JPS62156853A - Mos-type variable capacity circuit - Google Patents
Mos-type variable capacity circuitInfo
- Publication number
- JPS62156853A JPS62156853A JP29756485A JP29756485A JPS62156853A JP S62156853 A JPS62156853 A JP S62156853A JP 29756485 A JP29756485 A JP 29756485A JP 29756485 A JP29756485 A JP 29756485A JP S62156853 A JPS62156853 A JP S62156853A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- source
- drain
- mos
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は制御信号によりMOS容同値を変化させること
ができるMOS型可変容過回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a MOS type variable capacitance circuit that can change a MOS capacitance value by a control signal.
(発明の技術的背景とその問題点)
印加される電圧によって容量値が変化するいわゆる非線
型容重を持つ半導体素子として従来知られているものに
バリキャップがある。このバリキャップは逆方向にバイ
アスされたダイオードで、主としてFM変調回路等に使
用されている。(Technical Background of the Invention and Problems Thereof) A varicap is a conventionally known semiconductor element having a so-called nonlinear capacitance whose capacitance value changes depending on an applied voltage. This varicap is a diode biased in the reverse direction, and is mainly used in FM modulation circuits and the like.
第6図は逆方向にバイアスされたダイオード(バリキャ
ップ)の構造を示すものである。N型拡散層1とP型半
導体基板2との間に逆方向バイアスを与えるように電1
3を接続し、電圧Vを与えると、基板2と拡散層1との
間の接合容量Cは次式で与えられる。FIG. 6 shows the structure of a reverse biased diode (varicap). An electric current 1 is applied to provide a reverse bias between the N type diffusion layer 1 and the P type semiconductor substrate 2.
3 is connected and a voltage V is applied, the junction capacitance C between the substrate 2 and the diffusion layer 1 is given by the following equation.
・・・・・・・・・・・・(1)
In Potential)
ni=真性半導体のキ1戸すセ濃度(1/cd)k −
ポルツエン定数(eV/k)
NA=アクセプタ濶度(1/ ctd )T =温度
(°K)
NA−ドナー濃度(1/cd)
ε5i=Siの誘電率(F/TrL)
1′なわち電圧■の値を可変することにより空乏容量を
変化させることが可能となる。これにより非線型容量を
持つ半導体素子が得られる。・・・・・・・・・・・・(1) In Potential) ni = Intrinsic semiconductor concentration (1/cd)k −
Porzen constant (eV/k) NA = acceptor degree (1/ctd) T = temperature (°K) NA-donor concentration (1/cd) ε5i = dielectric constant of Si (F/TrL) 1', that is, voltage ■ By varying the value of , it is possible to change the depletion capacitance. This provides a semiconductor element with nonlinear capacitance.
しかし第6図に示すようなバリキレツブを可変音ffi
素子として集積回路中で使用しようとすると非常に大ぎ
な面積を占有してしまうという問題があった。またバリ
キャップは2端子素子であることから容量値を制御する
ための端子を付は加えることができず、使用しにくい等
の欠点があった。However, as shown in Fig. 6, the variable sound ffi
When used as an element in an integrated circuit, there is a problem in that it occupies a very large area. In addition, since the varicap is a two-terminal element, it is not possible to add a terminal for controlling the capacitance value, which makes it difficult to use.
本発明は上述した欠点を解消するためになされたもので
、制御信号により容量値を可変させることができ、しか
も集積回路に組込んださい占有面積が少なく、集積化に
好適なMOS型可変容量回路を提供することをその目的
とする。The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, and provides a MOS type variable capacitance circuit that can vary the capacitance value by a control signal, occupies a small area when incorporated into an integrated circuit, and is suitable for integration. Its purpose is to provide.
本発明によるMOS型可変容量回路は、半導体基板と、
この半導体基板上に形成されたMOS型トランジスタと
、半導体基板にバックゲート電圧を印加する手段と、M
OS型トランジスタのソースとドレインとを接続し、そ
の接続点に制御II雷電圧印加する制御手段とを備え、
制御電圧を可変してMOS型トランジスタのゲートと、
ソースまたはドレインとの間の容量を可変にしたことを
特徴とする。A MOS type variable capacitance circuit according to the present invention includes a semiconductor substrate,
A MOS transistor formed on the semiconductor substrate, means for applying a back gate voltage to the semiconductor substrate,
A control means for connecting the source and drain of the OS type transistor and applying a control II lightning voltage to the connection point,
By varying the control voltage, the gate of the MOS transistor,
It is characterized by variable capacitance between the source and drain.
以下本発明を図示する実施例に基づいて詳細に説明する
。The present invention will be described in detail below based on illustrated embodiments.
