984389 A JP19984389 A JP 19984389A JP H0363713 A JPH0363713 A JP H0363713A
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JP
Japan
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source
fet
gate
circuit
drain
Prior art date
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Pending
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JP19984389A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Oyabu
裕之 大薮
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体回路に関し、特に電界効果トランジスタ
を用いて定電流源回路や負荷回路等を構成する半導体回
路に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、この種の半導体回路としては第、8図に示される
定電流源回路があり、−数的に使用されている。
ゲートおよびソースが短絡された電界効果トランジスタ
(FET)1は、そのドレイン側に電圧V が印加され
、ソース側には電圧VAよりも低い電圧VBが印加され
る。そして、図示しない負荷回路がドレイン・ソース回
路に直列に接続される。FET1のドレイン・ソース電
流■dsは、ドレイン・ソース間電圧vdSが所定の電
圧値(ピンチオフ電圧)以上である場合には定電流性を
有するため、この定電流性を利用して負荷回路に安定し
た定電流が供給される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来の定電流源回路にあっては、ゲ
ート・ソース間が短絡されてゲート・ソース間電圧V 
が0[v]に固定されているため、s ドレイン・ソース電流Idsはドレイン・ソース間電圧
vdsの大きさにかかわらず常に一定の電流値で飽和す
る。従って、ドレイン・ソース電流’ds、つまり、負
荷に供給される定電流の値を大きくするにはFET1の
ゲート幅を大きくする必要がある。このため、FETI
から構成される回路が集積されるICチップのチップ面
積は大きくなり、得られる半導体装置が大形化してしま
うという課題が有った。
また、ゲート幅が大きくなるとドレイン抵抗は小さくな
り、ドレインコンダクタンスgdが増加する。ドレイン
コンダクタンスgdが増加するということは、定電流源
回路の内部インピーダンスが低くなることである。この
ため、この内部インピーダンスの低下によって回路の定
電流性が損なわれるという課題が有った。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこのような課題を解消するためになされたもの
で、FETと、このFETのドレイン・ゲート間に接続
されてそのゲート・ソース間に正の電圧を生じさせる回
路素子と、FETのゲート・ソース間に接続されたコン
デンサとを備えて構成されたものである。
〔作用〕
FETのゲート・ソース間に正の電圧が生じることによ
り、大きな電流がドレイン・ソース間に流れる。また、
負荷回路に高周波電流が供給される場合には、ゲート・
ソース間に接続されたコンデンサによってその高周波成
分は短絡され、FETのゲート会ソース間に形成された
ショットキーダイオードにはなんら影響を与えなくなる
〔実施例〕
第1図は本発明を定電流源回路に適用した場合の第1の
実施例の構成を示す回路図である。
FET2はガリウム砒素(GaAs)半導体基板からな
るMESFET (ショットキーバリア形PET)構造
に形成されている。このドレイン・ゲート間には抵抗3
が接続されており、ゲート・ソース間にはコンデンサ4
が接続されている。抵抗3は薄膜技術等によって形成さ
れる。これらFET2.抵抗3およびコンデンサ4は定
電流源回路を構成しており、FET2のドレイン・ソー
ス回路に直列に接続された負荷回路5に定電流を供給す
る。
この定電流源回路の等価回路は第2図に示される。
FET2のドレイン・ソース間にはFET2の有する電
流供給機能に基づく電流源6によって電流が流れる。こ
の電流源6による電流は、FET2のゲート・ソース間
