JPH0412033B2 - - Google Patents

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JPH0412033B2
JPH0412033B2 JP56084032A JP8403281A JPH0412033B2 JP H0412033 B2 JPH0412033 B2 JP H0412033B2 JP 56084032 A JP56084032 A JP 56084032A JP 8403281 A JP8403281 A JP 8403281A JP H0412033 B2 JPH0412033 B2 JP H0412033B2
Authority
JP
Japan
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transistor
collector
base
current
emitter
Prior art date
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Application number
JP56084032A
Other languages
English (en)
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JPS57198653A (en
Inventor
Kenji Yamashita
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.)
NIPPON DENKI AISHII MAIKON SHISUTEMU KK
Original Assignee
NIPPON DENKI AISHII MAIKON SHISUTEMU KK
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Publication date
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Publication of JPH0412033B2 publication Critical patent/JPH0412033B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0214Particular design considerations for integrated circuits for internal polarisation, e.g. I2L
    • H01L27/0229Particular design considerations for integrated circuits for internal polarisation, e.g. I2L of bipolar structures
    • H01L27/0233Integrated injection logic structures [I2L]

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は定電流源を負荷として働く論理回路に
関する。
特に前記論理回路をI2L(Infegrated Injection
Logie)を用いて構成した回路に関するものであ
る。
I2Lは同一半導体基板上に形成された単一の島
状領域内にスイツチングトランジスタと、該るス
イツチングトランジスタに多数キヤリアを注入し
つつ上記スイツチングトランジスタのベース入力
によりスイツチングトランジスタのコレクタ出力
を制御するものである。
第1図は従来より提案されているI2Lと周辺回
路との基本的なインターフエース回路であり、ベ
ースが接地された横形PNPトランジスタにより
構成される定電流源4は、1端を電流端子7に、
他端をエミツタが接地された縦形NPNトランジ
スタ5のベースに接続される。
縦形NPNトランジスタ5のコレクタは、イン
ターフエース回路を構成するエミツタが接地端子
2に接続されたNPNトランジスタ6のベース及
び1端が電源端子1に接続された抵抗8に接がれ
る。電源端子1に接がれた抵抗9の他端は、
NPNトランジスタ6のコレクタに接続される。
第1図従来例の動作は以下の通りである。
即ち第1図において、定電流源4をベースに持
つスイツチングトランジスタ5が導通状態にある
と仮定すると、スイツチングトランジスタ5のコ
レクタエミツタ間の電圧はほぼ零となり、次段の
トランジスタ6は非導通状態となる。
逆にスイツチングトランジスタ5が非導通状態
にあるとトランジスタ5のコレクタは高インピー
ダンスとなり、抵抗8を介してトランジスタ6の
ベースにベース電流が流入し、トランジスタ6は
導通状態となる。
今I2Lの定電流源4がスイツチングトランジス
タ5に流すベース電流をIB5、スイツチングトラ
ンジスタ5の電流増幅率をhFE5、抵抗8,9の抵
抗値をそれぞれR8、R9、トランジスタ6の電流
増幅率をhFE6、電源端子1の電圧をV1とし、トラ
ンジスタ5及び6のエミツタコレクタ飽和電圧を