第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
ソース11、ドレイン12、ゲート13を備えたMOS
型トランジスタ10が半導体基板18に形成されている
。この半導体基板18にはパックゲート電源14により
バックゲート電圧VBBが印加されている。ソース11
とドレイン12とは共通接続されその接続点に制御回路
15が接続され、後述する制御信号が印加されるように
なっている。MOS with source 11, drain 12, and gate 13
A type transistor 10 is formed in a semiconductor substrate 18. A back gate voltage VBB is applied to this semiconductor substrate 18 by a pack gate power supply 14. Source 11
and the drain 12 are commonly connected, and a control circuit 15 is connected to the connection point to which a control signal, which will be described later, is applied.
ゲート13には外部信号が接続される。An external signal is connected to the gate 13.
第2図はMOS型トランジスタ10の素子内容口を示し
た等価回路である。ゲート13とソース11との間には
ゲート・ソース間容ffi CGs、ゲート13とドレ
イン12との間にはゲート・ドレイン間容量C68、基
板とゲート13との間にはゲート・バルク間容量C6B
がそれぞれ接続された構造となる。これらの容量はいず
れも線型容量であって、Meyer Modelにより
各端子間電圧に応じて変化する。FIG. 2 is an equivalent circuit showing an opening inside the element of the MOS transistor 10. There is a gate-source capacitance ffi CGs between the gate 13 and the source 11, a gate-drain capacitance C68 between the gate 13 and the drain 12, and a gate-bulk capacitance C6B between the substrate and the gate 13.
are connected to each other. All of these capacitances are linear capacitances, and change according to the voltage between each terminal according to the Meyer Model.
本発明による回路はMOS型トランジスタのゲート・バ
ルク間容量C6Bの変化を利用したものであり、その基
本原理について第3図に示す空乏状態におけるMOSト
ランジスタの断面図を用いて詳細に説明する。The circuit according to the present invention utilizes changes in the gate-to-bulk capacitance C6B of a MOS transistor, and its basic principle will be explained in detail using a cross-sectional view of a MOS transistor in a depletion state shown in FIG.
空乏状態においては、半導体基板18の表面に空乏層容
量C8を持つ。またこの空乏fV117とゲート13と
の間に介在する酸化膜16によって酸化膜容ff1cQ
×が存在している。In the depletion state, the surface of the semiconductor substrate 18 has a depletion layer capacitance C8. Also, due to the oxide film 16 interposed between this depletion fV117 and the gate 13, the oxide film capacitance ff1cQ
× exists.
さて、VF8+■Bs〈■Gs<■FBの空乏状態を考
えると、
C=C=cOVerlOD=o −−−・・−・
<2)O3GO
と考えられる。またC60は酸化膜容量C6Xと空乏層
容置C8との直列合成各組となるため、・・・・・・・
・・・・・ (3)
と表わされる。ここでPo5isson方程式等を用い
てX、を求め、CGBを計算すると、
・・・・・・・・・・・・ (4)
が得られる。ここで、
■ ニしきい値、φ : Fermi Potenti
al 。Now, considering the depletion state of VF8+■Bs<■Gs<■FB, C=C=cOVerlOD=o ---...
<2) It is thought that O3GO. Also, since C60 is a series combination of an oxide film capacitor C6X and a depletion layer capacitor C8,...
...(3) It is expressed as. Here, when X is determined using the Po5isson equation, etc., and CGB is calculated, the following is obtained: (4). Here, ■ Nithreshold value, φ: Fermi Potenti
al.
on F
7 : Body Factor 、 V FB: F
lat Band電圧である。on F7: Body Factor, V FB: F
This is the lat band voltage.
トータルのMOS6ffiは非常に小さくなっている。The total MOS6ffi is extremely small.
よたV。n<vGSの強反転状態の時はチャネルができ
るため、
C=C= −Cox、CGB=0””・・(5)GS
GO2
となる。そこで第1図に示1回路において、制御回路1
5の出力端子Aを゛°H″レベルすなわら電源電圧■。YotaV. In the strong inversion state of n<vGS, a channel is formed, so C=C= -Cox, CGB=0""...(5) GS
It becomes GO2. Therefore, in one circuit shown in Fig. 1, the control circuit 1
The output terminal A of No. 5 is at the ``H'' level, that is, the power supply voltage■.
0にすると、V6sは常にV。0より小さくなるため空
乏状態となり、トータルのMOSO8容量端に減少する
。一方端子へを“°L″レベルすなわちOVにすると、
■oo<VGSの時にはトータルのMOS容a値が醇化
膜容ff1CO×となる。When set to 0, V6s is always V. Since it becomes smaller than 0, it enters a depletion state and decreases to the total MOSO8 capacitance. When the voltage to one terminal is set to “°L” level, that is, OV,
(2) When oo<VGS, the total MOS capacitance a value becomes the molten film capacitance ff1CO×.
