JPH0795046A - Cmos型インバータ回路 - Google Patents

Cmos型インバータ回路

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JPH0795046A
JPH0795046A JP5233488A JP23348893A JPH0795046A JP H0795046 A JPH0795046 A JP H0795046A JP 5233488 A JP5233488 A JP 5233488A JP 23348893 A JP23348893 A JP 23348893A JP H0795046 A JPH0795046 A JP H0795046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
mos transistor
source
substrate
inverter circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP5233488A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Matsuda
順一 松田
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP5233488A priority Critical patent/JPH0795046A/ja
Publication of JPH0795046A publication Critical patent/JPH0795046A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低電圧デバイスへの応用に適したインバータ
回路を提供する。 【構成】 ゲートが入力端子INに接続されソースが接
地電圧Vssに接続されたNチャンネル型MOSトラン
ジスタQ3と、ゲートが出力端子OUTに接続されソー
スが負の電圧源Vsに接続されたNチャンネル型MOS
トランジスタQ4とから構成され、該MOSトランジス
タQ3およびQ4の共通接続点Nを前記MOSトランジ
スタQ2の基板に接続してなる電圧制御回路(1)を設
け、入力電圧INに印加される入力電圧VINが低下し
たときに、電圧制御回路(1)によって、MOSトラン
ジスタQ2の基板に対し、負の基板電圧を供給する。こ
れにより、MOSトランジスタQ2のしきい値電圧が上
昇し、ソースドレイン間リーク電流を減少できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CMOS型インバータ
回路に関し、特に低電圧デバイスへの応用に適したCM
OS型インバータ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年のメガビット級の大容量DRAMで
は、1個の乾電池動作を可能とするととともに、MOS
トランジスタの微細化および信頼性確保の観点から、電
源電圧を1.5V前後に低減することが検討されてい
る。かかる低電圧デバイスでは、スケーリング則に従っ
てMOSトランジスタのしきい値電圧(以下、Vtとい
う。)が低く設定されるため、MOSトランジスタの弱
反転領域でのソースドレイン間リーク電流を低減するこ
とが技術的課題となる。
【0003】図4に、低電圧デバイスに適用されるタイ
プのCMOS型インバータ回路の例を示す。このCMO
S型インバータ回路では、Nチャンネル型MOSトラン
ジスタQ2と接地電圧Vssの間にスイッチSと抵抗R
sとが並列に挿入されており、Nチャンネル型MOSト
ランジスタQ2の基板は接地電圧Vssに接続されてい
る。
【0004】そして、このような構成を採用することに
より、スタンバイ時(Nチャンネル型MOSトランジス
タQ2はオフ状態)に、スイッチSを開放すると、ソー
スドレイン間リーク電流ILによって、Nチャンネル型
MOSトランジスタQ2のソース電圧VSLが上昇する
(VSL=IL・Rs)。すると、基板バイアス効果によ
りVtが上昇し、ソースドレイン間リーク電流ILを低
減することができる。一方、動作時にはスイッチSを閉
じ、スイッチSを介してソース電圧VSをVssにバイ
アスすることにより、抵抗Rsの影響を除去し高速化を
図っている。
【0005】なお、斯上した技術は、1993年VLS
I回路シンポジウム技術論文ダイジェスト(1993 SYMPO
SIUM ON VLSI CIRCUITS/DIGEST OF TECHNICAL PAPERS)
の第47頁〜第48頁に記載されているものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示すCMOS型インバータ回路では、スタンバイ状態を
検出しスイッチSの開閉を制御するクロックを必要とす
るため、回路構成が複雑である問題点がある。また、当
該CMOS型インバータ回路では、スタンバイ時に抵抗
Rsを介してNチャンネル型MOSトランジスタQ2に
基板電圧を印加しているが、基板電圧(VSL=IL・R
s)を大きくしようとすると、リーク電流ILが増加
し、逆にリーク電流ILを抑えようとすると、基板電圧
がかからないという矛盾があり、このため十分リーク電
流ILを低減できない問題点がある。さらに、動作時に
はスイッチSを閉じるのであるが、このときスイッチS
の抵抗(MOSトランジスタのオン抵抗)がNチャンネ
ル型MOSトランジスタQ2のソース抵抗に付加され、
