JPS59223027A - 半導体論理回路 - Google Patents

半導体論理回路

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JPS59223027A
JPS59223027A JP58096958A JP9695883A JPS59223027A JP S59223027 A JPS59223027 A JP S59223027A JP 58096958 A JP58096958 A JP 58096958A JP 9695883 A JP9695883 A JP 9695883A JP S59223027 A JPS59223027 A JP S59223027A
Authority
JP
Japan
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transistor
normally
voltage
drain
source
Prior art date
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Pending
Application number
JP58096958A
Other languages
English (en)
Inventor
Kotaro Tanaka
幸太郎 田中
Hiroshi Nakamura
浩 中村
Yasushi Kawakami
康 川上
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59223027A publication Critical patent/JPS59223027A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • H03K19/01707Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits
    • H03K19/01721Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits by means of a pull-up or down element

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は動作速度の速い半導体論理回路、特にダートと
ソースとを互いに結合したノアマリオン型トランジスタ
を負荷としてスイッチングトランジスタに結合した半導
体論理回路に関する。
(従来技術) 従来の半導体集積回路に用いられている半導体論理回路
の基本回路は主として電界効果トランジスタを以って構
成されている。その−例を第1図に示し、lはノーマリ
オン型電界効果トランジスタで、2はスイッチングトラ
ンジスタとしてのノーマリオフ型電界効果トランジスタ
であって、aはノーマリオフ型電界効果トランジスタ1
のドレインに続接した電源端子、bはノーマリオフ型電
界効果トランジスタ2のソTスに続接した接地端子、C
はそのダートに接続した入力端子及びdはノーマリオン
型電界効果トランジスタ1のダート及びソースとノーマ
リオフ型電界効果トランジスタ2のドレインとの接続点
に接続した出力端子を夫々示す。
第2図は第1図に示した従来の基本回路の動作を説明す
るだめの、横軸に電圧を取シ縦軸に電流を取って示した
電圧−電流特性曲線図である。第2図において、eノ及
びe2はノーマリオフ型電界効果トランジスタ2のドレ
イン特性をそれぞれ示す動作曲線で、eノはこのトラン
ジスタのブート−フッス間電圧■ がVlで’1  e
2はこの電圧vg8がe ■2である場合を示す。一方、ゲート電圧を一定にした
電界効果トランジスタのドレイン電流はドレイン電圧に
対して飽和するいわゆるドレイン飽和特性を示すので、
第1図のノーマリオン型電界効果トランジスタlの負荷
曲線は第2図にfで示すようになる。そして第1図の回
路は第2図のfの負荷曲線上で動作し、入力端子Cに電
圧v1を入力すると出力端子dから電圧■2を出力し、
又、入力端子Cに電圧’V2を入力すると出力端子dか
ら電圧■lを出力するように動作する。第1図の回路の
出力端子dの電圧がvノからv2に或いはv2からVl
にスイッチングする時、この回路には第2図にgで示す
斜線領域に相当する量の過渡電流が流れ、入力電圧がV
lからv2に変化した時に出力電圧がv2からVlに変
化する速度はこの過渡電流の量つまり負荷特性に依存し
、この過渡電流量が多いほど速くなる。
ところで、第1図の回路において、負荷としてノーマリ
オン型電界効果トランジスタを用いる代わシに抵抗を用
いた場合の負荷曲線は第2図にhで示す直線となシ、従
って負荷としてノーマリオン型電界効果トランジスタを
使用した場合と抵抗を使用した場合とを比べると前者の
場合が後者の場合よシ第2図に領域lで示す分だけ過渡
電流が多く、その分だけスイッチング速度が速いことが
分った。しかしながら、電界効果トランジスタのダート
長が短い場合には短チヤネル効果等に起因してその飽和
特性が弱くなシ、これがため過渡電流が多くなるという
利点が薄れる欠点があった。
(発明の目的) 本発明の目的は負荷としてスイッチングトランジスタに
接続したノーマリオン型トランジスタのドレイン特性を