すなわら第1図に示づ実施例の回路においては、制御2
11端子Δの電位を” l−Vルーベルか゛L′ルベル
かに切り換えることによりゲートとソースまたはゲート
とドレインとの間のトータルのMOS容吊1li’iを
CからC6x15程度まで変化させることがX
できる。That is, in the circuit of the embodiment shown in FIG.
It is possible to change the total MOS capacitance between the gate and the source or between the gate and the drain from C to about C6x15 by switching the potential of the 11 terminal Δ from l-V level to 'L' level. can.
第1図に示す回路において、ゲートバックバイアス電圧
■88−3Vでゲート電圧■6は一5Vから12Vまで
変化させた時のゲート・バルク間容ff1C1ゲニト・
ソース間容量C63、ゲート・ドB
レイン間容Elk CGDの変化について、制O1t
端子Aが゛トド°レベル(=5V)と゛L″レベル(=
OV)の場合についてそれぞれプロットしたものを第4
図に示す。図中、太線は制御端子Aが″L IIレベル
の場合を、細線は制御端子Aが゛H゛ルベルの場合をそ
れぞれ示している。In the circuit shown in Fig. 1, the gate-to-bulk voltage when the gate back bias voltage ■88-3V and the gate voltage ■6 are varied from -5V to 12Vff1C1Genito.
Regarding changes in source capacitance C63, gate-to-rain capacitance Elk CGD, control O1t
Terminal A is at the ゛TODO° level (=5V) and the ``L'' level (=
OV) are plotted in the fourth case.
As shown in the figure. In the figure, the thick line indicates the case where the control terminal A is at the "L II level", and the thin line indicates the case where the control terminal A is at the "H" level.
この第4図に示す特性図からもあきらかなように、実際
の半導体集積回路内でこの可変容量回路を使用する場合
には、ゲート電圧■6はOVと5Vの間で変化するため
、制tlll@子Aを“L I+レベルから゛H″レベ
ルに変化させると、太線で示1容母値から細線で示ず容
量値に容は値が変化し、トータルのMOS容邑値が大ぎ
く減少することがわかる。As is clear from the characteristic diagram shown in Fig. 4, when this variable capacitance circuit is used in an actual semiconductor integrated circuit, the gate voltage 6 changes between OV and 5V, so the control When @child A is changed from the "L I+" level to the "H" level, the value changes from the capacity value shown by the thick line to the capacitance value not shown by the thin line, and the total MOS capacity value decreases greatly. I understand that.
第5図は第1図に示す本発明による回路を用いて発振器
を構成した回路図である。ブロック20゜21、・・・
2nはインバータ30とその負荷容量としての本発明に
よる回路とを用いており、ブロック20.21.・・・
2nを奇数段従属接続することによりリングオシレータ
を構成している。制御回路15の出力端子Aの出力レベ
ルを” l−1”レベルにするとインバータ30に接続
された負荷容量が減少するように動作するため、リング
オシレータの発振周波数が大きくなり、逆に出力端子A
の信号レベルを“L ITレベルにすると発振周波数が
小さくなる。FIG. 5 is a circuit diagram in which an oscillator is constructed using the circuit according to the present invention shown in FIG. Block 20゜21,...
2n uses an inverter 30 and a circuit according to the invention as its load capacitance, and blocks 20.21. ...
A ring oscillator is constructed by cascading 2n in an odd number of stages. When the output level of the output terminal A of the control circuit 15 is set to the "l-1" level, the load capacitance connected to the inverter 30 decreases, so the oscillation frequency of the ring oscillator increases, and conversely, the output level of the output terminal A of the control circuit 15 decreases.
When the signal level is set to "LIT level", the oscillation frequency becomes smaller.
このように本発明による回路を用いることにより、非常
に簡単に周波数を大幅に変化させるような回路を構成す
ることができるため、マイクロコンピュータ用LSIの
発振器等に応用することにより必要以外の時は周波数を
下げLSIの消費電流を極端に減らすことが可能となる
。特に0MOSLSIのように乾電池を電源どしている
場合には本発明の回路を利用することにより乾電池のス
を命を延ば寸ことができ、利用者にとって大変経済的な
LSIを実現づることか可能となる。As described above, by using the circuit according to the present invention, it is possible to configure a circuit that can greatly change the frequency very easily, so it can be applied to an oscillator of an LSI for a microcomputer, etc. It becomes possible to lower the frequency and drastically reduce the current consumption of the LSI. In particular, in cases where a dry cell battery is used as a power source, such as in a 0MOS LSI, the life of the dry cell battery can be extended by using the circuit of the present invention, making it possible to realize an LSI that is very economical for the user. It becomes possible.