回路の動作速度が低下するという問題点もある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、斯上した従来
の問題点に鑑みてなされたものであり、図1に示すよう
に、CMOS型インバータ回路を構成するNチャンネル
型MOSトランジスタQ2の基板(バックゲート)に、
破線内に示すような2つのNチャンネル型MOSトラン
ジスタQ3およびQ4から構成される電圧制御回路
(1)を設け、かかる電圧制御回路(1)によって、入
力端子INに印加される入力電圧が低下し、Nチャンネ
ル型MOSトランジスタQ2がオフするように変化した
ときに、かかる基板に対して負の基板電圧VSUBを印加
し、しきい値電圧VtNを上昇させるものである。
【0008】
【作用】本発明によれば、電圧制御回路(1)によって
CMOS型インバータ回路の入力電圧の状態を検出し、
これに基づいてNチャンネル型MOSトランジスタQ2
に基板電圧を供給するという構成を採用しているので、
従来のようにスタンバイ状態を検出するクロックを必要
としない。
【0009】また、従来のようにソースに抵抗Rsを挿
入するという構成をとらず、直接Nチャンネル型MOS
トランジスタQ2に基板電圧SUB2を供給するという構成
を採用しているので、しきい値電圧VtNを上昇させ、
リーク電流を低減するという目的を確実に達成できる。
さらに、従来のように、Nチャンネル型MOSトランジ
スタQ2のソースにスイッチSの抵抗が付加されること
がないので、CMOS型インバータ回路の動作を高速化
できる利点もある。
【0010】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図1乃至図3に基
づいて説明する。本実施例にかかるCMOS型インバー
タ回路の構成は、図1に示すように、Pチャンネル型M
OSトランジスタQ1およびNチャンネル型MOSトラ
ンジスタQ2で構成されるCMOS型インバータに対
し、破線で囲まれた部分の電圧制御回路(1)を設けた
ものである。そして、その電圧制御回路(1)は、2つ
のNチャンネル型MOSトランジスタQ3およびQ4に
よって構成され、MOSトランジスタQ3のゲートは入
力端子INに接続され、ソースは接地電圧Vssに接続
され、MOSトランジスタQ4のゲートは出力端子OU
Tに接続され、ソースは負の電圧源Vsに接続されてい
る。さらに、MOSトランジスタQ3およびQ4の共通
接続点Nが、Nチャンネル型MOSトランジスタQ2の
基板に接続されている。
【0011】なお、上記のCMOS型インバータ回路を
製造するには、N型Si基板を使用したCMOS製造プ
ロセスを適用できる。この場合は、Nチャンネル型MO
SトランジスタQ2の基板は、Pウエルで形成される。
N型Si基板上に複数のインバ−タ回路を形成する場合
には、相互に絶縁する必要があるため、インバ−タ回路
ごとに別個のPウエルを形成する。
【0012】次に、図1に示すCMOS型インバータ回
路の動作を図2および図3に基づいて説明する。ここ
に、電源電圧Vccは1.5V、電圧源Vsは−1.0
V、また各MOSトランジスタのしきい値電圧Vtは、
以下のような値であると仮定して説明するが、勿論これ
は本発明の範囲を限定するものではない。なお、Vbs
は、ソース基板間電圧を表している。 Q1: −0.6V(Vbs=0V) Q2: +0.1V(Vbs=0V),+0.5V(V
bs=−1V) Q3: +1.5V(Vbs=0V) Q4: +2.0V(Vbs=0V) 今、入力電圧VINが1.5Vのとき、出力電圧VOU
Tは0Vであるので、これを受けてMOSトランジスタ
Q3はオン状態、MOSトランジスタQ4はオフ状態と
なる。従ってMOSトランジスタQ2には基板電圧VSU
Bとして0Vが供給され、MOSトランジスタQ2のV
tは0.1Vという低い値をとっている。なお、MOS
トランジスタQ3の基板は、共通接続点Nに接続されて
いるので、仮に、該基板電圧が0V以上に上昇した場合
でも、PN接合の順方向電流が流れ、該基板電圧は0V
に抑えられる。
【0013】次に、入力電圧VINが低下していくと
(すなわち、MOSトランジスタQ2がオフするように
変化すると)、これを受けてMOSトランジスタQ3の
ゲート電圧は下がり、MOSトランジスタQ4のゲート
電圧は上がるので、基板電圧VSUBは負の方向ヘ除々に
下がっていき、これによりVtは0.1Vから高くなる
方向へ変化する。そして、入力電圧VINが0Vになる
と、MOSトランジスタQ3はオフ状態、MOSトラン
ジスタQ4はオン状態となるので、基板電圧VSUBとし
ては、MOSトランジスタQ4を介してVs、すなわち
−1.0Vが供給され、Vtは0.5Vという高い値に
変化する。これにより、スタンバイ時におけるMOSト
ランジスタQ2の弱反転領域でのソースドレイン間リー
ク電流が低減される。
【0014】このように、本発明によれば、CMOS型
インバータの入力状態に応じて、電圧制御回路(1)に
より、直接MOSトランジスタQ2に基板電圧VSUBを
供給するという構成を採用しているので、従来のように
スタンバイ状態を検出するクロックを必要とせず、かつ
確実にリーク電流を低減できる。また、図1から明らか
なように、入力電圧VINの変化と同じ方向に基板電圧
VSUBが変化するので、MOSトランジスタQ2のゲー
ト容量の充放電電流が減少する利点もある。
【0015】図3に、Nチャンネル型MOSトランジス
