JPH04287966A - Semiconductor ic - Google Patents

Semiconductor ic

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JPH04287966A
JPH04287966A JP135391A JP135391A JPH04287966A JP H04287966 A JPH04287966 A JP H04287966A JP 135391 A JP135391 A JP 135391A JP 135391 A JP135391 A JP 135391A JP H04287966 A JPH04287966 A JP H04287966A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel mos
transistor
output
level
control electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP135391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotoshi Mine
浩利 峯
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH04287966A publication Critical patent/JPH04287966A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the delay time of an output signal by the variation of the value of a variable resistance, which is disposed in a semiconductor IC for draining electric charges from a base, in response to an output electric potential. CONSTITUTION:P-channel MOS transistors 6 are connected in parallel with a source terminal 10, and the gates of these transistors are connected to a first input terminal 4 and a second input terminal 5, respectively. N-channel MOS transistors 7 are connected in series, and the gates of these transistors are connected to the input terminals 4 and 5, respectively. A variable transistor 3 is connected between the P-channel MOS transistor pairs 6 and the N-channel MOS transistor pairs 7. An output, from the emitter of an output bipolar transistor 8, is supplied to the control electrode of the variable resistance 3 through an inverter 7, thereby varying the value of the variable resistance 3. This results in the reduction of a delay time at the leading and trailing edges of an output signal.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路に関し、
特にBiCMOS型の半導体集積回路に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to semiconductor integrated circuits.
In particular, it relates to a BiCMOS type semiconductor integrated circuit.

【0002】0002

【従来の技術】従来の半導体集積回路は図3に示すよう
にCMOS論理ゲートを構成するCMOS回路部1と、
出力の負荷を駆動するためのベースとエミッタ間にベー
ス電荷引抜き用抵抗素子をもつバイポーラ回路部2とを
組合わせてBiCMOS回路を構成している。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor integrated circuit includes a CMOS circuit section 1 constituting a CMOS logic gate, as shown in FIG.
A BiCMOS circuit is constructed by combining a bipolar circuit section 2 having a base charge extraction resistance element between a base and an emitter for driving an output load.

