JPH05102840A - Semiconductor logic device - Google Patents

Semiconductor logic device

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JPH05102840A
JPH05102840A JP3263760A JP26376091A JPH05102840A JP H05102840 A JPH05102840 A JP H05102840A JP 3263760 A JP3263760 A JP 3263760A JP 26376091 A JP26376091 A JP 26376091A JP H05102840 A JPH05102840 A JP H05102840A
Authority
JP
Japan
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field effect
effect transistors
pair
source
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP3263760A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Hirakata
宣行 平方
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide the semiconductor logic device composed of a source coupled logic (SCFL) circuit used to improve the high frequency characteristic. CONSTITUTION:In the semiconductor logic device provided with a current changeover circuit composed of longitudinally stacked field effect transistors(TRs) 32, 34 and 44, 46 integrated and forming the differential pairs, the gate channel length of a couple of field effect TRs 44, 46 operated by an equal drain-source bias voltage range and forming the differential pair and the gate channel length of a couple of field effect TRs 48, 52 operated by an equal drain-source bias voltage range and forming the differential pair and forming a source follower circuit are set shorter than the gate channel length of the remaining field effect TRs 32, 34.

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、ソース結合形論理回路
から成る半導体論理装置に関し、特に、高周波数特性を
向上した半導体論理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor logic device including a source-coupled logic circuit, and more particularly to a semiconductor logic device having improved high frequency characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、単位ゲート当たりの論理処理能力
が高く、且つ高速処理の可能な半導体論理装置の開発が
望まれており、高い電子移動度をもつガリウム砒素(G
aAs)を基材とするガリウム砒素メタルショットキ接
合形電界効果トランジスタ(GaAsMESFET)で
形成し、シリコンバイポーラのエミッタ結合形論理回路
(ECL)と同様の電流切換え形回路を有するソース結
合形論理回路(SCFL)が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for development of a semiconductor logic device having a high logic processing capability per unit gate and capable of high-speed processing, and gallium arsenide (G) having a high electron mobility.
a source-coupled logic circuit (SCFL) formed of a gallium arsenide metal Schottky junction field-effect transistor (GaAs MESFET) based on aAs) and having a current switching circuit similar to a silicon bipolar emitter-coupled logic circuit (ECL). )It has been known.

【0003】かかるソース結合形論理回路の一例である
2入力論理積回路を図3に示す。
FIG. 3 shows a 2-input AND circuit which is an example of such a source coupled logic circuit.

【0004】入力信号Aとその反転入力信号AB、及び
入力信号Bとその反転入力信号BBを論理積演算する差
動ロジック部と、その論理演算結果を電力増幅して出力
するソースホロワ増幅部から成る。
The input signal A and its inverted input signal AB, and the input signal B and its inverted input signal BB are logically ANDed, and a source follower amplifier which amplifies and outputs the logical operation result. ..

【0005】差動ロジック部は、エンハンスメント形電
界効果トランジスタ(以下、E形FETという)2,4
から成る第1の差動対、E形FET6,8から成る第2
の差動対、定電流回路10、及び負荷抵抗12,14で
構成されており、定電流回路10に対して縦積み接続さ
れた第1,第2の差動対が、入力信号A,AB,B,B
Bの論理値レベルに応じて電流切換えを行うことによ
り、演算結果をE形FET6,8のドレイン接点X,Y
に発生する。
The differential logic section includes enhancement type field effect transistors (hereinafter referred to as E type FETs) 2, 4
First differential pair consisting of E-type FETs 6 and 8 second differential pair
, A constant current circuit 10, and load resistors 12 and 14, and the first and second differential pairs vertically connected to the constant current circuit 10 are input signals A and AB. , B, B
By switching the current according to the logical value level of B, the calculation result is the drain contact X, Y of the E-type FETs 6, 8.
Occurs in.