電圧をV   、FET2のs2 しきい値電圧をV  とすると、K(vg52h2 V   )2として示される。抵抗7はFET2のh2 ドレインに生じる抵抗性であり、その抵抗値はFET2
のドレインコンダクタンスをgd2とするとその逆数で
ある17g、2として示される。抵抗3は上記のFET
2のドレイン・ゲート間に接続されたものであり、コン
デンサ4はFET2のゲート・ソース間に接続されたも
のである。また、ダイオード8はFET2のゲート・ソ
ース間に形成されたショットキーダイオードである。
このような構成において、ドレインに電圧VAを印加し
、ソースに電圧VAよりも低い電圧VBを印加すると、
FET2のゲート・ソース間には抵抗3とダイオード8
との抵抗比で定まる電圧が印加され、電流がわずかに流
れる。従って、ダイオード8の端子間、つまり、FET
2のゲート・ソース間には正の電圧V  が発生する。
この電s2 圧V  は上記のように抵抗3の値に応じて設定s2 できるため、所望のドレイン・ソース電流■ds2が得
られる。従って、負荷回路5に供給される定電流の値は
、抵抗3とFET2のゲート会ソース間の抵抗性との比
を適宜選択することにより可変することが出来、負荷回
路5に大きな値を持った定電流を供給することが出来る
このため、負荷回路5に供給する定電流を大きくするた
めに、従来のように、定電流源回路を構成するFETの
ゲート幅を大きくする必要は無くなる。すなわち、本実
施例によれば、FET2のゲート幅が小さいままの状態
で、つまり、チップ面積を増大させずに、負荷回路5に
大きな定電流を供給することが可能になる。
一方、第1図に示された回路構成において、コンデンサ
4が無く、FET2のゲート・ソース間が開放状態の構
成を想定すると、次のような問題が生じる。つまり、負
荷回路5に供給される定電流が高周波になると、FET
2のゲート・ソース間に形成されたショットキーダイオ
ードの微分抵抗の影響により、FET2のゲート・ソー
ス間電圧は変動する。従って、FET2のドレイン・ソ
ース電流ldsは変動し、安定した電流が負荷回路5に
供給されなくなる。
しかしながら、本実施例においては第1図に図示される
通り、FET2のゲート・ソース間にコンデンサ4が接
続されているためにこのようなことは無く、負荷回路5
に高周波電流が供給される場合であっても、FET2の
ゲート・ソース間電圧V  は高周波成分から影響を受
けないものとs2 なる。すなわち、コンデンサ4は高周波成分に対しては
インピーダンスが低下するため、高周波成分はコンデン
サ4によって短絡され、FET2のゲート・ソース間に
形成されたショットキーダイオード8にはなんら影響を
与えない。従って、FET2のゲート・ソース間には交
流的に見ると定電流が供給され続けるため、ゲート・ソ
ース間電圧V  は変動せず、負荷回路5に供給される
定s2 電流K(V   −V   )2の値は常に一定のもg
s2     th2 のとなる。
また、高周波的に見た本回路のドレインコンダクタンス
g は、抵抗3の抵抗値をR1とすると次式のように示
される。
g −1/R1+gd2 ここで、抵抗値R1を十分に大きな値に設定すれば、回
路全体のドレインコンダクタンスgdを増加させずに、
負荷回路5に供給される定電流を大きなものとすること
が出来る。また、抵抗3は薄膜技術により制御性良く形
成されるため、抵抗値R1の値を精度良く設定すること
が可能である。
このため、当初設計した抵抗値R1とダイオード8の抵
抗分との比は製造バラツキによってほとんど変化せず、
設計通りの回路が実現される。
第3図は本発明を負荷回路に適用した場合の第2の実施
例を示し、B F L (Buff’ered PET
 Loglc)回路を表している。なお、第1図と同一
または相当する部分については同符号を用いてその説明
は省略する。
FET2.抵抗3およびコンデンサ4はFET9の負荷
回路を構成しており、PET2のドレイン・ソース回路
に直列にMESFET9が接続されている。FET9の
ゲートには人力信号が与えられ、入力信号に応じたFE
T2のソース電位はMESFETIOのゲートに与えら
れる。FET10のソースにはダイオード11.12が
接続され、ダイオード12のカソードから出力される信
号の電位がシフトされる。また、ダイオード11゜12
に直列に、ゲート・ソース間がショートされたMESF
ET13が接続されている。
このような構成において、FET9のゲートに与えられ
た入力信号は、FET2を負荷回路とするFET9の増
幅作用により増幅され、FET10、ダイオード11.