それぞれVCE5及びVCE6とすると、次の関係式が成
り立つ。
即ち、スイツチングトランジスタ5が導通状態
であるとトランジスタ5に流れるコレクタ電流
IC5は、 IC5=(V1−VCE5)/R8 ……(1) IC5=IB5・hFE5 ……(2) となり、VCE5は、次段のトランジスタ6が非導通
状態を保つために十分小さくしなければならな
い。
周知の通り、I2LのNPNスイツチングトランジ
スタ5は、通常のNPNトランジスタに対してコ
レクタとエミツタの関係が逆であり、一般に逆形
トランジスタと称されているが、かかる逆形トラ
ンジスタの電流増幅率は非常に小さく、I2Lとし
て改良されたものでも実用レベルでは、2〜10程
度である。
ここで(1)及び(2)式において、hFE5=3,IB
20μAとすると、IC5=60μA、V1=6V,VCE5
0.1VとするとR8=98.3kΩとなり、該る抵抗を半
導体集積回路で実現すると非常に広い面積を必要
とするばかりでなく絶対値の精度も非常に悪く半
導体集積回路としての利点はない。
又、(1)式からも明らかな様に、トランジスタ5
のコレクタ電流IC5は、電源電圧依存性が非常に
強く、安定した動作を期待できない。
第2図は他の従来例であり、第1図とはスイツ
チングトランジスタ5の負荷としてPNPトラン
ジスタ10,11と抵抗12とによる定電流源を
用いている所が異なる。第2図において、I2Lス
イツチングトランジスタ5の負荷は、エミツタ及
びベースを共通とし該るエミツタは電源端子1に
接続された2つのPNPトランジスタ10,11
により構成した定電流源である。トランジスタ1
1のベースはそのコレクタにも接続されるととも
に抵抗12を介して接地端子2に接続されてい
る。
該る第2図従来例の動作も、第1図従来例の動
作と同様であり、詳細な説明は省略する。
第1図に比べて、第2図の利点としては、
PNPトランジスタ11及び抵抗12により基準
電流を作るので、I2L論理回路と周辺回路とのイ
ンターフエースにおいてはI2Lスイツチングトラ
ンジスタの負荷として、PNPトランジスタ10
に相当するトランジスタを追加するだけで良い。
しかしながら、第1図の従来例に見られる欠点
を十分に解決するには致らなく、抵抗12の抵抗
値の変動及び電源電圧V1の変動により動作は不
安定になるばかりでなく、第1図従来例と同様
I2Lスイツチングトランジスタ5の負荷電流とベ
ース電流(=インジエクタ電流)は無関係に変化
しI2Lスイツチングトランジスタ5の安定な動作
が期待できないばかりでなく、半導体集積回路で
実現する場合にも大きな面積を必要とする。
よつて本発明の目的は、半導体集積回路にして
有用でかつ安全な動作をするI2L回路を提案する
ことにある。
本発明によれば、ベースが接地された一導電型
の横型トランジスタで構成される第1、第2の定
電流源と、第1の定電流源にベースが接続され、
第2の定電流源に少くとも1つのコレクタが接続
され、エミツタが接地された半導体集積回路を得
る。
次に、図面を参照して本発明をより詳細に説明
する。
第3図は本発明の一実施例を示すI2L回路の一
実施例であり、第1図及び第2図と同一のところ
は同一符号を付し、その説明は省略する。
即ち、第3図において、ベースが接地された横
型PNPトランジスタにより構成される定電流源
4は、1端を電源端子7に他端をエミツタが接地
された縦形NPNトランジスタ5のベースに接続
される。
縦形NPNトランジスタ5のコレクタは複数あ
り、その1つはベースが接地され、エミツタが電
源端子7に接続された横形PNPトランジスタ1
3のコレクタ及びインターフエース回路を構成す
るエミツタが接地されたNPNトランジスタ6の
ベースに接がれる。NPNトランジスタ6のコレ
クタは、抵抗9を介して電源1に接がれる。
かかる構成のインターフエース回路を備えた
I2L回路の動作を以下に説明する。第3図に示し
た本発明の一実施例の基本動作は、第1図、第2
図従来例と同等であり、詳細な説明は省略する。
又第1図、第2図に用いた記号は第3図において
も同一記号を使用する。定電流源13の電流値を
IC13、NPNトランジスタ6の電流増加率をhFE6
する。
即ちスイツチングトランジスタ5が導通状態に
あると、トランジスタ5に流れるコレクタ電流
IC5は、 IC5=IC13 ……(3) となりトランジスタ5のベース電流対コレクタ電
流比は、 IC13/IB5 ……(4) となる。
又、トランジスタ5が非導通状態になると横形
PNPトランジスタ13のコレクタ電流IC13は、ト
ランジスタ6のベース電流となりトランジスタ6
は導通状態となる。
一般にトランジスタ5の電流増幅率hFE5と、ト
ランジスタ6の電流増幅率hFE6の関係は、 hFE5≪hFE6 ……(5) であり、IC13はトランジスタ6を導通状態にする
のに十分なベース電流となり得る。加えて、横形
PNPトランジスタ13を、I2Lを構成する横形
PNPトランジスタを用いる事も可能であり、非
常に安定した半導体集積回路に適したI2L回路を
得る。
第4図は、トランジスタ13をI2Lを構成する
横形PNPトランジスタを用いた場合の一具体的
