JPH0528910B2 - - Google Patents

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JPH0528910B2
JPH0528910B2 JP61088911A JP8891186A JPH0528910B2 JP H0528910 B2 JPH0528910 B2 JP H0528910B2 JP 61088911 A JP61088911 A JP 61088911A JP 8891186 A JP8891186 A JP 8891186A JP H0528910 B2 JPH0528910 B2 JP H0528910B2
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JP
Japan
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transistor
region
base
collector
transistors
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JP61088911A
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JPS62245708A (ja
Inventor
Toshuki Ookoda
Masami Kato
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は電流ミラー回路に関し、特に極く低下
した電源電圧でも正常動作可能な電流ミラー回路
に関する。 (ロ) 従来の技術 例えば特開昭60−117663号公報に記載されてい
る電流ミラー回路は、入力信号電流に基いて出力
に電流を流すものとしてバイポーラリニアICに
多く組み込まれている。 第5図はこのような電流ミラー回路を組み込ん
だ回路の一例を示し、NPN型の第1、第2のト
ランジスタ1,2で形成する第1の電流ミラー回
と、PNP型の第3、第4のトランジスタ4,
5で形成する第2の電流ミラー回路と、第1の
トランジスタ1のコレクタに入力信号電流I1を流
す電流源7と、第4のトランジスタ5のコレクタ
に直列接続された負荷8とで構成され、入力信号
電流I1を流すことによつて第2、第3のトランジ
スタ2,4に電流I2を流し、第3、第4のトラン
ジスタ4,5のエミツタ面積比をm:nにするこ
とによつてI2:I3=m:nの電流I3を負荷8に流
すようにしてある。 第6図は上記回路の第1又は第2のトランジス
タ1又は2をIC化した時の断面構造を示し、P
型半導体基板11上に積層して形成したN型エピ
タキシヤル層12と、基板11表面に形成した
N+型埋込層13と、P+型分離領域14によりエ
ピタキシヤル層12を接合分離して形成したコレ
クタとなる島領域15と、島領域15表面に形成
したP型ベース領域16、N+型エミツタ領域1
7及びコレクタコンタクト領域18と、酸化膜1
9及び酸化膜19に開孔したコンタクトホールを
介して各領域とオーミツクコンタクトする電極2
0,21,22とで構成される。 ところで前記第1の電流ミラー回路は、第
2、第3のトランジスタ2,4をONさせて電流
I2を流すために、第3のトランジスタ4のVBE
第2のトランジスタ2のVCEを加えた値、つまり
VBE+VCEの最低電源電圧VCCを必要とする。その
ため使用時間や使用条件により電源電圧VCCが低
下するような電源で駆動した場合、極く低下した
電源電圧VCCでは正常動作できない欠点がある。 具体的に第5図において電源電圧VCCが1Vまで
低下したとすると、第2のトランジスタ2のコン
タクタにVBE=0.65Vを要するダイオード接続型
の第3のトランジスタ4が接続されているため、
第2のトランジスタ2のVCEは0.35Vにしかなら
ない。VCEがこの様な値では第2のトランジスタ
2のhFEは、飽和領域で動作するため、極度に低
下し、電源電圧VCCが低下するのに伴つて最後に
は電流I1に対する電流I2を引込む能力を失つてし
まう。例えば第2のトランジスタ2のhFEが約30
に落込んだ時点が動作限界だと仮定すると、第6
図に示した構造のトランジスタではVCE=約
0.11Vで動作限界になる。従つて電源電圧VCC
0.65+0.11=0.76V以下になると正常動作できな
くなる。 この様な減電圧特性を少しでも改善する方法と
して、第3のトランジスタ4のエミツタ面積を増
加してVBEを低下せしめる方法がある。 第7図は斯る手法を用いた電流ミラー回路を
IC化した時の平面図で、同図にはベース領域1
6とエミツタ領域17と島領域15をコレクタと
して形成されるNPN型の第1、第2のトランジ
スタ1,2と、エミツタ領域23とコレクタ領域
24と島領域15をベースとして形成されるラテ
ラルPNP型の第3のトランジスタ4が示されて
いる。第1、第2のトランジスタ1,2のベース
とエミツタは電極20,21で共通に接続され、
第2のトランジスタ2のコレクタは電極22で第
3のトランジスタ4のコレクタに接続される。第
3のトランジスタ4のベースとコレクタは電極2
2で短絡され且つ図示せぬ第4のトランジスタ5
のベースに接続される。尚26,27はコンタク
ト領域である。そして第3のトランジスタ4のエ
ミツタ領域23の面積を通常の4倍サイズにする