12を介して出力される。
ここで、入力信号が高周波成分を含む場合、FET2は
この高周波成分から影響を受けないものとなる。すなわ
ち、コンデンサ4は高周波成分に対してはインピーダン
スが低下するため、高周波信号はコンデンサ4によって
短絡され、FET2のゲート・ソース間に形成されたシ
ョットキーダイオード8には何等影響を与えない。従っ
て、FET2のゲート・ソース間電圧V  は、高周波
信s2 号が入力されても変動せず、常にFET2による負荷抵
抗の値は一定のものとなる。
また、FET9の増幅度Aは、FET9のドレインコン
ダクタンスをg  相互コンダクタンスd9’ をgffi9とすると次式に示される増幅度Aで増幅さ
れる。
A ”” g  / (g d2” g dg)119 FET2のドレインコンダクタンスgd2は、FET2
のゲート幅が大きくならないように形成されているため
、従来のゲート幅を大きくして負荷抵抗を変化させるも
のと比較して増加しない。従って、上記式に示されるP
ET9の増幅度Aは従来の負荷回路において得られるも
のに比較して大きなものとなり、好ましいBFL回路が
得られる。
第4図は本発明を定電流源回路に適用した場合の第3の
実施例を示す回路図であり、第1図と同一または相当す
る部分については同符号を用いてその説明は省略する。
第1図に示された定電流源回路にあってはMESFET
2のドレイン・ゲート間に抵抗3を接続したが、本実施
例における定電流源回路は、FET2のドレイン・ゲー
ト間に、ゲート・ソース間が短絡されたMESFET1
4を接続したものである。本実施例においても、FET
14によりFET2のゲート・ソース間にわずかな電流
を注入することにより、FET2のゲート・ソース間に
正の電圧を発生させ、FET2のゲート幅を大きくしな
いで負荷回路5に供給される定電流を増加させることが
出来る。また、本実施例においてもF ET2のゲート
・ソース間にコンデンサ4が接続されているため、負荷
回路5に高周波電流が供給される場合には、高周波成分
はコンデンサ4によって短絡される。このため、FET
2のゲート・ソース間電圧V  は変動しない。従って
、常s2 に安定した電流を負荷回路5に供給することが出来る。
第5図は本発明を負荷回路に適用した場合の第4の実施
例の構成を示す回路図であり、第3図および第4図と同
一または相当する部分については同符号を用いてその説
明は省略する。
第3図に示された負荷回路は抵抗3を用いて構成されて
いたが、本実施例による負荷回路はFET14を用いて
構成されている。すなわち、FET9の負荷回路は、−
FET2.FET14およびコンデンサ4から構成され
ている。FET14はFET2のドレイン・ゲート間に
接続され、そのゲート・ソース間が短絡されており、コ
ンデンサ4はFET2のゲート・ソース間に接続されて
いる。本実施例においても、FET2のゲート・ソース
間電圧V  は高周波信号がコンデンサ4にs2 より短絡されるため変動せず、ドレイン・ソース間抵抗
は常に高いインピーダンスに一定に維持される。また、
FET2のゲート幅を大きくせずに、そのドレイン・ソ
ース電流を増大させることが出来るため、ドレイ・ンコ
ンダクタンスは大きくならない。従って、FET2を負
荷とするFET9の増幅度Aは本実施例においても高く
なる。
第6図は本発明を定電流源回路に適用した第5の実施例
を示す回路図であり、第1図と同一または相当する部分
には同符号を用いてその説明は省略する。
第1図に示された定電流源回路にあってはMESFET
2のドレイン・ゲート間に抵抗3を接続したが、本実施
例における定電流源回路は、FET2のドレイン・ゲー
ト間に、ショットキーダイオード15を接続したもので
ある。本実施例においては、ショットキーダイオード1
5とFET2のゲート・ソース間のショットキーダイオ
ード8との分圧比で定まる正の電圧がダイオード8の端
子間に発生する。そして、この正の電圧によりFET2
のゲート幅を大きくしないで負t:j回路5に供給され
る定電流が増加する。本実施例においてもFET2のゲ
ート・ソース間にコンデンサ4が接続されている。この
ため、負荷回路5に高周波電流が供給される場合にあっ
ても、常に安定した電流を負荷回路5に供給することが
出来る。
第7図は本発明を負荷回路に適用した場合の第6の実施
例の構成を示す回路図であり、第3図および第6図と同
一または相当する部分については同符号を用いてその説
明は省略する。
TS3図に示された負荷回路は抵抗3を用いて構成され
ていたが、本実施例による負荷回路はショットキーダイ
オード15を用いて構成されている。
すなわち、FET9の負荷回路は、FET2.  ショ
ットキーダイオード15およびコンデンサ4から構成さ
れている。ショットキーダイオード15のカソードはF
ET2のドレインに、アノードはFET2のゲートに接
続されており、コンデンサ4はFET2のゲート・ソー
ス間に接続されている。本実施例においても、FET2