【0003】このBiCMOS半導体集積回路は、第1
の入力端子4及び第2の入力端子5に接続されたPチャ
ネルMOSトランジスタ6及びNチャネルMOSトラン
ジスタ7と、出力用バイポーラトランジスタ8及びベー
ス電荷引抜き用の抵抗9並びに出力負荷容量11を含ん
で2入力NAND論理ゲートを構成している。ここで、
第1の入力端子4及び第2の入力端子5のうち、どちら
か一方に、“L”レベルが入力された場合、もしくは、
両方とも“L”レベルが入力された場合、第1の入力端
子4と第2の入力端子5からゲートにつながる2つのP
チャネルMOSトランジスタ6のうち少なくともどちら
か一方はオン状態となり又前記入力端子からつながる2
つのNチャネルMOSトランジスタ7のうち少なくとも
どちらか一方はオフ状態になることにより、まず最初に
電源端子10からオンしているPチャネルMOSトラン
ジスタ6及び抵抗9を介して電流が流れ出力負荷容量1
1の充電を始める。次に抵抗9に流れる電流によって、
バイポーラトランジスタ8のベース・エミッタ間に約0
.7Vの電位差が生じた時、初めてバイポーラトランジ
スタ8がオンし、バイポーラトランジスタの駆動能力の
大きさを使って急速に出力負荷容量11を充電し、出力
が“H”レベルに立ち上がる。また、第1の入力端子4
及び第2の入力端子5とも“H”レベルが入力された場
合について考えると、2つの入力端子4,5からゲート
につながるPチャネルMOSトランジスタ6は両方とも
オフ状態となり、2つの入力端子4,5からゲートにつ
ながるNチャネルMOSトランジスタ7は両方ともオン
状態になる。そしてバイポーラトランジスタ8のベース
にたまった電荷が抵抗9を通りNチャネルMOSトラン
ジスタ7を介して引抜かれることによって、バイポーラ
トランジスタ8が完全にオフし、次に出力負荷容量11
にたまった電荷をNチャネルMOSトランジスタ7を介
して引抜くことにより、出力が“L”レベルに下がる。 このような回路動作を行なわせることによって所望の2
入力NANDである論理回路を得るものとなっていた。
[0003] This BiCMOS semiconductor integrated circuit has a first
2, including a P channel MOS transistor 6 and an N channel MOS transistor 7 connected to the input terminal 4 and the second input terminal 5 of the It constitutes an input NAND logic gate. here,
When “L” level is input to either one of the first input terminal 4 and the second input terminal 5, or
When “L” level is input to both, the two Ps connected to the gate from the first input terminal 4 and the second input terminal 5
At least one of the channel MOS transistors 6 is turned on, and the transistor 2 connected to the input terminal
When at least one of the two N-channel MOS transistors 7 is turned off, current first flows from the power supply terminal 10 through the P-channel MOS transistor 6 and the resistor 9, which are turned on, and the output load capacitance 1
Start charging 1. Next, due to the current flowing through the resistor 9,
Approximately 0 between the base and emitter of bipolar transistor 8
.. When a potential difference of 7V is generated, the bipolar transistor 8 is turned on for the first time, and the output load capacitor 11 is rapidly charged using the large driving ability of the bipolar transistor, and the output rises to the "H" level. In addition, the first input terminal 4
Considering the case where "H" level is input to both input terminals 4 and 5, the P channel MOS transistors 6 connected to the gates from the two input terminals 4 and 5 are both turned off, and the two input terminals 4 and 5 are turned off. Both N-channel MOS transistors 7 connected from 5 to the gate are turned on. The charge accumulated in the base of the bipolar transistor 8 is extracted through the resistor 9 and the N-channel MOS transistor 7, so that the bipolar transistor 8 is completely turned off, and then the output load capacitor 11
By extracting the accumulated charge through N-channel MOS transistor 7, the output drops to the "L" level. By performing such circuit operation, the desired 2
It was supposed to obtain a logic circuit with input NAND.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体集積
回路では、ベース電荷引抜き用素子として、抵抗を用い
ているため、この抵抗値が大きいと、ベース電荷を引抜
くのに時間がかかるためバイポーラトランジスタがオフ
するのが遅く、出力が“L”レベルになるのが遅くなる
。又抵抗値が小さいと、ベース・エミッタ間に電位差約
0.7Vたつのに時間がかかり、出力が“H”レベルに
なるのが遅くなる。このように“L”レベルから“H”
レベルに変化する遅延時間を速くすると“H”レベルか
ら“L”レベルに変化する遅延時間が増加し、“H”レ
ベルから“L”レベルに変化する遅延時間を速くすると
“L”レベルから“H”レベルに変化する遅延時間が増
加するという問題点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] In this conventional semiconductor integrated circuit, a resistor is used as an element for extracting the base charge, so if this resistance value is large, it takes time to extract the base charge, so the bipolar The transistor is slow to turn off, and the output to the "L" level is slow. Furthermore, if the resistance value is small, it takes time for the potential difference between the base and the emitter to reach about 0.7V, and the output becomes slow to reach the "H" level. In this way, from “L” level to “H”
If the delay time for changing from "H" level to "L" level is made faster, the delay time for changing from "H" level to "L" level increases, and if the delay time for changing from "H" level to "L" level is made faster, from "L" level to " There is a problem in that the delay time for changing to the H'' level increases.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、CMOS論理ゲートを構成するPチャネルMOSト
ランジスタ及びNチャネルMOSトランジスタと、前記
Pチャネルトランジスタのドレインにベースを接続した
バイポーラトランジスタと、前記Pチャネルトランジス
タとNチャネルトランジスタの間に接続して制御電極の
電位により抵抗値を可変させる前記バイポーラトランジ
スタのベース電荷引抜き用の抵抗素子と、前記バイポー
ラトランジスタのエミッタ出力信号により前記抵抗素子
の制御電極に電位を印加するインバータとを備えている
[Means for Solving the Problems] A semiconductor integrated circuit of the present invention includes a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor constituting a CMOS logic gate, a bipolar transistor whose base is connected to the drain of the P-channel transistor, and a bipolar transistor whose base is connected to the drain of the P-channel transistor. A resistor element for extracting base charge of the bipolar transistor that is connected between the P-channel transistor and the N-channel transistor and whose resistance value is varied by the potential of the control electrode, and a control electrode of the resistor element that is connected to the emitter output signal of the bipolar transistor. and an inverter that applies a potential to.