【0006】ソースホロワ増幅部は、E形FET16、
ショットキバリアダイオード18,20及び定電流回路
22とから成る第1のソースホロワ回路と、E形FET
24、ショットキバリアダイオード26,28及び定電
流回路30とから成る第2のソースホロワ回路で構成さ
れ、ショットキバリアダイオード20のカソード接点に
接点Xと同じ論理値のAND出力Q、ショットキバリア
ダイオード28のカソード接点に接点Yと同じ論理値の
NAND出力QBを発生する。
The source follower amplifier is composed of an E-type FET 16,
First source follower circuit composed of Schottky barrier diodes 18, 20 and constant current circuit 22, and E-type FET
24, a Schottky barrier diode 26, 28 and a constant current circuit 30, and a second source follower circuit. The cathode contact of the Schottky barrier diode 20 has an AND output Q having the same logical value as the contact X, and the cathode of the Schottky barrier diode 28. A NAND output QB having the same logical value as that of the contact Y is generated at the contact.

【0007】このように、SCFLは、入力信号により
電流切換えを行う複数の差動対を、電流の流れる方向に
縦積みして作動することにより、複雑な演算を単一のゲ
ート構成で高速に処理すると共に、AND−NANDと
の論理の融通性がある等の優れた機能を有し、又、OR
−NORの演算等の他の演算回路を構成することができ
る。
As described above, the SCFL operates by stacking a plurality of differential pairs that switch currents according to input signals in a direction in which currents flow, thereby performing complicated operations at high speed with a single gate configuration. It has an excellent function such as the flexibility of logic with AND-NAND as well as processing, and OR
It is possible to configure other arithmetic circuits such as NOR calculation.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
半導体論理装置において、高周波数特性を得るために、
各電界効果トランジスタのゲートチャンネル幅Wに対す
るゲートチャンネル長Lの比(W/L)を大きくするこ
とによって、相互コンダクタスgmを大きくすることが
有効であることが知られている。即ち、電界効果トラン
ジスタの相互コンダクタスgmは、構造上、表面電荷の
モビリティをμ、ゲート層の絶縁物の誘電率をε、該ゲ
ート層の厚みをt、ゲートチャンネル幅をW、ゲートチ
ャンネル長をLとすると、
In order to obtain high frequency characteristics in such a semiconductor logic device,
It is known that it is effective to increase the transconductance gm by increasing the ratio (W / L) of the gate channel length L to the gate channel width W of each field effect transistor. That is, the transconductance gm of the field-effect transistor has a structure such that the mobility of surface charge is μ, the dielectric constant of the insulator of the gate layer is ε, the thickness of the gate layer is t, the gate channel width is W, and the gate channel length is Let L be

【0009】[0009]

【数1】 [Equation 1]

【0010】で与えられ、相互コンダクタスgmの増加
に伴うドレイン電流の増加によって、各電界効果トラン
ジスタの寄生容量等の高速充電を可能にすることで、応
答速度の向上を図ることができる。
The increase in the drain current with the increase in the transconductance gm, which is given by the equation (1), enables high-speed charging of the parasitic capacitance of each field effect transistor, thereby improving the response speed.

【0011】しかしながら、図3に示すような差動対を
縦積み接続する回路にあっては、例えば、E形FET
2,4から成る差動対の場合には、一方のE形FET2
のドレイン接点は縦積み接続されるE形FET6,8を
介して抵抗12,14に接続するのに対し、他方のE形
FET4のドレイン接点は直接抵抗14に接続してお
り、あきらかに、E形FET2のドレイン・ソース間に
掛かる電圧よりもE形FET4のドレイン・ソース間に
掛かる電圧の方が高い。このことから、E形FET2,
4の相互コンダクタスgmを大きくするために、共にゲ
ートチャンネル長Lを短くしすぎると、上記ドレイン・
ソース間電圧の違いの影響によってE形FET2,4の
動作特性にバラツキを生じることとなり、差動対の機能
を発揮し得なくなるという問題を招来する。
However, in a circuit for vertically connecting differential pairs as shown in FIG. 3, for example, an E-type FET is used.
In the case of a differential pair consisting of 2 and 4, one E-type FET2
The drain contact of the E-type FET 4 is connected to the resistors 12 and 14 through E-type FETs 6 and 8 that are vertically stacked, while the drain contact of the other E-type FET 4 is directly connected to the resistor 14, and clearly The voltage applied between the drain and source of the E-type FET 2 is higher than the voltage applied between the drain and the source of the E-type FET 2. From this, the E-type FET2,
If the gate channel length L is too short in order to increase the transconductance gm of No. 4, the drain.
Due to the influence of the difference in the source-to-source voltage, the operating characteristics of the E-type FETs 2 and 4 vary, which causes a problem that the function of the differential pair cannot be exhibited.

