JPH06149395A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH06149395A
JPH06149395A JP4302079A JP30207992A JPH06149395A JP H06149395 A JPH06149395 A JP H06149395A JP 4302079 A JP4302079 A JP 4302079A JP 30207992 A JP30207992 A JP 30207992A JP H06149395 A JPH06149395 A JP H06149395A
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JP
Japan
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power supply
supply voltage
circuit
external power
vcc
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JP4302079A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiji Okamoto
利治 岡本
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To realize a high speed and stable operation even at the time of using any external power supply voltage either of 5V and 3.3V by integrating those power supply voltages in a semiconductor device. CONSTITUTION:This device is constituted of a power supply voltage detecting circuit M, voltage dropping circuit K, and switching circuit L. The power supply voltage detecting circuit M detects the magnitude of the external power supply voltage, and transmits a signal for controlling the switching circuit L as an output. When the external power supply voltage is 5V, the switching circuit L supplies the internal power supply voltage which is dropped to 3.3V by the voltage dropping circuit K to an internal circuit 3, and when the external power supply voltage is 3.3V, the switching circuit L supplies the external power supply voltage to the inside circuit 3 as it is.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
外部電源電圧が5Vの場合でも3.3Vあるいは3.0
Vの場合でも高速かつ安定に動作可能なMOSFETを
主な構成要素とする半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to 3.3V or 3.0V even when the external power supply voltage is 5V.
The present invention relates to a semiconductor device whose main constituent element is a MOSFET that can operate at high speed and stably even in the case of V.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の大容量化、高速化の
要求に応えるため、デバイス素子の微細化、すなわちM
OSFETのゲート長の縮小、ゲート酸化膜の薄膜化が
進行している。例えば、現在大容量化が最も進んでいる
DRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモ
リ)においては、ゲート長は、0.5〜0.6μm、ゲ
ート酸化膜厚は150A程度まで縮小されている。この
ように、MOSFETの微細化が進むと、ホットキャリ
ア耐圧、ソースドレイン耐圧は低下する為、電源電圧と
して5Vを使用する従来の方式では、半導体装置の信頼
性の確保が困難になる。例えば、参考文献:日経マイク
ロデバイス1991年4月号(P.52〜61)、参考
文献:日経エレクトロニクス1991年5月号(P.1
43)。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to meet the demands for higher capacity and higher speed of semiconductor devices, miniaturization of device elements, that is, M
The gate length of the OSFET is being reduced and the gate oxide film is becoming thinner. For example, in a DRAM (Dynamic Random Access Memory) which has the highest capacity at present, the gate length is reduced to 0.5 to 0.6 μm and the gate oxide film thickness is reduced to about 150 A. In this way, as the miniaturization of the MOSFET progresses, the hot carrier breakdown voltage and the source drain breakdown voltage decrease, so that it is difficult to secure the reliability of the semiconductor device in the conventional method using 5 V as the power supply voltage. For example, Reference: Nikkei Microdevices April 1991 issue (P.52-61), Reference: Nikkei Electronics May 1991 issue (P.1).
43).

【0003】そこで、近年では、半導体装置に使用する
電源電圧を、5Vから、3.3Vに下げる方式が考えら
れている。電源電圧を下げることで、チャネル領域に加
わる電界の強さが緩和されるため、デバイス素子の劣化
は抑制される。したがって、大容量化を進めても半導体
装置の信頼性は確保できるだろう。
Therefore, in recent years, a method of reducing the power supply voltage used for the semiconductor device from 5 V to 3.3 V has been considered. By lowering the power supply voltage, the strength of the electric field applied to the channel region is relaxed, so that deterioration of the device element is suppressed. Therefore, the reliability of the semiconductor device will be ensured even if the capacity is increased.

【0004】しかし、外部電源電圧の選択という問題
は、半導体装置を設計する側では、自儘にならぬことで
もある。半導体装置を搭載する外部装置より提供される
電源電圧は、従来の電源電圧方式による半導体装置との
混載も十分に有り得ることを考慮すると、容易に3.3
Vに切り替わらないだろう。従って、電源電圧が5Vか
ら3.3Vに移行する過渡期にあっては、どちらの電源
電圧方式でも動作するような工夫を半導体装置自身に付
加する必要がある。
However, the problem of selecting the external power supply voltage is not self-reliant on the side of designing a semiconductor device. Considering that the power supply voltage provided by the external device mounting the semiconductor device may be sufficiently mixed with the semiconductor device according to the conventional power supply voltage method, 3.3 is easily achieved.
Will not switch to V. Therefore, in the transitional period when the power supply voltage shifts from 5 V to 3.3 V, it is necessary to add to the semiconductor device itself such that it operates with either power supply voltage method.