【0006】[0006]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

【0007】図1は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

【0008】図1に示すように、第1の入力端子4及び
第2の入力端子5にゲートを接続し電源端子10に並列
接続したPチャネルMOSトランジスタ6と、入力端子
4,5にゲートを接続し直列接続したNチャネルMOS
トランジスタ7と、PチャネルMOSトランジスタ6と
NチャネルMOSトランジスタ7の間に接続したベース
電荷引抜き用の可変抵抗3と、PチャネルMOSトラン
ジスタと可変抵抗3の接続点に接続したバイポーラトラ
ンジスタ8と、バイポーラトランジスタ8の出力信号を
可変抵抗3に加えて可変抵抗3の抵抗値を制御するイン
バータ17と出力負荷容量11を有して2入力NAND
論理ゲートを構成する。
As shown in FIG. 1, a P-channel MOS transistor 6 has a gate connected to a first input terminal 4 and a second input terminal 5 and is connected in parallel to a power supply terminal 10; N-channel MOS connected in series
A transistor 7, a variable resistor 3 for extracting base charge connected between the P-channel MOS transistor 6 and the N-channel MOS transistor 7, a bipolar transistor 8 connected to the connection point between the P-channel MOS transistor and the variable resistor 3, and a bipolar It has an inverter 17 that applies the output signal of the transistor 8 to the variable resistor 3 to control the resistance value of the variable resistor 3, and an output load capacitor 11, and is a 2-input NAND.
Configure logic gates.

【0009】図2は本発明に使用するベース電荷引抜き
用の可変抵抗の一例を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of a variable resistor for extracting base charges used in the present invention.