【0012】即ち、十分のゲートチャンネル長Lに設計
したE形FETのドレイン・ソース間電圧VDS対ドレイ
ン電流ID の特性は、図4に示すような特性になるのに
対し、ゲートチャンネル長Lを短く設計したE形FET
のドレイン・ソース間電圧VDS対ドレイン電流ID の特
性は、ドレイン・ソース間電圧VDSが大きくなるに従っ
て所謂ショートチャンネル効果が顕著に現れることとな
るから、図5に示すような特性になる。したがって、図
4に示すような特性を有する一対のE形FETで構成し
た差動対の場合には、夫々のドレイン・ソース間電圧V
DSが異なっても差動対としてのバラツキを十分に抑える
ことができるが、図5に示すような特性を有する一対の
E形FETで構成した差動対の場合には、夫々のドレイ
ン・ソース間電圧VDSの違いの影響がドレイン電流ID
の大きな違いとなって現れることから、適性な電流切換
え動作が行われなくなり、差動対としての機能を発揮し
得なくなる。
That is, the characteristic of the drain-source voltage V DS vs. the drain current I D of the E-type FET designed to have a sufficient gate channel length L is as shown in FIG. E type FET with L designed short
The characteristics of the drain-source voltage V DS vs. the drain current I D of FIG. 5 become the characteristics shown in FIG. 5 because the so-called short channel effect becomes more prominent as the drain-source voltage V DS increases. Therefore, in the case of a differential pair composed of a pair of E-type FETs having the characteristics shown in FIG. 4, each drain-source voltage V
Even if the DS is different, the variation as a differential pair can be sufficiently suppressed, but in the case of a differential pair composed of a pair of E-type FETs having the characteristics shown in FIG. 5, each drain / source is The influence of the difference in the voltage V DS between the drain current I D
Therefore, an appropriate current switching operation is not performed, and the function as a differential pair cannot be exerted.

【0013】また、差動対を構成する電界効果トランジ
スタに限らず、特性の揃った動作を必要とする電界効果
トランジスタに関しても同様の問題を招来する。
Further, not only the field effect transistor which constitutes a differential pair, but also the field effect transistor which requires an operation with uniform characteristics brings about the same problem.

【0014】本発明は、ゲートチャンネル長を短くする
ことによって相互コンダクタンスを大きくすることで高
周波数特性を向上させることができる反面、上記ショー
トチャンネル効果によって誤動作を招来するという問題
点を改善することによって、該ゲートチャンネル長を短
くすることによる応答速度の向上を実現し得るという効
果を損なうことなく高周波数特性を実現し得る半導体論
理装置を提供することを目的とする。
The present invention can improve the high frequency characteristic by increasing the transconductance by shortening the gate channel length, but on the other hand, by improving the problem that the short channel effect causes malfunction. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor logic device capable of realizing high frequency characteristics without impairing the effect of improving the response speed by shortening the gate channel length.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、差動対を構成する一対の電界効果ト
ランジスタを縦積み接続することによって構成される電
流切換え回路を具備するSCFLから成る半導体論理装
置において、差動対を構成する電界効果トランジスタの
うち、共に等しいドレイン・ソース間バイアス電圧範囲
で作動する電界効果トランジスタのゲートチャンネル長
を、ショートチャンネル効果が大きな影響を及ぼさない
範囲内で、他の電界効果トランジスタのゲートチャンネ
ル長より短くした。
In order to achieve such an object, the present invention provides a SCFL including a current switching circuit configured by vertically connecting a pair of field effect transistors forming a differential pair. In a semiconductor logic device consisting of, in the field effect transistors forming the differential pair, the gate channel length of the field effect transistors operating in the same drain-source bias voltage range is set within a range in which the short channel effect does not have a large influence. In this, it was made shorter than the gate channel length of other field effect transistors.