【0005】そこで、外部電源電圧Vcc(ext)
を、まず、半導体装置内に備えた降圧回路で受け、内部
電源電圧Vcc(int)=3.3Vに変換し、それか
ら、内部回路に供給する方式が一般的になってきた。外
部電源電圧が5Vであっても、3.3Vであっても、降
圧回路によって内部電源電圧Vcc(int)とし、そ
れから内部回路に供給する方式である。例えば、参考文
献:日経マイクロデバイス1990年2月号(p.11
5〜122)。
Therefore, the external power supply voltage Vcc (ext)
First, a step-down circuit provided in the semiconductor device receives the voltage, converts it into an internal power supply voltage Vcc (int) = 3.3V, and then supplies it to the internal circuit. This is a system in which the internal power supply voltage Vcc (int) is supplied by the step-down circuit and then supplied to the internal circuit regardless of whether the external power supply voltage is 5V or 3.3V. For example, Reference: Nikkei Microdevice February 1990 issue (p. 11)
5-122).

【0006】図8は従来技術による降圧回路を使用した
一般的な半導体記憶装置の一部ブロック図である。図8
において、半導体装置内部に構成された降圧回路(K)
へ、外部端子1につながる節点CCから外部電源電圧V
cc(ext)が入力し、降圧回路(K)で、内部電源
電圧Vcc(int)に変換、出力節点CCiに出力
し、内部回路電源線2を介して、このVcc(int)
を内部の各回路3(例えばデコーダ回路5,センスアン
プ回路6,制御回路7等)に供給する構成である。
FIG. 8 is a partial block diagram of a general semiconductor memory device using a conventional step-down circuit. Figure 8
, A step-down circuit (K) configured inside the semiconductor device
To the external power supply voltage V from the node CC connected to the external terminal 1.
cc (ext) is input, the step-down circuit (K) converts it into the internal power supply voltage Vcc (int), outputs it to the output node CCi, and through the internal circuit power supply line 2, this Vcc (int).
Is supplied to each internal circuit 3 (for example, the decoder circuit 5, the sense amplifier circuit 6, the control circuit 7, etc.).

【0007】図9は、従来技術による降圧回路の入力節
点CC、及び出力節点CCiに現れる電圧の外部電源電
圧Vcc(ext)依存性を示した特性図である。出力
節点CCiには降圧された内部電源電圧Vcc(in
t)が現れる。従来の降圧回路では、外部電源電圧Vc
c(ext)=5Vの時にVcc(int)=3.3V
がCCiに出力されるようにデバイスパラメータを最適
化してやらなければならない。このため、外部電源電圧
Vcc(ext)=3.3Vで使用する場合、内部電源
電圧Vcc(int)はおよそ3.0V程度まで低下し
てしまう。そのため、特に低電源電圧3.3V使用時に
おいて半導体装置に印加した外部電源電圧がそのままの
大きさで降圧回路の出力節点CCiに出力されないとい
う欠点があった。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the external power supply voltage Vcc (ext) dependency of the voltage appearing at the input node CC and the output node CCi of the conventional step-down circuit. The output node CCi has a reduced internal power supply voltage Vcc (in
t) appears. In the conventional step-down circuit, the external power supply voltage Vc
When c (ext) = 5V, Vcc (int) = 3.3V
Must be optimized so that is output to CCi. Therefore, when the external power supply voltage Vcc (ext) = 3.3V is used, the internal power supply voltage Vcc (int) drops to about 3.0V. Therefore, there is a drawback that the external power supply voltage applied to the semiconductor device is not output to the output node CCi of the step-down circuit as it is, especially when the low power supply voltage of 3.3 V is used.

【0008】図10は、外部電源電圧3.3V使用環境
下で半導体装置内の内部回路がスイッチングした場合の
従来の降圧回路の出力節点CCiにおける電圧変化を示
す特性図である。K2で示している波形は、内部回路中
の任意の節点における一般的なスイッチングの波形を示
したものである。一般的に内部回路がスイッチングした
際、VccからGNDにむかって貫通電流が流れる。内
部回路にVcc(int)を供給する降圧回路の電流駆
動能力には制限があるために、この時、出力節点CCi
における電圧Vcc(int)は、一時的に大きく低下
し、その後、元の設定した電圧に復帰する。使用条件に
もよるが、我々の実験では、およそ0.7V低下が見ら
れ、従来の降圧回路を使用した場合には、使用電源電圧
の変動の許容範囲の目安と見なされている±10%を越
えている。このため、センスアンプ回路6,入力バッフ
ァ回路等、電源電圧の変動に対し敏感な内部回路3が誤
動作し易くなる欠点があった。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a voltage change at the output node CCi of the conventional step-down circuit when the internal circuit in the semiconductor device is switched under the external power supply voltage 3.3V usage environment. The waveform indicated by K2 is a general switching waveform at an arbitrary node in the internal circuit. Generally, when the internal circuit is switched, a through current flows from Vcc to GND. At this time, the output node CCi is limited because the current driving capability of the step-down circuit that supplies Vcc (int) to the internal circuit is limited.
The voltage Vcc (int) at is temporarily greatly reduced, and then returns to the original set voltage. Although it depends on the usage conditions, in our experiments, a drop of about 0.7V was seen, and when the conventional step-down circuit is used, it is considered as a standard for the allowable range of fluctuations in the power supply voltage used ± 10%. Is over. Therefore, there is a drawback that the internal circuit 3 such as the sense amplifier circuit 6 and the input buffer circuit, which is sensitive to the fluctuation of the power supply voltage, easily malfunctions.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上述べてきたよう
に、従来技術による降圧回路Kを有する半導体装置で
は、特に外部電源電圧Vcc(ext)=3.3Vによ
る使用環境下の場合、降圧回路Kを経て内部回路3へ
供給される電源電圧Vcc(int)は低下しているた
め、半導体装置が高速に動作しない。またMOSFE
Tの電流駆動能力の制限のために、内部回路3で大きな
貫通電流が流れた場合、内部へ供給する電源電圧Vcc
(int)が大きくふらつき、半導体装置が不安定な動
作を起こし易いという問題点がある。
As described above, in the semiconductor device having the step-down circuit K according to the prior art, the step-down circuit K is used especially in the use environment with the external power supply voltage Vcc (ext) = 3.3V. Since the power supply voltage Vcc (int) supplied to the internal circuit 3 via the power supply has decreased, the semiconductor device does not operate at high speed. See also MOSFE
When a large through current flows in the internal circuit 3 due to the limitation of the current drive capacity of T, the power supply voltage Vcc supplied to the inside is increased.
There is a problem that (int) largely fluctuates, and the semiconductor device easily causes unstable operation.