構造を示す図であり、第3図に対応する部分には
同一符号を付した。
即ち第4図において、P型半導体基板14の上
に設けられたN型エピタキシヤル層15にP型領
域16,17,21が形成され、領域17の中に
は、N型領域18,19,20が形成されてい
る。よつて領域16は、定電流源4を形成する横
形PNPトランジスタのエミツタ領域となり電源
端子7に接続され、エピタキシヤル層15はその
ベースに、P型領域17はそのコレクタにそれぞ
れなる。
又、エピタキシヤル層15はNPNトランジス
タ5のエミツタ領域となりP型領域17はトラン
ジスタ5のベース領域となり、入力端子22に接
続される。P型領域17の中のN型領域18,1
9,20はトランジスタ5のコレクタ群となる。
P型領域16は横形PNPトランジスタ13のエ
ミツタ領域でもあり、エピタキシヤル層15はそ
のベースに、P型領域21はそのコレクタにそれ
ぞれなる。
従つて、第3図の本発明の一具体例を実現する
為にはN型領域18とP型領域21を接続すれば
良い。
第4図に示すように、本発明はトランジスタ5
のベース電流を決定する定電流源4と負荷電流を
決定するPNPトランジスタ13は同一製造工程
で形成できる為、従来のI2Lの製造工程に比し、
その工数を増加することはない。
以上の説明で明らかな様に、本発明を用いれ
ば、I2L回路と周辺回路との接続を安定に行なえ
るばかりでなく、定電流の変動がマスクの寸法精
度及び相対精度のみに出きる為、非常に効率の良
いインターフエースを構成することが出きるばか
りでなく、半導体集積回路に非常に適している。
なお本発明は、上記実施例に限定されることは
なく、I2L相互に用いても有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は、それぞれ従来のI2L回路を
示す等価回路図である。第3図は本発明の一実施
例の等価回路図、第4図は本発明一実施例を半導
体集積回路化した時の断面図である。 1……電源端子、2……接地端子、3……I2L
を構成する島状領域、4,13……横形PNPト
ランジスタで構成された定電流源、5……逆方向
NPNトランジスタ、6……順方向NPNトランジ
スタ、7……電源端子、8,9,12……抵抗、
10,11……PNPトランジスタ、14……P
型半導体基板、15……エピタキシヤル層、16
……P型領域、17……P型領域、18,19,
20……N型領域、21……P型領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 インジエクタトランジスタおよびスイツチン
    グトランジスタより成るI2L回路と、入力段トラ
    ンジスタを有し前記スイツチングトランジスタの
    一つのコレクタが前記入力段トランジスタのベー
    スに接続された周辺回路と、前記インジエクタト
    ランジスタが接続される電位端子と前記入力段ト
    ランジスタのベースとの間に接続されたエミツタ
    ーコレクタ路を有する電流源トランジスタとを備
    え、前記インジエクタトランジスタのエミツタお
    よびベース領域は前記電流源トランジスタのエミ
    ツタおよびベース領域と共用化されていて、前記
    電流源トランジスタのコレクタ電流は前記スイツ
    チングトランジスタが導通したときのコレクタ電
    流と等しく、前記スイツチングトランジスタが非
    導通のとき、前記電流源トランジスタのコレクタ
    電流は前記入力段トランジスタの全ベース電流と
    して前記入力段トランジスタに供給されることを
    特徴とする半導体集積回路。
JP56084032A 1981-06-01 1981-06-01 Semiconductor integrated circuit Granted JPS57198653A (en)

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JPS57198653A JPS57198653A (en) 1982-12-06
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51110958A (ja) * 1975-03-05 1976-09-30 Ibm
JPS529360A (en) * 1975-07-11 1977-01-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Transistor circuit device
JPS5216356A (en) * 1975-07-22 1977-02-07 Kubota Ltd Detecter in farm machine
JPS54156A (en) * 1977-06-01 1979-01-05 Kubota Ltd Operation device of mechanical stopless speed change device

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