ことにより、VBE=0.62Vとして0.03Vの減電圧特
性改善を図つている。 (ハ) 発明が解決しようとする問題点 斯上したように、従来の構造のトランジスタを
用いた電流ミラー回路は極く低い電源電圧VCC
は正常動作できない欠点があつた。また従来の改
良された構造においても、第3のトランジスタ4
の面積増加に伴つて第4のトランジスタ5の面積
も増加するため、チツプ面積が増大する欠点があ
つた。 (ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は斯上した欠点に鑑みてなされ、第1の
電流ミラー回路を構成する第1、第2のトラン
ジスタ1,2を、コレクタとなる島領域35表面
に形成したP-型の活性ベース領域36と、活性
ベース領域36表面に形成したN+型のエミツタ
領域37と、活性ベース領域36に一部重畳する
P型のベースコンタクト領域38とで形成するト
ランジスタを用いることにより、チツプ面積の増
加を伴わずに減電圧特性を大幅に改善した電流ミ
ラー回路を提供するものである。 (ホ) 作用 本発明に用いたトランジスタは、ベースを低濃
度の活性ベース領域36で形成したので従来のト
ランジスタよりエミツタ・ベース接合の電流立上
り特性が良く、さらにベースでのキヤリア輸送効
率が高い。そのためコレクタの電位が十分でなく
てもエミツタから注入された少数キヤリア(電
子)がコレクタに到達する確率が高く、VCEが低
い領域でも高いhFEを保つことができる。 本願は、低濃度の活性ベース領域を採用したの
で、第2のトランジスタ2のVCEが例えば約
0.11V以下になつても、第3図イの如く、コレク
タ電流ICの駆動能力は、従来構造よりも向上し、
結局約0.05Vまで駆動できる。そのため、VCCは、
第3のトランジスタ4のVBE=0.65Vと第2のト
ランジスタ2のVCE=0.05Vを加えた値、つまり
0.7Vまで低下しても第1のトランジスタ1と第
2のトランジスタ2のバランスを崩すことなく動
作させることができる。 従つて本発明によれば、斯るトランジスタを第
1、第2のトランジスタ1,2に用いたので、か
なり低下した電源電圧VCCでも正常動作させるこ
とができる。 (ヘ) 実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。 第2図は本発明の電流ミラー回路を組み込んだ
回路の一例を示し、NPN型の第1、第2のトラ
ンジスタ1,2で形成する第1の電流ミラー回路
3と、PNP型の第3、第4のトランジスタ4,
5で形成する第2の電流ミラー回路と、第1の
トランジスタ1のコレクタに入力信号電流I1を流
す電流源7と、第4のトランジスタ5のコレクタ
に直列接続された負荷8とで構成され、第2のト
ランジスタ2のコレクタは第3のトランジスタ4
のコレクタに接続される。また第1、第2のトラ
ンジスタ1,2の各エミツタは接地電位に接続さ
れ、第3、第4のトランジスタ4,5の各エミツ
タは電源電圧VCCに接続される。そして入力信号
電流I1を流すことによつて第2、第3のトランジ
スタ2,4に電流I2を流し、第3、第4のトラン
ジスタ4,5のエミツタ面積比をm:nにするこ
とによつてI2:I3=m:nの電流I3を負荷8に流
すようにしてある。 斯上した回路において、第1の電流電流ミラー
回路を形成する第1、第2のトランジスタ1,
2は本発明の特徴とする、ベースを低濃度の領域
で形成したトランジスタを用いてあり、第2のト
ランジスタ2のコレクタと電源電圧VCCとの間に
直列接続された第3のトランジスタ4が、電位降
下VBEを生ずる回路素子となる。 第1図は第1、第2のトランジスタ1,2に用
いたトランジスタ構造を示し、P型半導体基板3
1上に積層して形成したN型エピタキシヤル層3
2と、基板31表面に形成したN+型埋込層33
と、P+型分離領域34によりエピタキシヤル層
32を接合分離して形成したコレクタとなる島領
域35と、島領域35表面に形成したP-型活性
ベース領域36と、活性ベース領域36表面に形
成したN+型エミツタ領域37と、エミツタ領域
37を取囲むように且つ活性ベース領域36の一
部と重畳するP型のベースコンタクト領域38
と、N+型コレクタコンタクト領域39と、酸化
膜40及び酸化膜40に開孔したコンタクトホー
ルを介してオーミツクコンタクトする電極41,
42,43とで構成している。ベースコンタクト
領域38はベース取出抵抗を下げるためにエミツ
タ領域37を取囲むように形成し、活性ベース領
域36の不純物濃度はベースコンタクト領域38
より低く1016cm-3程度とする。 斯上した如く形成したトランジスタは、従来の
トランジスタよりエミツタ・ベース接合の電流立
上り特性が良く、しかもベースでのキヤリア輸送
効率が高いのでコレクタの電位が十分でなくても
エミツタから注入された少数キヤリア(電子)が
コレクタに到達する確率が高い。従つてVCEが低
い領域でも高いhFEが保てる。 第3図イ,ロに各々第1図と第6図に示したト
ランジスタのVCE―IC特性を示す。同図から明ら
かな如く、第6図のトランジスタではVCE
0.11Vに低下した時点でhFE=約30に落込むのに対
し、第1図のトランジスタではVCE=0.11Vでま
だhFE=約160を保つ。仮にI1=40μA、I1に対する
I2の許容誤差が−5%で、第2のトランジスタ2
のhFEが約30に低下した時点でI2を引込む能力を