【0010】従って、従来の降圧回路のみの構成の場
合、外部電源電圧が特に3.3Vの場合、安定かつ高速
に動作する半導体装置を提供できない欠点がある。
Therefore, in the case of the conventional structure of only the step-down circuit, there is a drawback that a semiconductor device which operates stably and at high speed cannot be provided especially when the external power supply voltage is 3.3V.

【0011】本発明の目的は、前記欠点を解決し、高速
かつ安定に動作するようにした半導体装置を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and to provide a semiconductor device which operates at high speed and stably.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の構
成は、入力が外部電源端子に接続され、前記外部電源端
子から印加された外部電源電圧よりも低い内部電源電圧
に変換して出力する降圧回路と、入力が前記外部電源端
子に接続され、前記外部電源電圧が、設定された回路し
きい値よりも高レベルの場合には出力に論理1を又は論
理0を、低レベルの場合論理0又は論理1を出力する電
源電圧検出回路と、第1の入力端と第2の入力端と制御
端と出力端とを有し、前記第1の入力端に前記外部電源
端子が接続され、前記第2の入力端に前記降圧回路の出
力が接続され、前記制御端に前記電源電圧検出回路の出
力が接続され、前記出力端が内部回路の電源線に接続さ
れ、前記制御端に印加された論理値信号によって前記出
力端に前記降圧回路の出力電圧あるいは前記外部電源電
圧のどちらかが印加されるように機能する切り替え回路
とを備えたことを特徴とする。
According to the structure of a semiconductor device of the present invention, an input is connected to an external power supply terminal, and an internal power supply voltage lower than an external power supply voltage applied from the external power supply terminal is converted and output. A step-down circuit and an input are connected to the external power supply terminal, and when the external power supply voltage is higher than a set circuit threshold value, a logic 1 or a logic 0 is output, and a logic level when it is a low level. A power supply voltage detection circuit that outputs 0 or a logic 1, a first input end, a second input end, a control end, and an output end, and the external power supply terminal is connected to the first input end, The output of the step-down circuit is connected to the second input terminal, the output of the power supply voltage detection circuit is connected to the control terminal, the output terminal is connected to the power supply line of the internal circuit, and is applied to the control terminal. A logic value signal to the output terminal Characterized by comprising a switching circuit that functions as either the output voltage or the external power supply voltage is applied.

【0013】[0013]

【実施例】図1は、本発明の第1の実施例による内部降
圧回路を示したブロック図であり、一般的な半導体記憶
装置に適用した例を一部ブロック図で示したものであ
る。
1 is a block diagram showing an internal voltage down converting circuit according to a first embodiment of the present invention, and is a partial block diagram showing an example applied to a general semiconductor memory device.

【0014】図1において、本実施例では、降圧回路
K、及び内部回路3(デコーダ回路5,センスアンプ回
路6,制御回路7等)は、図8で説明したものと同様な
機能を持つものであるから、説明を省略する。電源電圧
検出回路Mは、外部電源電圧Vcc(ext)の大きさ
を検出して、出力節点M01,M02から、切り替え回
路Lを制御する信号を送りだす機能を持つ。
In FIG. 1, in this embodiment, the step-down circuit K and the internal circuit 3 (decoder circuit 5, sense amplifier circuit 6, control circuit 7, etc.) have the same functions as those described in FIG. Therefore, the description is omitted. The power supply voltage detection circuit M has a function of detecting the magnitude of the external power supply voltage Vcc (ext) and sending a signal for controlling the switching circuit L from the output nodes M01 and M02.