タQ2のlog Ids 対Vgs特性を示す。ここで、Vg
sは、ゲートドレイン間電圧であり、入力電圧VINと
等価である。この図からも明らかなように、本発明によ
るlog Ids 対Vgs特性曲線(実線で示す。)は、V
gs(VIN)が低い側で、Vbs=−1Vの場合の曲
線に漸近している。一方、Vgs(VIN)が高い側で
は、Vbs=0Vの曲線に漸近している。従って、本発
明によれば、弱反転領域でのソースドレイン間リーク電
流が低減されるとともに、強反転領域での電流駆動能力
が向上することがわかる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電圧制御回路(1)によってCMOS型インバータ回路
の入力電圧の状態を検出し、これに基づいてNチャンネ
ル型MOSトランジスタQ2に基板電圧を供給するとい
う構成を採用しているので、従来のようにスタンバイ状
態を検出するクロックを必要とせず、回路構成が簡便で
ある利点がある。
【0017】また、従来のようにソースに抵抗Rsを挿
入するという構成をとらず、直接Nチャンネル型MOS
トランジスタQ2に基板電圧SUB2を供給するという構成
を採用しているので、しきい値電圧VtNを上昇させ、
リーク電流を低減するという所期の目的を確実に達成で
きる。さらに、従来のように、Nチャンネル型MOSト
ランジスタQ2のソースにスイッチSの抵抗が付加され
ることがないので、CMOS型インバータ回路の動作を
高速化できる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のCMOS型インバータ回路を示す回路
図である。
【図2】本発明のCMOS型インバータ回路の特性を示
す図である。
【図3】本発明のCMOS型インバータ回路のMOSト
ランジスタQ2の特性を示す図である。
【図4】従来のCMOS型インバータ回路を示す回路図
である。
【符号の説明】
1 電圧制御手段 Q1 Pチャンネル型MOSトランジスタ Q2,Q3,Q4 Nチャンネル型MOSトランジス
タ IN 入力端子 OUT 出力端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子INおよび出力端子OUTとを
    有し、電源電圧Vccと接地電圧Vssの間にPチャン
    ネル型MOSトランジスタQ1とNチャンネル型MOS
    トランジスタQ2とをこの順に接続してなるCMOS型
    インバータ回路において、 ゲートが入力端子INに接続されソースが接地電圧Vs
    sに接続されたNチャンネル型MOSトランジスタQ3
    と、ゲートが出力端子OUTに接続されソースが負の電
    圧源Vsに接続されたNチャンネル型MOSトランジス
    タQ4とから構成され、該MOSトランジスタQ3およ
    びQ4の共通接続点Nを前記MOSトランジスタQ2の
    基板に接続してなる電圧制御回路(1)を設け、 前記入力端子INに印加される入力電圧VINが低下し
    たときに、前記電圧制御回路(1)によって、前記MO
    SトランジスタQ2の基板に対し、負の基板電圧を供給
    することを特徴とするCMOS型インバータ回路。
JP5233488A 1993-09-20 1993-09-20 Cmos型インバータ回路 Pending JPH0795046A (ja)

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JP5233488A JPH0795046A (ja) 1993-09-20 1993-09-20 Cmos型インバータ回路

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JPH0795046A true JPH0795046A (ja) 1995-04-07

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ID=16955801

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5912768A (en) * 1996-12-31 1999-06-15 Cognex Corporation Depth-from-defocus optical apparatus with invariance to surface reflectance properties
US6025905A (en) * 1996-12-31 2000-02-15 Cognex Corporation System for obtaining a uniform illumination reflectance image during periodic structured illumination
US6148120A (en) * 1997-10-30 2000-11-14 Cognex Corporation Warping of focal images to correct correspondence error
JP2012114820A (ja) * 2010-11-26 2012-06-14 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 抵抗分圧型d/aコンバータ

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