【0016】又、上記電流切換え回路に発生する正論理
演算出力を電力増幅して出力するソースホロワ回路を構
成する電界効果トランジスタと、該電流切換え回路に発
生する反転論理演算出力を電力増幅して出力するソース
ホロワ回路を構成する電界効果トランジスタのゲートチ
ャンネル長を、ショートチャンネル効果が重大な影響を
及ぼさない範囲内で、電流切換え回路を構成する電界効
果トランジスタのゲートチャンネル長よりも短くした。
Further, a field effect transistor forming a source follower circuit for power-amplifying and outputting the positive logic operation output generated in the current switching circuit, and power-amplification and output of the inverted logic operation output generated in the current switching circuit. The gate channel length of the field effect transistor forming the source follower circuit is made shorter than the gate channel length of the field effect transistor forming the current switching circuit within the range where the short channel effect does not seriously affect.

【0017】[0017]

【作用】このような構成から成る本発明の半導体論理装
置によれば、共に等しいドレイン・ソース間バイアス電
圧で作動する差動対を構成する一対の電界効果トランジ
スタと、共に等しいドレイン・ソース間バイアス電圧で
作動するソースホロワ回路を構成する一対の電界効果ト
ランジスタに限って、ゲートチャンネルを短くすること
によって、夫々が対の関係にある電界効果トランジスタ
が共に等しい動作条件で動作することとなり、従来のよ
うな動作特性のバラツキを生じること無く、各電界効果
トランジスタの相互コンダクタンスを向上させて、半導
体論理装置全体として高周波数特性の向上を図ることが
できる。
According to the semiconductor logic device of the present invention having such a configuration, a pair of field effect transistors forming a differential pair that operate at the same drain-source bias voltage and the same drain-source bias. Limiting the pair of field-effect transistors that compose a source-follower circuit that operates by voltage, by shortening the gate channel, the field-effect transistors that are in a pair relationship with each other operate under the same operating conditions. It is possible to improve the transconductance of each field effect transistor and to improve the high frequency characteristics of the semiconductor logic device as a whole, without causing a variation in the operating characteristics.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1と共に説明す
る。尚、この実施例は、SCFLから成る2入力論理積
回路である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. It should be noted that this embodiment is a 2-input AND circuit composed of SCFL.

【0019】図1において、E形FET32,34が第
1の差動対を構成し、その共通ソース接点が定電流回路
36を介して低電圧Vss側の電源端子38に接続し、一
方のE形FET34のドレイン接点が抵抗40を介して
高電圧VDD側の電源端子42に接続している。
In FIG. 1, the E-type FETs 32 and 34 form a first differential pair, the common source contact of which is connected to the power supply terminal 38 on the low voltage Vss side through the constant current circuit 36, and one E is connected. The drain contact of the FET 34 is connected to the power supply terminal 42 on the high voltage VDD side through the resistor 40.

【0020】また、他方のE形FET32のドレイン接
点が、第2の差動対を構成するE形FET44,46の
共通ソース接点に接続し、一方のE形FET44のドレ
イン接点が抵抗40を介して電源端子42に接続すると
共に、第1のソースホロワ回路を構成するE形FET5
2のゲート接点に接続し、他方のE形FET46のドレ
イン接点が抵抗50を介して電源端子42に接続すると
共に、第2のソースホロワ回路を構成するE形FET4
8のゲート接点に接続している。
The drain contact of the other E-type FET 32 is connected to the common source contact of the E-type FETs 44 and 46 forming the second differential pair, and the drain contact of one E-type FET 44 is connected through the resistor 40. E-type FET 5 which is connected to the power supply terminal 42 and constitutes the first source follower circuit.
The drain contact of the other E-type FET 46 is connected to the power supply terminal 42 via the resistor 50, and the E-type FET 4 constituting the second source follower circuit
8 gate contacts.