【0015】図2は、図1中の電源電圧検出回路Mの機
能を達成するような回路設計の一例を示した回路図であ
る。図2において、本回路は、基本的には3つのインバ
ータから構成されており、トランジスタQ21,Q2
2,Q24,Q26は、エンハンスメントp形MOSF
ET(以下EPMと略す)であり、トランジスタQ2
5,Q27はエンハンスメントn形MOSFET(以下
ENMと略す)である。トランジスタQ23はディプレ
ッションn形MOSFET(以下DNMと略す)であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a circuit design that achieves the function of the power supply voltage detection circuit M in FIG. In FIG. 2, this circuit is basically composed of three inverters, and transistors Q21 and Q2
2, Q24, Q26 are enhancement p-type MOSF
ET (hereinafter abbreviated as EPM) and transistor Q2
Reference numerals 5 and Q27 are enhancement n-type MOSFETs (hereinafter abbreviated as ENM). The transistor Q23 is a depletion n-type MOSFET (hereinafter abbreviated as DNM).

【0016】EPMQ21,Q22の基板電位はソース
電位と同じにしてあり、ゲート電位はドレイン電位から
与える。DNMQ23の基板電位,ゲート電圧はGND
としておく。この電源電圧検出回路Mは、5Vの外部電
源電圧使用時であれば、出力節点M01に“H”を送り
だし、出力節点M02は“L”にする。外部電源電圧と
して3.3Vを使用している場合には、M01に“L”
を、M02に“H”を出力するような論理を実現する。
The substrate potentials of the EPMs Q21 and Q22 are the same as the source potential, and the gate potential is given from the drain potential. The substrate potential and gate voltage of DNMQ23 are GND
I will keep it. When the external power supply voltage of 5 V is used, the power supply voltage detection circuit M sends "H" to the output node M01 and sets the output node M02 to "L". If 3.3V is used as the external power supply voltage, set M01 to "L"
To realize "H" in M02.

【0017】図3は図1中の切り替え回路Lの機能を達
成するような回路設計の一例を示す回路図である。図3
において、EPMQ31,ENMQ32とからなる第1
のトランスファーゲートとEPMQ33,ENMQ34
とからなるトランスファーゲートとを備え、トランジス
タQ31,Q33は共にEPM、トランジスタQ32,
Q34は共にENMであり、これらのEPMQ31,Q
33,ENMQ32,Q34は、電流駆動能力を充分に
大きくするために、各トランジスタのW/L(ゲート幅
/ゲート長)は充分に大きく設計される。切り替え回路
Lには、外部電源電圧Vcc(ext)と降圧回路Kに
よって降圧された電圧K01、及び電源電圧検出回路M
より入力される2つの制御信号が入力している。制御信
号の論理に応じて、Vcc(ext)かK01のどちら
が一方を選択して出力節点CCiに出力し、内部回路3
に供給する機能を有する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a circuit design for achieving the function of the switching circuit L in FIG. Figure 3
First, consisting of EPMQ31 and ENMQ32
Transfer gate and EPMQ33, ENMQ34
And a transfer gate consisting of a transistor Q31 and a transistor Q33, both of which are an EPM and a transistor Q32.
Q34 is both ENM, and these EPMQ31, Q
33, ENMQ32, Q34 are designed so that the W / L (gate width / gate length) of each transistor is sufficiently large in order to sufficiently increase the current driving capability. The switching circuit L includes an external power supply voltage Vcc (ext), a voltage K01 stepped down by the step-down circuit K, and a power supply voltage detection circuit M.
Two control signals that are more input are input. Depending on the logic of the control signal, either Vcc (ext) or K01 selects one and outputs it to the output node CCi, and the internal circuit 3
Has a function of supplying to.

【0018】図4に、図2に示す電源電圧検出回路Mの
節点CC,MA1,MB1,MC1に現れる電圧の外部
電源電圧Vcc(ext)依存性を示す。図4でこの動
作を説明する。
FIG. 4 shows the dependency of the voltages appearing at the nodes CC, MA1, MB1, MC1 of the power supply voltage detection circuit M shown in FIG. 2 on the external power supply voltage Vcc (ext). This operation will be described with reference to FIG.

【0019】まず、外部電源電圧Vcc(ext)が
次の(1)式の条件を満たす(a)の期間は、図2のE
PMQ21,Q22が非導通のため、節点MA1の電圧
は0V、また節点MB1,節点MC1の電圧はそれぞれ
Vcc(ext),0Vとなる。ここで、VTPは、E
PMQ21,Q22の閾値電圧である。
First, during a period (a) where the external power supply voltage Vcc (ext) satisfies the condition of the following equation (1), E in FIG.
Since PMQ21 and Q22 are non-conductive, the voltage at the node MA1 is 0V, and the voltages at the node MB1 and the node MC1 are Vcc (ext) and 0V, respectively. Here, VTP is E
This is the threshold voltage of PMQ21 and Q22.

