JPH07153913A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07153913A
JPH07153913A JP5296684A JP29668493A JPH07153913A JP H07153913 A JPH07153913 A JP H07153913A JP 5296684 A JP5296684 A JP 5296684A JP 29668493 A JP29668493 A JP 29668493A JP H07153913 A JPH07153913 A JP H07153913A
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JP
Japan
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substrate voltage
circuit
driver circuit
voltage
substrate
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Application number
JP5296684A
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English (en)
Inventor
Junichi Matsuda
順一 松田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低電圧で駆動する駆動用ドライバ回路の消費電
力の低減に関する。 【構成】ドライバ回路11と、通常動作時では第1の基
板電圧VBB1 を前記ドライバ回路11に印加し、非動作
時では前記第1の基板電圧VBB1 よりも低い第2の基板
電圧VBB2 を前記ドライバ回路11に供給する基板電圧
供給回路12を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、更に
詳しく言えば、低電圧で駆動する駆動用ドライバ回路の
消費電力の低減に関する。
【0002】
【従来の技術】以下で従来例に係る半導体装置について
図面を参照しながら説明する。図4は従来例に係る半導
体装置を説明する断面図であって、図5は図4の等価回
路図である。従来の半導体装置は図5に示すように、C
MOSにおいて、pMOS(2)のゲート(G2)とn
MOS(1)のゲート(G1)とが接続されて入力部と
なり、pMOS(2)のドレインとnMOS(1)のド
レインが接続されて出力部となるドライバ回路を有する
半導体装置である。
【0003】当該回路の入力部(IN)にハイレベルの
信号(以下“H”と称する)が入力されるとnMOS
(1)がONされ、pMOS(2)がOFFされるので
nMOS(1)のソースに接続された接地電位(GN
D)が出力部(OUT)から出力される。また、入力部
(IN)にローレベルの信号(以下“L”と称する)が
入力されると、nMOS(1)がOFFされ、pMOS
(2)がONされるので、pMOS(2)のソースに接
続された電源電圧(Vcc)が出力部(OUT)から出
力される。なお、上記装置において基板電圧は接地電位
(GND)に固定されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置によると、電源電圧(Vcc)を1.5V程度
の低電圧にして、低電圧で上記のドライバ回路を駆動さ
せるような場合は、スケーリング則などからnMOS
(1)、pMOS(2)の閾値電圧を低くする必要があ
るので、ドライバ回路の非動作時でのリーク電流が大き
くなって無視できないほどになり、低消費電力化の大き
な妨げになるという問題が生じていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、図1に示すように、ドライバ回
路(11)と、通常動作時では第1の基板電圧(VBB1
)を前記ドライバ回路(11)に印加し、非動作時で
は前記第1の基板電圧(VBB1 )よりも低い第2の基板
電圧(VBB2 )を前記ドライバ回路(11)に供給する
基板電圧供給回路(12)とを有することにより、特に
低電圧駆動のドライバ回路において、リーク電流を低減
して低消費電力化を図ることが可能になる半導体装置を
提供するものである。
【0006】
【作 用】本発明に係る半導体装置によれば、図1に示
すように、通常動作時では第1の基板電圧(VBB1 )を
ドライバ回路(11)に印加し、非動作時では第1の基
板電圧(VBB1 )よりも低い第2の基板電圧(VBB2 )
をドライバ回路(11)に供給する基板電圧供給回路
(12)を有するので、非動作時には第1の基板電圧
(VBB1 )よりも低い第2の基板電圧(VBB2 )がドラ
イバ回路(11)の基板に印加されることにより、例え
ばドライバ回路(11)を構成するMOS型トランジス
タの閾値電圧が上昇する。
【0007】これにより、非動作時にドレイン−ソース
間のリーク電流を低減することが可能となり、従来の装
置に比して低消費電力化を図ることが可能になる。ま
た、通常動作時には第2の基板電圧(VBB2 )よりも浅
い第1の基板電圧(VBB1 )を印加するので、ドライバ
回路(11)を構成するMOS型トランジスタの閾値電
圧が低下し、ドライブ能力が向上するため、その点でも
本発明は有効である。
【0008】
【実施例】以下に本発明に係る半導体装置の一実施例を
図面を参照しながら詳細に説明する。図3は、本発明の
一実施例に係る半導体装置の構成を示す図であって、図
2は図3の等価回路図である。
【0009】本発明の一実施例に係る半導体装置は、図
3に示すように、ドライバ回路(11)と、基板電圧供
給回路(12)とからなる回路を有する装置である。ド