【0021】E形FET48のドレイン接点が電源端子
DDに接続し、そのソース接点には、相互に直列接続す
るレベルシフト用ダイオード54,56が接続し、更
に、ダイオード56のカソード接点が定電流回路58を
介して電源端子38に接続している。
The drain contact of the E-type FET 48 is connected to the power supply terminal V DD , and the source contact thereof is connected to the level shifting diodes 54 and 56 connected in series with each other, and the cathode contact of the diode 56 is a constant current. It is connected to the power supply terminal 38 via the circuit 58.

【0022】E形FET52も同様に、ドレイン接点が
電源端子VDDに接続し、そのソース接点には、相互に直
列接続するレベルシフト用ダイオード60,62が接続
し、更に、ダイオード62のカソード接点が定電流回路
64を介して電源端子38に接続している。
Similarly, in the E-type FET 52, the drain contact is connected to the power supply terminal V DD , the source contact is connected to the level shift diodes 60 and 62 connected in series with each other, and the cathode contact of the diode 62 is also connected. Is connected to the power supply terminal 38 via the constant current circuit 64.

【0023】ここで、差動対を構成する一対のE形FE
T44,46は、共にドレイン・ソース間のバイアス電
圧範囲が等しいので、ショートチャンネル効果による悪
影響が顕著にならない範囲内で、ゲートチャンネル長を
可能な限り短く設計することにより、相互コンダクタン
スgmの向上が図られている。
Here, a pair of E-shaped FEs forming a differential pair
Since both T44 and T46 have the same bias voltage range between the drain and the source, the transconductance gm can be improved by designing the gate channel length as short as possible within the range where the adverse effect of the short channel effect is not significant. Has been planned.

【0024】又、ソースホロワ回路を構成するE形FE
T48,52も同様に、等しいドレイン・ソース間のバ
イアス電圧範囲が等しいので、ショートチャンネル効果
を生じない範囲内で、ゲートチャンネル長を可能な限り
短く設計することにより、相互コンダクタンスgmの向
上が図られている。
Further, an E type FE which constitutes a source follower circuit
Similarly, T48 and 52 have the same drain-source bias voltage range. Therefore, by designing the gate channel length as short as possible within the range where the short channel effect does not occur, the transconductance gm can be improved. Has been.

【0025】一方、差動対を構成する一対のE形FET
32,34は、E形FET32のドレイン・ソース間の
バイアス電圧範囲と較べてE形FET34のドレイン・
ソース間のバイアス電圧範囲の方が大きいので、相互の
動作特性のバラツキを抑制するために、E形FET34
のゲートチャンネル長をショートチャンネル効果を生じ
ないように設計し、E形FET32のゲートチャンネル
もE形FET34のゲートチャンネルと等しい長さに設
定されている。
On the other hand, a pair of E-type FETs forming a differential pair
32 and 34 are the drain and source of the E-type FET 34 compared with the bias voltage range between the drain and source of the E-type FET 32.
Since the bias voltage range between the sources is larger, the E-type FET 34 is used in order to suppress variations in mutual operation characteristics.
Is designed so that the short channel effect is not generated, and the gate channel of the E-type FET 32 is also set to the same length as the gate channel of the E-type FET 34.

【0026】したがって、共に等しいドレイン・ソース
間バイアス電圧範囲で作動する組のE形FETのゲート
チャンネル長の方が、他のE形FETのゲートチャンネ
ル長より短く設計されている。
Therefore, the gate channel lengths of a pair of E-type FETs operating in the same drain-source bias voltage range are designed to be shorter than the gate channel lengths of the other E-type FETs.