【0020】 Vcc(ext)≦2|VTP| …(1) 次に、外部電源電圧Vcc(ext)の上昇にともな
い、EPMQ21,Q22が導通するため、節点MA1
の電圧も0Vから上昇し、Vcc(ext)が次の
(2)式で表される値になると、EPMQ24とENM
Q25とから構成されるインバータが反転する。
Vcc (ext) ≦ 2 | VTP | (1) Next, as the external power supply voltage Vcc (ext) rises, the EPMQ21 and Q22 become conductive, so the node MA1
Voltage also rises from 0V, and when Vcc (ext) reaches the value expressed by the following equation (2), EPMQ24 and ENM
The inverter composed of Q25 is inverted.

【0021】図4中の(b)の期間にあたるこの時の節
点MA1の電圧は、Vcc(ext)−2|VTP|で
あり、また、節点MB1,MC1の電圧は、それぞれ0
V,Vcc(ext)へとスイッチングする。ここで、
VIは、EPMQ24とENMQ25とから構成される
インバータの論理閾値である。
The voltage at the node MA1 at this time corresponding to the period (b) in FIG. 4 is Vcc (ext) -2 | VTP |, and the voltages at the nodes MB1 and MC1 are 0 respectively.
Switching to V, Vcc (ext). here,
VI is a logical threshold of the inverter composed of the EPMQ 24 and the ENMQ 25.

【0022】 Vcc(ext)=2|VTP|+VI …(2) さらに次の(3)式で表される(c)の期間では、外
部電源電圧Vcc(ext)は充分に高いため、EPM
Q21,Q22は導通し、節点MA1の電圧はVcc
(ext)−2|VTP|になり、節点MB1,MC1
の電圧はそれぞれVcc(ext),0Vとなる。
Vcc (ext) = 2 | VTP | + VI (2) Further, in the period of (c) represented by the following equation (3), the external power supply voltage Vcc (ext) is sufficiently high, so that the EPM
Q21 and Q22 become conductive, and the voltage of the node MA1 is Vcc.
(Ext) -2 | VTP |, and nodes MB1 and MC1
Voltage of Vcc (ext) and 0V, respectively.

【0023】 Vcc(ext)≧2|VTP|+VI …(3) 従って、電源電圧検出回路Mにおいては、入力節点CC
に印加される外部電源電圧Vcc(ext)の大きさに
よって、出力節点M01,M02に5Vであればそれぞ
れVcc(ext),0Vを、3.3Vであればそれぞ
れ0V,Vcc(ext)を送り出すことが出来る。
Vcc (ext) ≧ 2 | VTP | + VI (3) Therefore, in the power supply voltage detection circuit M, the input node CC
Depending on the magnitude of the external power supply voltage Vcc (ext) applied to the output nodes, Vcc (ext) and 0V are sent out to the output nodes M01 and M02, respectively, and 0V and Vcc (ext) are sent out to 3.3V, respectively. You can

【0024】また前記(2)式を満たすVcc(ex
t)の値をVINTV1とすると、VINTV1の値は
3.3Vと5Vとの間に設定される。例えば、VTP=
−1.4V,VI=1.0Vとなるように設計された場
合、VINTV1=3.8Vとなる。更にDNMQ23
は、高抵抗にするために、EPMQ21,Q22に対し
て、電流駆動能力が非常に小さくなるように設計され
る。
Further, Vcc (ex
If the value of t) is VINTV1, the value of VINTV1 is set between 3.3V and 5V. For example, VTP =
When it is designed to be −1.4V and VI = 1.0V, VINTV1 = 3.8V. Furthermore, DNMQ23
Is designed to have a very low current driving capability with respect to EPMQ21 and Q22 in order to have a high resistance.

【0025】図5に、切り替え回路Lの出力節点CCi
に現れる電圧の外部電源電圧Vcc(ext)依存性を
示す。ここで、VINTV1は前述したように前記
(2)式を満たすVcc(ext)の値であるが、これ
は電源電圧検出回路Mの作動判定点と見なすことが出来
る電圧値である。
FIG. 5 shows the output node CCi of the switching circuit L.
Shows the dependence of the voltage appearing on the external power supply voltage Vcc (ext). Here, as described above, VINTV1 is the value of Vcc (ext) that satisfies the expression (2), which is a voltage value that can be regarded as the operation determination point of the power supply voltage detection circuit M.

【0026】Vcc(ext)≦VINTV1の場合 電源電圧検出回路Mの出力節点M01=0V,M02=
Vcc(ext)となる為、EPMQ31とENMQ3
2とが導通、EPMQ33とENMQ34とが非導通に
あり、出力節点CCiには、外部より印加された電圧V
cc(ext)がそのまま印加され、出力節点CCiの
電圧すなわち内部回路に供給される電圧Vcc(in
t)は次の(3′)式で表される。
When Vcc (ext) ≤VINTV1 Output node M01 = 0V, M02 = of the power supply voltage detection circuit M
Since it becomes Vcc (ext), EPMQ31 and ENMQ3
2 is conductive, EPMQ33 and ENMQ34 are non-conductive, and the voltage V applied from the outside is applied to the output node CCi.
cc (ext) is applied as it is, and the voltage of the output node CCi, that is, the voltage Vcc (in
t) is expressed by the following equation (3 ').