【0010】図2に示すように、N型層13に設けたP
型拡散層14と、P型拡散層14を含む表面に設けた酸
化シリコン膜15と、P型拡散層14上の酸化シリコン
膜15の上に設けた制御電極16と、P型拡散層14の
両端の酸化シリコン膜15に設けた開孔部を介してP型
拡散層14と接続する配線12とを備えており、制御電
極16の電位を変化させることにより、制御電極16直
下のP型拡散層15の空乏層の広がりを変化させ、制御
電極16の電位が低レベルの時は抵抗値を小さく、高レ
ベルのときは抵抗値を大きくさせる。上記の様な特性の
抵抗を用いると、回路の出力レベルが“H”のとき、制
御電極16の電位はインバータ17を介して低レベルと
なり可変抵抗3は、小さな抵抗値をとる。このため次に
出力レベルが“L”に変化しようとするときすばやくベ
ースの電荷を引抜くことができ、高速に出力レベルを“
L”にすることが可能となる。逆に回路の出力レベルが
“L”のとき、制御電極16はインバータ17を介して
高レベルとなり可変抵抗3は大きな抵抗値をとる。この
ため次に出力レベルが“H”に変化しようとするとき、
すばやくベース・エミッタ間に約0.7Vの電位差を与
えることができ、高速に出力レベルを“H”にすること
が可能となる。
As shown in FIG. 2, the P layer provided in the N-type layer 13
type diffusion layer 14 , a silicon oxide film 15 provided on the surface including the P type diffusion layer 14 , a control electrode 16 provided on the silicon oxide film 15 on the P type diffusion layer 14 , and a control electrode 16 provided on the silicon oxide film 15 on the P type diffusion layer 14 . The wiring 12 is connected to the P-type diffusion layer 14 through the openings provided in the silicon oxide film 15 at both ends, and by changing the potential of the control electrode 16, the P-type diffusion immediately below the control electrode 16 is The spread of the depletion layer of the layer 15 is changed, so that when the potential of the control electrode 16 is at a low level, the resistance value is made small, and when the potential of the control electrode 16 is at a high level, the resistance value is made large. When a resistor having the characteristics described above is used, when the output level of the circuit is "H", the potential of the control electrode 16 goes to a low level via the inverter 17, and the variable resistor 3 takes a small resistance value. Therefore, the next time the output level is about to change to "L", the base charge can be quickly extracted, and the output level can be quickly changed to "L".
Conversely, when the output level of the circuit is "L", the control electrode 16 goes to a high level via the inverter 17, and the variable resistor 3 takes on a large resistance value.For this reason, the next output When the level is about to change to “H”,
A potential difference of about 0.7V can be quickly applied between the base and emitter, and the output level can be set to "H" quickly.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体集
積回路に設けたベース電荷引抜き用の可変抵抗を出力電
位に応じて抵抗地を変化させることにより、出力信号の
遅延時間を小さくできるという効果を有する。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention is capable of reducing the delay time of an output signal by changing the resistance ground of a variable resistor for extracting base charges provided in a semiconductor integrated circuit according to the output potential. have an effect.

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

【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明に使用するベース電荷引抜き用の可変抵
抗の一例を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of a variable resistor for base charge extraction used in the present invention.

【図3】従来の半導体集積回路の一例を示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional semiconductor integrated circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    CMOS回路部 2    バイポーラ回路部 3    可変抵抗 4    第1の入力端子 5    第2の入力端子 6    PチャネルMOSトランジスタ7    N
チャネルMOSトランジスタ8    バイポーラトラ
ンジスタ 9    抵抗 10    電源端子 11    出力負荷容量 12    配線 13    N型層 14    P型拡散層 15    酸化シリコン膜 16    制御電極 17    インバータ
1 CMOS circuit section 2 Bipolar circuit section 3 Variable resistor 4 First input terminal 5 Second input terminal 6 P-channel MOS transistor 7 N
Channel MOS transistor 8 Bipolar transistor 9 Resistor 10 Power supply terminal 11 Output load capacitance 12 Wiring 13 N-type layer 14 P-type diffusion layer 15 Silicon oxide film 16 Control electrode 17 Inverter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  CMOS論理ゲートを構成するPチャ
ネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSトランジ
スタと、前記Pチャネルトランジスタのドレインにベー
スを接続したバイポーラトランジスタと、前記Pチャネ
ルトランジスタとNチャネルトランジスタの間に接続し
て制御電極の電位により抵抗値を可変させる前記バイポ
ーラトランジスタのベース電荷引抜き用の抵抗素子と、
前記バイポーラトランジスタのエミッタ出力信号により
前記抵抗素子の制御電極に電位を印加するインバータと
を備えたことを特徴とする半導体集積回路。
1. A P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor constituting a CMOS logic gate, a bipolar transistor whose base is connected to the drain of the P-channel transistor, and a bipolar transistor connected between the P-channel transistor and the N-channel transistor. a resistance element for extracting base charge of the bipolar transistor whose resistance value is varied by the potential of a control electrode;
A semiconductor integrated circuit comprising: an inverter that applies a potential to a control electrode of the resistor element based on an emitter output signal of the bipolar transistor.
JP135391A 1991-01-10 1991-01-10 Semiconductor ic Pending JPH04287966A (en)

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