【0027】又、図1に示す全体の回路が飽和領域で動
作するように、バイアスや定電流回路36,58,64
の電流値が設定され、更に、これらのE形FETをガリ
ウム砒素メタルショットキ接合形電界効果トランジスタ
を適用することで、処理の高速化を実現している。
Further, the bias and constant current circuits 36, 58, 64 are arranged so that the entire circuit shown in FIG. 1 operates in the saturation region.
The current value is set, and further, by applying a gallium arsenide metal Schottky junction field effect transistor to these E-type FETs, high-speed processing is realized.

【0028】そして、E形FET44のゲート接点に入
力信号A、E形FET46のゲート接点にその反転入力
信号AB、E形FET32のゲート接点に入力信号B、
E形FET34のゲート接点にその反転入力信号BBを
印加すると、E形FET46のドレイン接点Xに正論理
の演算結果、E形FET44のドレイン接点Yに反転論
理の演算結果が夫々発生し、更に、接点Xの演算結果を
電力増幅して成るAND出力Qがダイオード56のカソ
ード接点、接点Yの演算結果を電力増幅して成るNAN
D出力QBがダイオード62のカソード接点に出力され
る。
The input signal A is applied to the gate contact of the E-type FET 44, its inverted input signal AB is applied to the gate contact of the E-type FET 46, and the input signal B is applied to the gate contact of the E-type FET 32.
When the inverted input signal BB is applied to the gate contact of the E-type FET 34, a positive logic operation result is generated at the drain contact X of the E-type FET 46 and an inverted logic operation result is generated at the drain contact Y of the E-type FET 44. AND output Q formed by power amplification of the calculation result of the contact X is a cathode contact of the diode 56, and NAN formed by power amplification of the calculation result of the contact Y.
The D output QB is output to the cathode contact of the diode 62.

【0029】次に、かかる構成のSCFLの動作を説明
する。
Next, the operation of the SCFL having such a configuration will be described.

【0030】まず、入力信号A,Bが共に論理値
“H”、その反転入力信号AB,BBが共に論理値
“L”の場合には、E形FET32,44がオン、E形
FET34,46がオフとなり、抵抗50には電圧降下
が発生せず、抵抗40に電圧降下が発生するので、接点
Xが論理値“H”、接点Yが論理値“L”となり、出力
信号Qが論理値“H”、出力信号QBが論理値“L”と
なる。
First, when the input signals A and B are both logical "H" and the inverted input signals AB and BB are both logical "L", the E-type FETs 32 and 44 are turned on and the E-type FETs 34 and 46 are turned on. Is turned off, a voltage drop does not occur in the resistor 50, and a voltage drop occurs in the resistor 40. Therefore, the contact X has a logical value “H”, the contact Y has a logical value “L”, and the output signal Q has a logical value. The output signal QB becomes "H" and the logical value becomes "L".

【0031】逆に、入力信号A,Bが共に論理値
“L”、その反転入力信号AB,BBが共に論理値
“H”の場合には、E形FET32,44がオフ、E形
FET34,46がオンとなり、抵抗50には電圧降下
が生じ、抵抗40には電圧降下が生じないので、接点X
が論理値“L”、接点Yが論理値“H”となり、出力信
号Qが論理値“L”、出力信号QBが論理値“H”とな
る。
On the contrary, when the input signals A and B are both logical value "L" and the inverted input signals AB and BB are both logical value "H", the E type FETs 32 and 44 are off and the E type FET 34, 46 is turned on, a voltage drop occurs in the resistor 50, and no voltage drop occurs in the resistor 40.
Is a logical value "L", the contact Y is a logical value "H", the output signal Q is a logical value "L", and the output signal QB is a logical value "H".