【0027】 Vcc(int)=Vcc(ext) …(3′) Vcc>VINTV1の場合 節点M01=Vcc(ext),M02=0Vとなるた
め、切り替え回路L中のEPMQ31とENMQ32と
が非導通、EPMQ33とENMQ34とが導通し、出
力節点CCiには、降圧回路Kの出力電圧VK01が印
加され、出力節点CCiに現れる電圧Vcc(int)
は次の(4)式で表される。
Vcc (int) = Vcc (ext) (3 ′) When Vcc> VINTV1 Since node M01 = Vcc (ext) and M02 = 0V, EPMQ31 and ENMQ32 in the switching circuit L are non-conductive, The EPMQ33 and the ENMQ34 become conductive, the output voltage VK01 of the step-down circuit K is applied to the output node CCi, and the voltage Vcc (int) appearing at the output node CCi.
Is expressed by the following equation (4).

【0028】 Vcc(int)=VK01 …(4) 従って、半導体装置の外部電源電圧Vcc(ext)と
して5Vで使用した場合(図5中のの領域)、各内部
回路3に供給される内部電源電圧Vcc(int)は、
降圧回路Kによって降圧された電圧VK01となる。一
方、外部電源電圧として3.3Vを使用した場合(図5
中のの領域)、外部電源電圧Vcc(ext)が、半
導体装置内の内部回路3にVcc(int)としてその
まま供給される。従って、本実施例においては、特に外
部電源電圧が3.3Vである場合においても内部電源電
圧は、外部電源電圧と等しくなる。このため、従来例の
場合のように、内部回路に供給する電圧が低下せず、半
導体装置の動作速度が遅くなることはない(効果)。
Vcc (int) = VK01 (4) Therefore, when 5 V is used as the external power supply voltage Vcc (ext) of the semiconductor device (region in FIG. 5), the internal power supply supplied to each internal circuit 3 The voltage Vcc (int) is
The voltage VK01 is stepped down by the step-down circuit K. On the other hand, when 3.3V is used as the external power supply voltage (see FIG.
The internal power supply voltage Vcc (ext) is supplied as it is to the internal circuit 3 in the semiconductor device as Vcc (int). Therefore, in this embodiment, the internal power supply voltage is equal to the external power supply voltage even when the external power supply voltage is 3.3V. Therefore, unlike the case of the conventional example, the voltage supplied to the internal circuit does not decrease, and the operation speed of the semiconductor device does not slow down (effect).

【0029】図6に、本実施例を半導体装置内に組み込
み、外部電源電圧として3.3Vを使用している場合
の、内部回路3をスイッチングさせたとき、内部降圧回
路の出力節点CCiに現れる電圧すなわち内部電源電圧
Vcc(int)の変化を時間依存性で示す。
FIG. 6 shows the output node CCi of the internal step-down circuit when the internal circuit 3 is switched when the present embodiment is incorporated in a semiconductor device and 3.3 V is used as the external power supply voltage. The change in voltage, that is, the internal power supply voltage Vcc (int) is shown with time dependency.

【0030】本実施例では、3.3Vの外部電源電圧を
使用している場合、前述したように、内部電源電圧Vc
c(int)は、降圧回路Kを経ることなく、電流駆動
能力の大きいトランスファゲゲートを介して外部電源電
圧Vcc(ext)を内部回路3に供給するために、従
来例の場合に比べて、内部回路3をスイッチングさせた
際の、CCiでの内部電源電圧Vcc(int)のふら
つきは小さくなるので、電源電圧の変動許容量の目安と
される±10%(0.33V)以内に十分収まる。従っ
て内部回路3、特にセンスアンプ回路6,入力バッファ
等、電源電圧の変動に対し、敏感な回路の誤動作は、従
来例よりも起こりにくい(効果)。
In this embodiment, when the external power supply voltage of 3.3V is used, as described above, the internal power supply voltage Vc is
Since c (int) supplies the external power supply voltage Vcc (ext) to the internal circuit 3 via the transfer gate having a large current driving capability without passing through the step-down circuit K, compared with the case of the conventional example, The fluctuation of the internal power supply voltage Vcc (int) at CCi when the internal circuit 3 is switched is small, so that it is well within ± 10% (0.33V) which is a standard of the allowable fluctuation of the power supply voltage. . Therefore, malfunctions of the internal circuit 3, particularly the sense amplifier circuit 6, the input buffer, and the like, which are sensitive to fluctuations in the power supply voltage, are less likely to occur (effect) than the conventional example.