ライバ回路(11)は、CMOSにおいて、pMOS
(M11)のゲートとnMOS(M12)のゲートとが
接続されてその入力部(IN)となり、pMOS(M1
1)のドレインとnMOS(M12)のドレインが接続
されて出力部(OUT)となる回路であって、入力部
(IN)にハイレベルの信号(以下“H”と称する)が
入力されるとnMOS(M12)のソースに接続された
接地電位(GND)を出力部(OUT)から出力し、ロ
ーレベルの信号(以下“L”と称する)が入力される
と、pMOS(M11)のソースに接続された電源電圧
(Vcc)を出力部(OUT)から出力するものであ
る。
【0010】なお、上記のnMOS(M12)の閾値電
圧(Vth)は、基板電圧が0Vのときには約0.3V程
度に設定している。基板電圧供給回路(12)は、電圧
生成回路(13)と、スイッチング回路(14)とから
なる回路である。電圧生成回路(13)は、制御信号の
一例であるスタンバイ信号(DS)に基づいて、非動作
時の基板電圧(VB)を生成してスイッチング回路(1
4)に出力する回路であって、リングオシレータ回路
(13A)とチャージポンプ回路(13B)からなる。
【0011】リングオシレータ回路(13A)は、NA
NDゲート(NA),インバータ(I11,I12)と
からなる発振回路であって、スタンバイ信号(DS)が
“H”のときに矩形波を発生するものである。チャージ
ポンプ回路(13B)は、抵抗として機能するMOS型
トランジスタ(M13,M14)及びコンデンサ(C
1)とからなり、リングオシレータ回路(13A)から
矩形波が出力されたときに、コンデンサ(C1)に充電
させることによって、出力先の電位を低下させる回路で
ある。
【0012】スイッチング回路(14)は、選択出力回
路の一例であって、MOS型トランジスタ(M15,M
16,M17)とからなる回路であって、スタンバイ信
号(DS)に基づいて接地電位(GND)と、非動作時
の基板電圧(VB)とのいずれかを選択出力する回路で
ある。以下で上記装置の動作をドライバ回路の非動作時
と動作時とに分けて説明する。
【0013】1)非動作時 まず、当該装置には“H”のスタンバイ信号(DS)が
入力される。すると、リングオシレータ回路(13A)
のNANDゲート(NA)の一方の入力に“H”が入力
され、リングオシレータ回路(13A)が動作し、矩形
波がチャージポンプ回路(13B)に出力される。
【0014】このときスイッチング回路(14)では
“H”のスタンバイ信号(DS)が、上記のMOS型ト
ランジスタ(M16,M17)のゲートに印加され、M
OS型トランジスタ(M17)はOFFし、MOS型ト
ランジスタ(M16)はONする。これにより、MOS
型トランジスタ(M15)のゲートはMOS型トランジ
スタ(M15)のソースでする図2のA点と同電位とな
り、MOS型トランジスタ(M15)の閾値電圧を焼く
0.5Vとした場合、MOS型トランジスタ(M15)
はOFFされる。
【0015】次に、リングオシレータ回路(13A)か
らの矩形波によってチャージポンプ回路(13B)が動
作して、スイッチング回路(14)のMOS型トランジ
スタ(M15)のソースに接続された図2のA点の電位
が低下する。すなわち、チャージポンプ回路(13B)
においては抵抗として機能するMOS型トランジスタ
(M13,M14)及びコンデンサ(C1)によって微
分回路が構成されているので、コンデンサ(C1)とM
OS型トランジスタ(M14)との時定数によってコン
デンサ(C1)が充電されはじめ、A点の電荷がこれに
よって引き抜かれるので、A点の電位が低下する。
【0016】こうして、A点の電位はある一定電位(以
下非動作時の基板電圧(VB)と称する)まで低下し、
その電圧はリングオシレータ回路(13A)からの矩形
波のパルス幅やパルス高さによって調整可能である。な
お、本実施例ではこの非動作時の基板電圧(VB)を−
1Vに設定している。よって、A点の電位はチャージポ
ンプ回路(13B)によって約−1Vの非動作時の基板
電圧(VB)まで低下され、それがドライバ回路(1
1)のnMOS(M12)の基板電圧として供給され
る。
【0017】このようにして、約−1Vの非動作時の基
板電圧(VB)が供給されると、基板電圧が接地電位
(GND)のときに約0.3V程度であったnMOS
(M12)の閾値電圧(Vth)が約0.5V程度にまで
上昇するので、非動作時においてnMOS(M12)の
ソース/ドレイン間を流れるリーク電流が低減され、低
消費電力化を図ることが可能になる。
【0018】2)動作時 まず、当該装置には“L”のスタンバイ信号(DS)が
入力される。すると、リングオシレータ回路(13A)
のNANDゲート(NA)に“L”が入力されるので、
リングオシレータ回路(13A)の動作は停止して矩形
波が出力されなくなり、チャージポンプ回路(13B)
の動作がそれに連動して停止する。
【0019】同時に、このときスイッチング回路(1
4)では“L”のスタンバイ信号(DS)がMOS型ト
ランジスタ(M16,M17)のゲートに印加され、M
OS型トランジスタ(M17)が強い導通状態に、MO
S型トランジスタ(M16)が弱い導通状態になる。こ
れにより、MOS型トランジスタ(M15)のゲートの
電位が上昇し、MOS型トランジスタ(M15)はON
状態となる。すると、図2のA点の電位が接地電位(G
ND)となり、MOS型トランジスタ(M16)は完全
にOFFされる。そして、この接地電位(GND)がド
ライバ回路(11)のnMOS(M12)の基板電圧と
して供給される。
【0020】このようにして、動作時ではnMOS(M
12)の基板電圧は接地電位(GND)となって、非動
作時では約0.5V程度にまで上昇していたnMOS