【0032】次に、入力信号Aと反転入力信号BBが論
理値“L”、入力信号Bと反転入力信号ABが論理値
“H”の場合には、E形FET32,46がオン、E形
FET34,44がオフとなり、抵抗50には電圧降下
が生じて、抵抗40には電圧降下が生じないので、接点
Xが論理値“L”、接点Yが論理値“H”となり、出力
信号Qが論理値“L”、出力信号QBが論理値“H”と
なる。
Next, when the input signal A and the inverted input signal BB are the logical value "L" and the input signal B and the inverted input signal AB are the logical value "H", the E type FETs 32 and 46 are turned on and the E type FET is turned on. Since the FETs 34 and 44 are turned off and a voltage drop occurs in the resistor 50 and no voltage drop occurs in the resistor 40, the contact X has a logical value "L", the contact Y has a logical value "H", and the output signal Q Is a logical value "L", and the output signal QB is a logical value "H".

【0033】更に、入力信号Aと反転入力信号BBが論
理値“H”、入力信号Bと反転入力信号ABが論理値
“L”の場合には、E形FET34,44がオン、E形
FET32,46がオフとなり、抵抗50には電圧降下
が生じて、抵抗40には電圧降下が生じないので、接点
Xが論理値“L”、接点Yが論理値“H”となり、出力
信号Qが論理値“L”、出力信号QBが論理値“H”と
なる。
Further, when the input signal A and the inverted input signal BB have the logical value "H" and the input signal B and the inverted input signal AB have the logical value "L", the E type FETs 34 and 44 are turned on and the E type FET 32 is turned on. , 46 are turned off, a voltage drop occurs in the resistor 50, and a voltage drop does not occur in the resistor 40. Therefore, the contact X has a logical value “L”, the contact Y has a logical value “H”, and the output signal Q is The logical value is "L" and the output signal QB is the logical value "H".

【0034】以上の動作を機能表にまとめると、図2の
ようになる。
The above operation is summarized in a function table as shown in FIG.

【0035】このように、この実施例のSCFLによれ
ば、差動対を構成するE形FET44,46のゲートチ
ャンネル長を短くすることによって相互コンダクタンス
gmを向上させ、それに対して差動対を構成するE形F
ET32,34のゲートチャンネル長を長くすることで
差動対としての特性を維持し、更に、ソースホロワ回路
を構成するE形FET48,52のゲート長を短くする
ことで相互コンダクタンスgmを向上させるように構成
したので、回路全体の特性低下を招くこと無く高周波数
特性を向上することができる。
As described above, according to the SCFL of this embodiment, the transconductance gm is improved by shortening the gate channel lengths of the E-type FETs 44 and 46 that form the differential pair, and the differential pair is connected thereto. E type F to compose
The characteristics of the differential pair are maintained by increasing the gate channel length of the ETs 32 and 34, and further, the mutual conductance gm is improved by shortening the gate lengths of the E-type FETs 48 and 52 forming the source follower circuit. Since it is configured, it is possible to improve the high frequency characteristics without degrading the characteristics of the entire circuit.

【0036】なお、上述した実施例では、すべての電界
効果トランジスタにE形のものを用いているが、本発明
はこれに限定されるものではなく、必要に応じて適宜デ
プレーション形(D形)のものを用いることができる。
In the above-mentioned embodiments, all the field effect transistors are of the E type, but the present invention is not limited to this, and the depletion type (D type) is appropriately used as necessary. ) Can be used.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体論
理装置によれば、共に等しいドレイン・ソース間バイア
ス電圧で作動する差動対を構成する一対の電界効果トラ
ンジスタと、共に等しいドレイン・ソース間バイアス電
圧で作動するソースホロワ回路を構成する一対の電界効
果トランジスタに限って、ゲートチャンネルを短くする
ようにしたので、夫々が対の関係にある電界効果トラン
ジスタが共に等しい動作条件で動作することとなり、従
来のような動作特性のバラツキを生じること無く、各電
界効果トランジスタの相互コンダクタンスを向上させ
て、半導体論理装置全体として高周波数特性の向上を図
ることができる。
As described above, according to the semiconductor logic device of the present invention, a pair of field-effect transistors forming a differential pair operating at the same drain-source bias voltage and the same drain-source. Since the gate channel is shortened only for the pair of field effect transistors that compose the source follower circuit that operates with the inter-bias voltage, the field effect transistors that are paired with each other operate under the same operating conditions. It is possible to improve the high-frequency characteristics of the entire semiconductor logic device by improving the transconductance of each field effect transistor without causing variations in operating characteristics as in the conventional case.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の半導体論理装置の一実施例を示す回路
図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor logic device of the present invention.