【0031】図7は本発明の第2の実施例を示すブロッ
ク図である。図7において、本実施例である内部降圧回
路を半導体装置内に設ける場合の、電源電圧検出回路M
について第2の実施例を示したものである。図7におい
て、本実施例が第1の実施例における電源電圧検出回路
Mと異なるのは、入力節点CCにつながる初段のインバ
ータの構成である。ENMQ31,DNMQ23からな
り、ENMQ31のゲート電圧は、ドレインの電位から
与えられている。その他のMOSFETは、前記第1の
実施例と同様の構成であるので、説明を省略する。また
節点MA2の電圧変化は、第1の実施例中のMA1の電
圧変化と同一になるように、ENMQ31のしきい値電
圧が設計されている。
FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the power supply voltage detection circuit M in the case where the internal voltage down converter of this embodiment is provided in the semiconductor device.
2 shows the second embodiment. In FIG. 7, the present embodiment differs from the power supply voltage detection circuit M in the first embodiment in the configuration of the first stage inverter connected to the input node CC. It is composed of ENMQ31 and DNMQ23, and the gate voltage of ENMQ31 is given from the potential of the drain. Since the other MOSFETs have the same configurations as those of the first embodiment, their description will be omitted. The threshold voltage of the ENMQ31 is designed so that the voltage change at the node MA2 is the same as the voltage change at MA1 in the first embodiment.

【0032】例えば、ENMQ31のしきい値電圧VT
NをVTN=2.8Vに設定してやると、図7の電源電
圧検出回路Mが検出できる電圧VINTV2は、前記第
1の実施例で述べた電源電圧検出回路(図2)における
VINTV1と等しくなり、以下第2の実施例の動作
は、節点MA1,MB1,MC1は、それぞれMA2,
MB2,MC2に置き換えたのと同一になるので説明を
省略する。
For example, the threshold voltage VT of ENMQ31
When N is set to VTN = 2.8V, the voltage VINTV2 that can be detected by the power supply voltage detection circuit M in FIG. 7 becomes equal to VINTV1 in the power supply voltage detection circuit (FIG. 2) described in the first embodiment, In the operation of the second embodiment below, the nodes MA1, MB1 and MC1 are MA2 and MA2, respectively.
The description will be omitted because it is the same as the replacement with MB2 and MC2.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、外部電源
電圧の値が例えば5Vのときは出力節点CCiには降圧
回路の出力電圧VK01が印加され、一方外部電源電圧
の値が例えば3.3Vのときには、節点CCiには節点
CCに印加された電圧が切り替え回路によってそのまま
印加されるから、特に低電圧の外部電源Vcc(ex
t)=3.3Vを使用している場合において、従来例
のような、内部回路に供給する電圧の低下がないため半
導体装置の動作が遅くなるということはなく、また特
に電流駆動能力の大きいEPM,ENMからなるトラン
スファゲートを介して外部電源電圧を内部回路に供給し
た場合には、従来例に比例して、内部回路がスイッチン
グした際に貫通電流が流れることによって起きる内部電
源電圧のふらつきは充分小さくなるため電源電圧の変動
に敏感な回路の誤動作は従来例よりも起こり難くなると
いう効果がある。
As described above, according to the present invention, when the value of the external power supply voltage is, for example, 5V, the output voltage VK01 of the step-down circuit is applied to the output node CCi, while the value of the external power supply voltage is, for example, 3V. When the voltage is 0.3 V, the voltage applied to the node CCi is directly applied to the node CCi by the switching circuit, so that the external power supply Vcc (ex
When t) = 3.3V is used, the operation of the semiconductor device is not delayed because the voltage supplied to the internal circuit does not decrease unlike the conventional example, and the current driving capability is particularly large. When the external power supply voltage is supplied to the internal circuit via the transfer gate composed of the EPM and ENM, the fluctuation of the internal power supply voltage caused by the flow of the through current when the internal circuit is switched is proportional to the conventional example. Since it is sufficiently small, the malfunction of the circuit sensitive to the fluctuation of the power supply voltage is less likely to occur than in the conventional example.

【0034】以上述べたような効果,によって、使
用する外部電源電圧Vcc(ext)が3.3Vであっ
ても5Vであっても安定にかつ高速に動作する半導体装
置を提供できる。
Due to the effects described above, it is possible to provide a semiconductor device which operates stably and at high speed regardless of whether the external power supply voltage Vcc (ext) used is 3.3V or 5V.

【0035】また、本実施例においては、電源電圧検出
回路として図2,図7に示す構成を示し、切り替え回路
としては図3に示す構成を示したが、これらの回路構成
に限定されるものではなく、同一機能を持つものであれ
ばよい。
In this embodiment, the power supply voltage detection circuit has the configuration shown in FIGS. 2 and 7 and the switching circuit has the configuration shown in FIG. 3, but the configuration is not limited to these circuit configurations. Instead, it is sufficient if they have the same function.

【0036】さらに、本実施例では外部電源電圧Vcc
(ext)=3.3Vとして説明したが、外部電源電圧
Vcc(ext)=3.0Vの場合であっても、あるい
は外部電源電圧Vcc(ext)の値がそれ以下の場合
であってもよい。この時、VIの値は外部電源電圧Vc
c(ext)の値に応じて設定されることはもちろんで
ある。
Further, in this embodiment, the external power supply voltage Vcc
Although (ext) = 3.3V has been described, the external power supply voltage Vcc (ext) = 3.0V may be used, or the value of the external power supply voltage Vcc (ext) may be less than that. . At this time, the value of VI is the external power supply voltage Vc.
Of course, it is set according to the value of c (ext).