(M12)の閾値電圧(Vth)が約0.3V程度に下降
するので、ドライバ回路(11)を構成するnMOS
(12)のドライブ能力を向上させて動作させることが
可能になる。
【0021】以上説明したように、本実施例に係る半導
体装置によれば、図1に示すように、通常動作時では接
地電位(GND)をドライバ回路(11)に印加し、非
動作時では接地電位(GND)よりも低い−1V程度の
非動作時の基板電圧(VB)をドライバ回路(11)に
供給する基板電圧供給回路(12)を有するので、非動
作時には、−1V程度の基板電圧(VB)がドライバ回
路(11)のnMOS(M12)に供給されて、その閾
値電圧(Vth)が約0.3Vから約0.5Vに上昇す
る。
【0022】これにより、非動作時にドレイン−ソース
間のリーク電流を低減することが可能となり、低消費電
力化を図ることが可能になる。また、通常動作時には接
地電位(GND)を印加しているので、ドライバ回路
(11)を構成するMOS型トランジスタの閾値電圧が
低下し、ドライブ能力が向上するため、その点でも本発
明は有効である。
【0023】なお、本実施例において、接地電位(GN
D)は第1の基板電圧(VBB1 )の一例であり、非動作
時の基板電圧(VB)は第2の基板電圧(VBB2 )の一
例である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
によれば、通常動作時では第1の基板電圧(VBB1 )を
ドライバ回路(11)に印加し、非動作時では第1の基
板電圧(VBB1 )よりも低い第2の基板電圧(VBB2 )
をドライバ回路(11)に供給する基板電圧供給回路
(12)を有するので、非動作時にドライバ回路(1
1)のリーク電流を低減することが可能となり、低消費
電力化を図ることが可能になる。
【0025】また、通常動作時には第1の基板電圧(V
BB1 )を印加するので、ドライバ回路(11)を構成す
るMOS型トランジスタの閾値電圧が低下し、ドライブ
能力が向上するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の原理図である。
【図2】本発明の実施例に係る半導体装置の回路図であ
る。
【図3】本発明の実施例に係る半導体装置を説明する図
である。
【図4】従来例に係る半導体装置の構成図である。
【図5】従来例に係る半導体装置の等価回路図である。
【符号の説明】
(11) ドライバ回路 (12) 基板電圧供給回路 (13) 電圧生成回路 (13A) リングオシレータ回路 (13B) チャージポンプ回路 (14) スイッチング回路(選択出力回路) (DS) スタンバイ信号(制御信号) (VBB1 ) 第1の基板電圧 (VBB2 ) 第2の基板電圧 (VB) 非動作時の基板電圧 (GND) 接地電位

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドライバ回路(11)と、通常動作時で
    は第1の基板電圧(VBB1 )を前記ドライバ回路(1
    1)に印加し、非動作時では前記第1の基板電圧(VBB
    1 )よりも低い第2の基板電圧(VBB2 )を前記ドライ
    バ回路(11)に供給する基板電圧供給回路(12)と
    を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 ドライバ回路(11)と、通常動作時で
    は第1の基板電圧(VBB1 )を前記ドライバ回路(1
    1)に印加し、非動作時では前記第1の基板電圧(VBB
    1 )よりも低い第2の基板電圧(VBB2 )を前記ドライ
    バ回路(11)に供給する基板電圧供給回路(12)を
    有し、 前記基板電圧供給回路(12)は、前記第2の基板電圧
    (VBB2 )を生成する電圧生成回路(13)と、通常動
    作時と非動作時とで切り替わる制御信号(DS)に基づ
    いて前記第1の基板電圧(VBB1 )と前記第2の基板電
    圧(VBB2 )とのいずれかを選択出力する選択出力回路
    (14)とからなることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 MOS型トランジスタからなるドライバ
    回路(11)と、通常動作時では第1の基板電圧(VBB
    1 )を前記ドライバ回路(11)に印加し、非動作時で
    は前記第1の基板電圧(VBB1 )よりも低い第2の基板
    電圧(VBB2 )を前記ドライバ回路(11)に供給する
    基板電圧供給回路(12)を有し、 前記基板電圧供給回路(12)は、前記第2の基板電圧
    (VBB2 )を生成する電圧生成回路(13)と、通常動
    作時と非動作時とで切り替わる制御信号(DS)に基づ
    いて前記第1の基板電圧(VBB1 )と前記第2の基板電
    圧(VBB2 )とのいずれかを選択出力する選択出力回路
    (14)とからなることを特徴とする半導体装置。
JP5296684A 1993-11-26 1993-11-26 半導体装置 Pending JPH07153913A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19700988C2 (de) * 1996-01-25 2002-01-17 Mitsubishi Electric Corp Ausgangspufferschaltung in einer Halbleitereinrichtung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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