強くすることによ?てスイッチング速度を速くした半導
体論理回路を提供す゛るにある。
(発明の構成) この目的の構成を図るため、本発明の半導体論理回路に
よれば、ノーマリオン型トランジスタのソースをインピ
ーダンス素子を介してダートニ結合し、その結合点を前
記スイッチングトランジスタのドレインに結合したこと
を特徴とする。
この場合、このインピーダンス素子を抵抗とするか又は
ダートとソースとを接続したノーマリオン型電界効果ト
ランジスタとするのが好適である。
(実施例の説明) 以下、本発明の実施例につき説明する。伺、各′図にお
いて、同一構成成分には同一符号を付して示す。
第3図は本発明の半導体論理回路の一実施例を示す回路
図であって、ノ1はノーマリオン型トランジスタ、例え
ば、ノーマリオン型電界効果トランジスタ、12はスイ
ッチングトランジスタ、例えば)ノーマリオフ型電界効
果トランジスタ、13は抵抗゛でこの抵抗13をトラン
ジスタ11のソースとダートとの間に接続し、この抵抗
とダートとの接続点をスイッチングトランジスタ12の
ドレインに接続する。ここにおいて、a、b、c及びd
は第1図の場合と同様に電源端子、接地端子、入力端子
及び出力端子を夫々示す。第4図は第3図に示した回路
に用いた負荷として供するドア°゛ ランジスタ゛1ノの動作を説明するための1ブjはこの
トランジスタ1ノのドレイン端子、kはダート端子、m
はソース端子、lはこのソース端子に抵抗J3を挿入さ
せたトランジスタ1ノの見掛上のソース端子乞夫々示す
。今、端子jとmとの間の電圧を■細、端子にとlとの
間の電圧をVkA 。
端子jとlとの間の電流を工j7とし、抵抗の値をRと
する。
第5図は横軸に端子j−m間の電圧を取り、縦軸に端子
j−A間の電流を取って示した、ソースに抵抗を有する
場合と有しない場合とにおけるノーマリオン、型電界効
果トランジスタのドレイン特性を示す。第4図の回路に
おいて、端子に一/間の電圧vkjをOvに保持して端
子j−m間の電圧■かをあげていくと、抵抗13によっ
て端子j−1間を流れる電流Ijlに応じた帰還等圧が
端子に−m間に加わる。これがため、電圧■jmは゛電
流■jlに関して、端子に−m間の電圧vkmが”km
−〇である場合の破線図示の曲線θに沿って変化する。
端子j−m間の電流すなわち端子j−1間の電流■jl
が増加して、例えば、IlO値となると、抵抗13によ
る帰還電圧のため電圧■kmは■km””  hRとな
る。この電流Ilでは、電圧v、rrlは破線図示の曲
線pに従って変化する。さらに1tRrjlが変化して
工2の値になると、前述と同様に電圧vkmはV、m=
 −I2Rとなり、この電流I2では電圧vjmは破線
図示の曲線qに−って変化する。これがため、電圧vk
l−0の、ソースに′抵抗を挿入したノーマリオン型電
界効果トランジ流Ij4が0の値から11+I2と増大
していくと、電圧vjmは最初は曲線θに従って変化し
、■!ではこの値に対応する曲線p上の電圧値を取シ、
さらにI2となると、この値に対応する曲線q上の電圧
値を取るように変化する。岡、上述した曲線θ、p及び
qはノーマリオン型電界効果トランジスタのドレイン特
性を夫々示す。
ところで、第5図は端子j−m間の電圧V・ にコm ついて示したが、実際の回路では端子j−/間に電圧を
印加する。この場合、抵抗13は、端子」−1間の電流
の増加に伴い印加電圧のうち端子j−m間に加わる電圧
の比率を小さくして電流を一層小さくするように、作用
、する。このように、抵抗13による帰還効果により第
4図に示すソースに抵抗を有するノーマリオン型電界効
果トランジスタはドレイン特性曲線の強いものとなる。
第6図はこのような強いドレイン飽和特性を有する負荷
をスイッチングトランジスタに接続した第3図の半導体
論理回路の動作特性を横軸に電圧を取シ縦軸に電流を取
って示す。この第3図の回路の負荷曲線は第6図に曲線
rで示すようになり、従来の負荷曲線fに比べてふくら
んだ形となシ、従ってこの実施例の回路では図中8で示
す斜線領域分の過渡−流が扁カル、その分だけ動作速度
が  −速くなる。
これがため、ダiト長が短く、短チヤネル効果等に起因
してドレイン飽和特性が弱くなったノーマリオン型電界
効果トランジスタに本発明を適用することによシ、この
トランジスタのドレイン飽和特性を強くシ、よって動作
速度の速い半導体論理回路を構成することが出来る。
第7図は本発明による半導体論理回路の他の実施例を示
す回路図で、第3図の実施例でインピーダンス素子とし
て用いた抵抗13の代わシに、ソースとダートとを接続
したノーマリオン型電界効果トランジスタ14を用いる
。この実施例では、負荷としてのトランジスタ11のダ
ートをインピーダンス素子としてのトランジスタ14の
ダート及びソースに夫々接続し、トランジスタ11のソ
ースをトランジスタ14のドレインに接続し及びトラン
ジスタ14のダート及びソースを出力端子d及びスイッ
チングトランジスタ12のドレインに夫々接続する。
このように構成することにょシ、第3図の場合と同様に
、第7図に示す論理回路の負荷のドレイン飽和特性が強
まシ、この回路の動作時の過渡電流が増大し、よってこ
の回路の動作速度が速くなるという効果が生じる。さら
にこの半導体論理回路を集積回路に組み込むことを考慮
すると、インピーダンス素子としてノーマリオン型電界
