JPH0612873B2 - 両極性リニアスイツチ - Google Patents

両極性リニアスイツチ

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JPH0612873B2
JPH0612873B2 JP60116449A JP11644985A JPH0612873B2 JP H0612873 B2 JPH0612873 B2 JP H0612873B2 JP 60116449 A JP60116449 A JP 60116449A JP 11644985 A JP11644985 A JP 11644985A JP H0612873 B2 JPH0612873 B2 JP H0612873B2
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忠昭 苅谷
辰男 志村
滋男 富田
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Hitachi Ltd
Hitachi Power Semiconductor Device Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Haramachi Electronics Ltd
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    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
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    • H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
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    • H—ELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、両極性リニアスイツチに係り、特に電子交換
機用スイツチに好適な両極性リニア−ＭＯＳトランジス
タスイツチに関する。
〔発明の背景〕
従来の電子交換機用スイツチとしては、米国特許第4170
740号に記載のように、両極性スイツチを構成する２個
のｎチヤネル形ＭＯＳトランジスタ（以下ｎＭＯＳと言
う）は、チャネル抵抗を小さくするためにその基板とソ
ースとが短絡されていた。しかし、基板とソースを短絡
するとｎＭＯＳの逆特性が寄生ダイオード特性となつ
て、オン特性の直線性が害なわれてしまう。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、両極性のリニアＭＯＳトランジスタス
イツチにおいて、そのオン特性の直線性を両極性に渡
り、広範囲な動作電圧下で確保することができる両極性
リニアスイツチを提供することにある。
〔発明の概要〕
ｎＭＯＳを２個用いた両極性リニアスイツチにおいて
は、必らず一方のＭＯＳトランジスタの逆方向に電流が
流れる構造となる。本発明者らは、この時ＭＯＳトラン
ジスタの逆方向に存在する寄生ダイオードが動作するこ
と、そしてこの寄生ダイオードの動作するソース，ドレ
イン間電圧が、ソースに対する基板電位に依存すること
を実験により確認した。以上の事実に基づく本発明の特
徴とするところは基板をソースに対して逆バイアスする
ことにある。
〔発明の実施例〕
以下、第１図により本発明の一実施例を説明する。
ｎＭＯＳ１とｎＭＯＳ２のソースＳ，ゲートＧ，基板Ｂ
が各々接続され、ゲートＧと基板Ｂには直流電圧源５が
接続されている。また、ゲートＧとソースＳ間には抵抗
器３が、ソースＳと基板Ｂ間には抵抗器４が各々接続さ
れている。
直流電圧源５の電圧は、抵抗器３と抵抗器４とで分圧さ
れ、抵抗器３の両端電圧ＶGSは、ゲートＧを正として、
ｎＭＯＳ１及びｎＭＯＳ２のゲートＧとソースＳ間に各
々印加される。また抵抗器４の両端電圧ＶSBは、ソース
Ｓを正として、nMOS1及びｎＭＯＳ２のソースＳと基板
Ｂ間に各々印加される。
ゲートＧが正にバイアスされると、nMOS1とｎＭＯＳ２
とがオンし、かつ端子６，７間に端子６を正とした電圧
が印加されている場合は、端子６から端子７の方向へ電
流ｉＤが流れる。
本実施例の動作を第２図を用いて説明する。第２図は、
第１図の構成を、誘電体絶縁分離構造のシリコンチツプ
上に構成した場合のデバイス構造を示したものであり、
ｐ形半導体２１を基板ＢとしたｎＭＯＳ１とｐ形半導体
２２を基板ＢとしたｎＭＯＳ２とが、第１図と同様に結
線されている。電圧源８は第１図での抵抗器３の両端電
圧を示し、電圧源９は抵抗器４の両端電圧を表わしてい
る。
ｎＭＯＳ１及びｎＭＯＳ２は各々、絶縁参加膜１８によ
つて絶縁されており、ｎＭＯＳ１とｎＭＯＳ２の各々の
ドレインを形成するｎ形半導体１９及び２０には各々ド
レイン電極１０及び１１が接続され、各々の基板Ｂを形
成するｐ形半導体１２及び２２には各々基板電極１６及
び１７が接続され、各々のソースを形成するｎ形半導体
２３及び２４には、各々ソース電極１２及び１３が接続
され、酸化膜２７及び２８を介してゲート電極１４及び