【図2】一実施例の動作を説明するための機能表であ
る。
FIG. 2 is a function table for explaining the operation of one embodiment.

【図3】従来の半導体論理装置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 logic device.

【図4】エンハンスメント形電界効果トランジスタの特
性を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing characteristics of an enhancement type field effect transistor.

【図5】エンハンスメント形電界効果トランジスタの他
の特性を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another characteristic of the enhancement-type field effect transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

32,34,44,46,48,52…E形FET 36,58,64…定電流回路,38,42…電源端
子,40,50…抵抗 54,56,60,62…レベルシフト用ダイオード
32, 34, 44, 46, 48, 52 ... E-type FET 36, 58, 64 ... Constant current circuit, 38, 42 ... Power supply terminal, 40, 50 ... Resistor 54, 56, 60, 62 ... Level shift diode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 差動対を構成する一対の電界効果トラン
ジスタを複数段縦積み接続し、所定の電界効果トランジ
スタのゲート接点に印加された入力信号に応じて電流切
換え動作することによって論理演算する電流切換え回路
を有し、 前記差動対を構成する一対の電界効果トランジスタの
内、ドレイン・ソース間のバイアス電圧範囲が等しい電
界効果トランジスタのゲートチャンネル長を、残余の電
界効果トランジスタのゲートチャンネル長より短い構造
とした半導体論理装置。
1. A pair of field effect transistors forming a differential pair are vertically connected in a plurality of stages, and a logical operation is performed by a current switching operation according to an input signal applied to a gate contact of a predetermined field effect transistor. Of the pair of field effect transistors having a current switching circuit, the field effect transistors having the same bias voltage range between the drain and the source among the pair of field effect transistors, and the gate channel length of the remaining field effect transistors. A semiconductor logic device with a shorter structure.
【請求項2】 差動対を構成する一対の電界効果トラン
ジスタを複数段縦積み接続し、所定の電界効果トランジ
スタのゲート接点に印加された入力信号に応じて電流切
換え動作することによって正論理演算とその反転論理演
算結果を発生する電流切換え回路と、 該電流切換え回路の正論理演算結果とその反転論理演算
結果を夫々電力増幅する一対の電界効果トランジスタを
有するソースホロワ回路とを具備し、 前記ソースホロワ回路の一対の電界効果トランジスタの
ゲートチャンネル長を残余の電界効果トランジスタのゲ
ートチャンネル長より短い構造とした半導体論理装置。
2. A positive logic operation is performed by vertically connecting a pair of field effect transistors forming a differential pair and switching the current according to an input signal applied to a gate contact of a predetermined field effect transistor. A source follower circuit having a pair of field effect transistors for respectively amplifying the positive logic operation result of the current switch circuit and the inverted logic operation result thereof by power amplification. A semiconductor logic device having a structure in which the gate channel length of a pair of field effect transistors in a circuit is shorter than the gate channel lengths of the remaining field effect transistors.
【請求項3】 前記全ての電界効果トランジスタが、ガ
リウム砒素メタルショットキ接合形電界効果トランジス
タから成る請求項1又は請求項2の半導体論理装置。
3. The semiconductor logic device according to claim 1, wherein all the field effect transistors are gallium arsenide metal Schottky junction field effect transistors.
JP3263760A 1991-10-11 1991-10-11 Semiconductor logic device Pending JPH05102840A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6033964A (en) * 1997-08-25 2000-03-07 Advanced Micro Devices, Inc. System for enhancing the performance of a circuit by reducing the channel length of one or more transistors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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