効果トランジスタを用いる方が抵抗を用いる場合よりも
半導体基板上の占有面積を小さくすることが出来る。
(発明の効果) 上述した所から明らかのように、本発明によれば負荷と
、して接続したノーマリオン型トランジスタのソースを
スイッチングトランジスタのドレインにインピーダンス
素子を介して接続するので、このインピーダンス素子の
作用によυノーマリオン型トランジスタのドレイン飽和
特性を強めることが出来、よって従来のソースとダート
とを短絡したノーマリオン型トランジスタの過渡電流量
よシも多い過渡電流量のスイッチング回路が得られ、従
って動作速度の速い半導体論理回路を構成することが出
来る。
また、インピーダンス素子としてノーマリオン型トラン
ジスタを使用すれば、この論理回路の半導体基板上での
占有面積を小さくすることが出来る。
尚、上述した実施例では、ノーマリオン型及びノーマリ
オフ型の両トランジスタとして電界効果トランジスタを
使用したが、他の半導体素子例えば静電誘導トランジス
タを使用することも出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体論理回路の説明に供する回路図、 第2図は第1図の回路の動作を説明するための電圧−電
流動作特性曲線図、 第3図は本発明の半導体論理回路の一実施例を示す回路
図、 第4図は第3図の回路を説明するための説明図、第5図
は本発明の説明に供するドレイン特性曲線図、 第6図は本発明の説明に供する電圧−電流動作第7図は
本発明の他の実施例を示す回路図である。 11・・・ノーマリオン型トランジスタ、12・・・ス
特許出願人  沖電気工業株式会社 第5図 ゛ 手続補正書(自発) 1 事件の表示 昭和、8年  特  許願第096958号2、発明の
名称 半導体論理回路 3 補正をする者 事件との関係       特 許出 願 人任 所(
〒105)  東京都港区虎ノ門1丁目7番12号4代
理人 住 所(〒105)  東京都港区虎ノ門1丁目7番1
2号5、補正の対象  明細書中「特許請求の範囲」の
欄、「発明の詳細補正の内容 (1)明細書中「特許請求の範囲」の欄を別紙のとおり
補正する。 (2)明細書第2頁第3行目、第4頁第18行目。 第5頁第4行目と第16行目、第10頁第12行目と第
18行目及び第12頁第4行目に「ノーマリオン型トラ
ンジスタ」とあるのを「ノーマリオン型電界効果トラン
ジスタ」と補正する。 (3)  同書第4頁第19行目に「ドレイン特性」と
あるのを「ドレイン飽和特性」と補正する。 (4)同書第5頁第17行目から第18行目に「例えば
、ノーマリオン型電界効果トランジスタ、」とあるのを
削除する。 (5)  同書第8頁第12行目に「ドレイン特性曲線
の」とあるのを「ドレイン飽和特性の」と補正する。 (6)同書第10頁第13行目から第14行目に「ソー
スを・・・インピーダンス素子を」とあるのを「ソース
とダートをインピーダンス素子を」と補正する。 (7)  同書第11頁第6行目から第7行目に「ノー
マリオン型及びノーマリオフ型の両トランジスタ」とあ
るのを「スイッチングトランジスタ」と補正する。 (8)同書第12頁第6行目に「b・・・設置端子、」
とあるのを「b・接地端子、」と補正する。 別   紙 2、特許請求の範囲 (1)  Jf″−トとソースとを互いに結合したノー
マリオン型1界ガ速トランノスタを負荷としてスイッチ
ングトランジスタに結合した半導体論理回路において、
前記ノーマリオン型電界効果トランジスタのドレインに
結合したことを特徴とする半導体論理回路。 (2)  前記インピーダンス素子を抵抗としたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体論理回路
。 (3)  前記インピーダンス素子をケ゛−トとソース
とを互いに接続した他のノーマリオン型電界効果トラン
ジスタとしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体論理回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ケ゛−トとソースとを互いに結合したノーマリオ
    ン型トランジスタを負荷としてスイッチングトランジス
    タに結合した半導体論理回路において、前記ノーマリオ
    ン型トランジスタのソースをインピーダンス素子を介し
    てケ゛−トに結合し、その結合点を前記スイッチングト
    ランジスタのドレインに結合したことを特徴とする半導
    体論理回路。
  2. (2)前記インピーダンス素子を抵抗としたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の半導体論理回路。
  3. (3)前記インピーダンス素子をダートとソースとを互
    いに接続した他のノーマリオン型トランジスタとしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体論理
    回路。
JP58096958A 1983-06-02 1983-06-02 半導体論理回路 Pending JPS59223027A (ja)

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