１５が配置されている。第２図中に記してある矢印は端
子６から端子７の方向へ流れる電流ｉＤの通流経路を示
しており、等価抵抗２５及び２６は各々、ｎＭＯＳ１及
びｎＭＯＳ２のチヤネルでのオン抵抗を等価的に表わし
ている。
今、電流ｉＤが矢印の向きに流れると、この電流ｉＤは
ｎＭＯＳ１にとつては順方向電流であり、ｎＭＯＳ２に
とつては逆方向電流である。ｎＭＯＳ２は逆方向電流に
とつても順方向電流と同様の特性を示すが、ｎＭＯＳ２
のｐ形半導体２２とｎ形半導体２０によつて形成される
寄生ダイオードがオンすると、ｎＭＯＳ２はダイオード
特性となつてしまう。
電圧源９の電圧が零の場合、等価抵抗２５及び２６を各
々RON1，RON2とし、寄生ダイオードの立上り電圧をＶＦ
とすれば、 ｉＤ×RON2＞ＶＦ …………(1) が成り立つた時、前述した寄生ダイオードがオンし、ｎ
ＭＯＳ２は寄生ダイオード順特性を示す。しかし電圧源
９の電圧がＶSBという値で確立していると、ＶSBは、ｐ
形半導体２２とｎ形半導体２４で形成されている接合を
逆バイアスして空乏層を形成するため、前述したnMOS2
の寄生ダイオードをオンさせる条件は(1)式とならず、
次の(2)式となる。
ｉＤ×RON2＞Ｋ×ＶＦ ……(2) ここでＫは、ＶSBに比例して大きくなる係数を示してお
り、ｐ形半導体２とｎ形半導体２４で形成されている接
合に発生する空乏層領域が広くなる程、寄生ダイオード
を形成するｐ形半導体２２とｎ形半導体２０との接合
を、順バイアスする電圧がｉＤ×RON2の電圧よりも低下
していることを示す。
従つて、寄生ダイオードの動作が開始する端子６，７間
電圧をＶｍとして定義すれば、次式となる。
Ｖｍ＝RON2×ｉＤ＋RON2×ｉＤ ……(3) 本実施例での両極性ｎＭＯＳスイツチのオン特性を第３
図を用いて説明する。横軸は端子６を正とした端子６，
７間の印加電圧ＶDDであり、縦軸は、端子６から端子７
の方向へ流れるｉＤを示す。また破線は、従来例の特性
であり両極性ｎＭＯＳスイツチのオン抵抗が前述した寄
生ダイオードの立上り電圧ＶＦと電流ＩD1の点で急変し
ている。
しかし本実施例の場合、実線で示す様に、オン抵抗の変
化はＶＦ及びＩD1に比べ(3)式で求まる印加電圧Ｖｍ及
び電流ＩD2に拡大され両極性nMOSスイッチのリニアー特
性が、印加電圧ＶＤＤ及び電流ｉＤ共に広範囲に渡り確
保される。
本リニアー特性の範囲を示す電圧Ｖｍは第４図に示す様
に基板逆バイアス電圧ＶSBに依存し、ＶSBを増す程両極
性ｎＭＯＳスイツチのリニア一性は広範囲な印加電圧Ｖ
DDにおいて確保される。
本実施例によれば、ゲートバイアス電圧と基板逆バイア
ス電圧を１つの電圧源で得られるため、回路が簡素化で
きるという効果がある。
第５図は、本発明の他の実施例であり、異なるのは、基
板逆バイアス電圧源をツエナーダイオード２９としてい
る点である。
本実施例によれば、基板逆バイアス電圧値ＶSBを電圧源
５の電圧や、抵抗器３の値によらず一定とできるため、
より安定した回路動作が得られるという効果がある。
〔発明の効果〕 本発明によれば、容易に基板を逆バイアスできるので、
広範囲なドレイン，ドレイン間印加電圧下でのオン特性
を直線的にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を説明するための回路図、第
２図は第１図をデバイス構造で示したデバイスの断面
図、第３図は第１図の回路での特性図、第４図は第１図
の他の特性図、第５図は他の実施例を説明する回路図で
ある。 １，２……ｎＭＯＳ、３，４……抵抗器、５……電圧
源、２９……ツエナーダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志村 辰男 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 富田 滋男 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭55−143837（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一対の端子間にソース相互を接続して直列
    接続された２個の同導電型ＭＯＳトランジスタを接続し
    て構成された両極性リニアスイッチにおいて、 各トランジスタのゲート相互が接続されて制御信号が与
    えられ、 各トランジスタの基板相互が接続され、基板とソースと
    の間には基板とソースとの間のｐｎ接合を逆バイアスす
    る極性の電位が直流電圧源を抵抗分圧して与えられるこ
    とを特徴とする両極性リニアスイッチ。
JP60116449A 1985-05-31 1985-05-31 両極性リニアスイツチ Expired - Lifetime JPH0612873B2 (ja)

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US06/868,022 US4728825A (en) 1985-05-31 1986-05-29 Bidirectional MOS linear switch

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