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

【図1】本発明の第1の実施例の半導体装置による内部
降圧回路のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an internal step-down circuit according to a semiconductor device of a first example of the present invention.

【図2】図1中の電源電圧検出回路の一例を示す回路図
である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a power supply voltage detection circuit in FIG.

【図3】図1中の切り替え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 switching circuit in FIG.

【図4】図1の電源電圧検出回路での入力節点や節点等
に現れる電圧変化のVcc(ext)依存性を示してい
る特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing Vcc (ext) dependency of a voltage change appearing at an input node or a node in the power supply voltage detection circuit of FIG. 1.

【図5】図1の切り替え回路での出力節点の電圧変化の
Vcc(ext)依存性を示す特性図である。
5 is a characteristic diagram showing Vcc (ext) dependence of a voltage change at an output node in the switching circuit of FIG.

【図6】図1の内部降圧回路を有する半導体装置におい
て、内部回路をスイッチングさせた際の出力節点に現れ
る電圧波形の変化の様子を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing how a voltage waveform appears at an output node when the internal circuit is switched in the semiconductor device having the internal voltage down converter of FIG. 1.

【図7】本発明の第2の実施例による内部降圧回路を実
現する電源電圧回路の一例を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a power supply voltage circuit that realizes an internal voltage down converter according to a second embodiment of the present invention.

【図8】従来技術による内部降圧回路を示すブロック図
である。
FIG. 8 is a block diagram showing an internal voltage down converter according to a conventional technique.

【図9】従来技術による内部降圧回路において、外部電
源電圧依存性を示す特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing external power supply voltage dependency in an internal voltage down converter according to a conventional technique.

【図10】従来技術による内部降圧回路を有した半導体
装置の内部回路をスイッチングさせたときの節点におけ
る電圧変化の様子を示した特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a state of voltage change at a node when an internal circuit of a semiconductor device having an internal step-down circuit according to a conventional technique is switched.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

K 降圧回路 M 外部電源電圧検出回路 L 切り替え回路 K1 スイッチングの様子を最も良く示す内部回路の
任意の2箇所の節点での電圧波形 K2 内部回路のスイッチングの様子を示す波形 1 外部電源端子 2 内部回路電源線 3 内部回路 5 デコーダ回路 6 センスアンプ回路 7 制御回路
K step-down circuit M external power supply voltage detection circuit L switching circuit K1 voltage waveform at any two nodes of the internal circuit that best shows the switching state K2 waveform that shows the switching state of the internal circuit 1 external power supply terminal 2 internal circuit Power line 3 Internal circuit 5 Decoder circuit 6 Sense amplifier circuit 7 Control circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力が外部電源端子に接続され、前記外
部電源端子から印加された外部電源電圧よりも低い内部
電源電圧に変換して出力する降圧回路と、入力が前記外
部電源端子に接続され、前記外部電源電圧が、設定され
た回路しきい値よりも高レベルの場合には出力に論理1
を又は論理0を、低レベルの場合論理0又は論理1を出
力する電源電圧検出回路と、第1の入力端と第2の入力
端と制御端と出力端とを有し、前記第1の入力端に前記
外部電源端子が接続され、前記第2の入力端に前記降圧
回路の出力が接続され、前記制御端に前記電源電圧検出
回路の出力が接続され、前記出力端が内部回路の電源線
に接続され、前記制御端に印加された論理値信号によっ
て前記出力端に前記降圧回路の出力電圧あるいは前記外
部電源電圧のどちらかが印加されるように機能する切り
替え回路とを備えたことを特徴とする半導体装置。
1. A step-down circuit having an input connected to an external power supply terminal and converting to an internal power supply voltage lower than an external power supply voltage applied from the external power supply terminal for output, and an input connected to the external power supply terminal. , If the external power supply voltage is higher than the set circuit threshold value, a logic 1 is output.
Or a logic 0, and a power supply voltage detection circuit that outputs a logic 0 or a logic 1 in the case of a low level, a first input end, a second input end, a control end, and an output end, and the first The external power supply terminal is connected to the input end, the output of the step-down circuit is connected to the second input end, the output of the power supply voltage detection circuit is connected to the control end, and the output end is the power supply of the internal circuit. A switching circuit connected to a line and functioning so that either the output voltage of the step-down circuit or the external power supply voltage is applied to the output end by a logic value signal applied to the control end. Characteristic semiconductor device.
【請求項2】 電源電圧検出回路は、外部電源電圧の大
きさを判定する判定電圧の値が3.3Vから5.0Vの
間に設定されている請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the power supply voltage detection circuit has a determination voltage value for determining the magnitude of the external power supply voltage set between 3.3V and 5.0V.
【請求項3】 電源電圧検出回路は、外部電源電圧の大
きさを判定する判定電圧の値が2Vから3Vの間に設定
されている請求項1に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the power supply voltage detection circuit is set such that the value of the determination voltage for determining the magnitude of the external power supply voltage is set between 2V and 3V.
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