失うとするならば、第6図のトランジスタでは
VCE=0.11Vが限界なのに対して第1図のトラン
ジスタではVCE=0.05Vまでその能力を有する。 従つて本発明による電流ミラー回路は、電源電
圧VCCがVBE+VCE=0.65+0.05=0.70Vに低下する
まで動作可能になる。しかもチツプ面積の増大を
伴わない。 第4図は本発明による電流ミラー回路をIC化
した時の平面図で、同図には活性ベース領域36
とエミツタ領域37と島領域35をコレクタとし
て形成されるNPN型の第1、第2のトランジス
タ1,2と、エミツタ領域44とコレクタ領域4
5と島領域35とベースとして形成されるラテラ
ルPNP型の第3のトランジスタ4とが示されて
いる。第1、第2のトランジスタ1,2のベース
とエミツタは電極41,42で各々共通接続さ
れ、第2のトランジスタ2のコレクタは電極43
で第3のトランジスタ4のコレクタに接続され
る。第3のトランジスタ4のベースとコレクタ電
極43で短絡され且つ図示せぬ第4のトランジス
タ5のベースに接続される。39,47はN+
コンタクト領域、48はベースコンタクト領域で
ある。そして第3のトランジスタ4のエミツタ領
域44の面積は、第2のトランジスタ2がVCE
低い領域で良好な特性を示すので同一IC内にお
ける通常のサイズとしてある。従つて本発明によ
る電流ミラー回路は第7図に示した第3のトラン
ジスタ4のように拡大する必要が無いので、チツ
プ面積の増大を招かない。またエミツタ領域37
を通常のNPNトランジスタのエミツタ拡散工程
で、ベースコンタクト領域38を通常のNPNト
ランジスタのベース拡散工程で形成できるので、
IC内の特定のトランジスタについてのみ、第1
図のトランジスタを効率率良く形成できる。 尚他の実施例として、第3のトランジスタ4の
エミツタ領域44を第7図と同様に拡大すること
により、上記実施例より更に減電圧特性を改善で
きることは言うまでもない。 (ト) 発明の効果 以上説明した如く、本発明によれば電流ミラー
回路を構成する第1、第2のトランジスタ1,2
を、ベースを低濃度の活性ベース領域36で形成
したトランジスタで形成したので、VCEが低くな
つても、コレクタ電流をより多く流せるトランジ
スタを達成でき、このVCEの低下電圧分だけ電源
電圧VCCが下がつてもミラー回路として正常動作
を達成できる。従つて、チツプ面積の増大を招く
ことなくかなり低下した電源電圧VCCまで正常動
作できる利点を有する。また通常のNPNトラン
ジスタに活性ベース領域36の拡散工程を追加す
るだけで済むので、同一IC内の特定のトランジ
スタについてのみ、効率良く形成できる利点をも
有する。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々本発明を説明するため
の断面図及び回路図、第3図イ,ロはトランジス
タのVCE―IC特性図、第4図は第1、第2、第3
のトランジスタ1,2,4をIC化した時の平面
図、第5図乃至第7図は夫々従来の技術を説明す
るための回路図、断面図、平面図である。 1,2は第1、第2のトランジスタ、は第1
の電流ミラー回路、4は第3のトランジスタ、3
1はP型半導体基板、35は島領域、36はP-
型活性ベース領域、41,42,43,46は電
極である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ベースおよびエミツタが共通接続された第
    1、第2のトランジスタと、該第2のトランジス
    タのコレクタと使用時間や使用条件により電位が
    低下する基準電位との間に直列接続され、この間
    に電位を生ずる少なくとも1つの回路素子とを具
    備する電流ミラー回路において、 このミラー回路が組み込まれたICの一構成と
    なる縦型のNPNトランジスタと、 前記第1、第2のトランジスタは、 コレクタとなる島領域表面に形成し、前記
    NPNトランジスタのベースより低濃度の一導電
    型の活性ベース領域と、 該活性ベース領域表面に形成し、前記NPNト
    ランジスタのエミツタと同時に形成した逆導電型
    のエミツタ領域と、 前記活性ベース領域に一部重畳し、前記NPN
    トランジスタのベースと同時に形成したベースコ
    ンタクト領域とを具備することを特徴とする電流
    ミラー回路。
JP61088911A 1986-04-17 1986-04-17 電流ミラ−回路 Granted JPS62245708A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52100978A (en) * 1976-02-20 1977-08-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor device
JPS53121587A (en) * 1977-03-31 1978-10-24 Toshiba Corp Semiconductor device
JPS616906A (ja) * 1984-06-21 1986-01-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電流増幅器

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