のゲート・ソース間電圧V  は高周波信号がコンデン
サ4にs2 より短絡されているため変動せず、ドレイン・ソース間
抵抗は常に高いインピーダンスに一定に維持される。ま
た、FET2のゲート幅を大きくせずに、そのドレ・イ
ン・ソース電流を増大させることが出来るため、ドレイ
ンコンダクタンスは大きくならない。従って、FET2
を負荷とするFET9の増幅度Aは本実施例においても
高くなる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、FETのゲート・
ソース間に正の電圧が生じることにより、大きな電流が
ドレイン・ソース間に流れる。また、負荷回路に高周波
電流が供給される場合であっても、その高周波成分はゲ
ート・ソース間に接続されたコンデンサによって短絡さ
れ、FETのゲート・ソース間に形成されたショットキ
ーダイオードにはなんら影響を与えなくなる。
このため、発生する電圧に応じたドレイン・ソース電流
をFETに流すことが出来、従来のようにFETのゲー
ト幅を大きくせずに、負荷回路に大きな値の定電流を供
給することが出来、チップ面積が大きくならないという
効果を有する。しかも、FETのドレインコンダクタン
スを増加させずに大きな定電流を負荷回路に供給するこ
とが出来、回路の内部インピーダンスが高く維持され、
負荷回路に供給される電流は安定化するという効果をも
有する。
さらに、FETのゲート・ソース間電圧は高周波信号に
よって変動しなくなり、常に安定したドレイン・ソース
電流が得られるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を定電流源回路に適用した第1の実施例
の構成を示す回路図、第2図は第1図に示された回路の
等価回路図、第3図は本発明を負荷回路に適用した第2
の実施例の構成を示す回路図、第4図は本発明を定電流
源回路に適用した第5の実施例の構成を示す回路図、第
5図は本発明を負荷回路に適用した第4の実施例の構成
を示す回路図、第6図は本発明を定電流源回路に適用し
た第5の実施例の構成を示す回路図、第7図は本発明を
負荷回路に適用した第6の実施例の構成を示す回路図、
第8図は従来の定電流源回路の構成を示す回路図である
。 2・・・電界効果トランジスタ(FET) 、3・・・
抵抗、4・・・コンデンサ、5・・・負荷回路、14・
・・FET、15・・・ショットキーダイオード。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電界効果トランジスタと、この電界効果トランジスタの
    ドレイン・ゲート間に接続されてそのゲート・ソース間
    に正の電圧を生じさせる回路素子と、前記電界効果トラ
    ンジスタのゲート・ソース間に接続されたコンデンサと
    を備えて構成された半導体回路。
JP19984389A 1989-08-01 1989-08-01 半導体回路 Pending JPH0363713A (ja)

Priority Applications (1)

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JP19984389A JPH0363713A (ja) 1989-08-01 1989-08-01 半導体回路

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JP19984389A JPH0363713A (ja) 1989-08-01 1989-08-01 半導体回路

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JP19984389A Pending JPH0363713A (ja) 1989-08-01 1989-08-01 半導体回路

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JP (1) JPH0363713A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009180529A (ja) * 2008-01-29 2009-08-13 Mitsubishi Electric Corp 赤外線センサ、赤外線固体撮像装置及び赤外線センサの制御方法
JP2009210523A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Mitsubishi Electric Corp 赤外線固体撮像装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009180529A (ja) * 2008-01-29 2009-08-13 Mitsubishi Electric Corp 赤外線センサ、赤外線固体撮像装置及び赤外線センサの制御方法
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