以上の通り本発明によれば制御回路を設け、この制御回
路による制御信号を用いて容量値を変化させるようにし
ているため、従来の2端子可変容伍のような使いずらさ
が無くなりしかも制御回路を含めて集積化することが可
能であるため、MOSLSII、:3at、た可変容量
回路を実現することができる。As described above, according to the present invention, a control circuit is provided, and the capacitance value is changed using a control signal from this control circuit, which eliminates the difficulty of using the conventional two-terminal variable capacitor. Since it is possible to integrate the MOS LS II, :3at, and other variable capacitance circuits.
第1図は本発明の一実施例によるMOS型可変容量回路
を示す回路図、第2図は同MOS型可変容吊回路の等価
回路の回路図、第3図は同MOS型可変容量回路の空乏
状態を示す断面図1、第4図は同MOS型可変各組回路
においてゲート電圧の変化に対するMOS容量の変化を
示す特性図。
第5図は本発明によるMOSO3型可変容量回路振器に
応用した場合の回路図、第6図は従来のバリキャップの
構造を示す断面図である。
10・・・MOS型トランジスタ、11・・・ソース、
12・・・ドレイン、13・・・ゲート、14・・・バ
ックゲート電源、15・・・制御回路。
出願人代理人 佐 藤 −雄
第1図
第3図Fig. 1 is a circuit diagram showing a MOS type variable capacitance circuit according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram of an equivalent circuit of the same MOS type variable capacitance circuit, and Fig. 3 is a circuit diagram of the same MOS type variable capacitance circuit. Cross-sectional views 1 and 4 showing the depletion state are characteristic diagrams showing changes in MOS capacitance with respect to changes in gate voltage in each of the same MOS type variable circuits. FIG. 5 is a circuit diagram when the present invention is applied to a MOSO3 type variable capacitance circuit oscillator, and FIG. 6 is a sectional view showing the structure of a conventional varicap. 10...MOS type transistor, 11...source,
12...Drain, 13...Gate, 14...Back gate power supply, 15...Control circuit. Applicant's agent Mr. Sato Figure 1 Figure 3
Claims (1)
、前記半導体基板にバックゲート電圧を印加する手段と
、前記MOS型トランジスタのソースとドレインとを接
続し、その接続点に制御電圧を印加する制御手段とを備
え、前記制御電圧を可変して前記MOS型トランジスタ
のゲートと、前記ソースまたはドレインとの間の容量を
可変にしたことを特徴とするMOS型可変容量回路。[Claims] A semiconductor substrate, a MOS transistor formed on the semiconductor substrate, means for applying a back gate voltage to the semiconductor substrate, and a source and a drain of the MOS transistor are connected to each other. A variable MOS transistor, comprising: a control means for applying a control voltage to a connection point, and the capacitance between the gate of the MOS transistor and the source or drain is varied by varying the control voltage. capacitive circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29756485A JPS62156853A (en) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | Mos-type variable capacity circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29756485A JPS62156853A (en) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | Mos-type variable capacity circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62156853A true JPS62156853A (en) | 1987-07-11 |
Family
ID=17848175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29756485A Pending JPS62156853A (en) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | Mos-type variable capacity circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62156853A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996003799A1 (en) * | 1994-07-27 | 1996-02-08 | Citizen Watch Co., Ltd. | Temperature compensation type quartz oscillator |
JP2007128646A (en) * | 2006-12-19 | 2007-05-24 | Renesas Technology Corp | Semiconductor memory device |
JP2008135850A (en) * | 2006-11-27 | 2008-06-12 | Seiko Npc Corp | Voltage-controlled saw oscillation circuit |
JP2008258538A (en) * | 2007-04-09 | 2008-10-23 | Toshiba Corp | Semiconductor integrated circuit device |
JP2012028782A (en) * | 1997-09-11 | 2012-02-09 | Telefon Ab L M Ericsson | Electric device |
-
1985
- 1985-12-28 JP JP29756485A patent/JPS62156853A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996003799A1 (en) * | 1994-07-27 | 1996-02-08 | Citizen Watch Co., Ltd. | Temperature compensation type quartz oscillator |
US5801596A (en) * | 1994-07-27 | 1998-09-01 | Citizen Watch Co., Ltd. | Temperature compensation type quartz oscillator |
JP2012028782A (en) * | 1997-09-11 | 2012-02-09 | Telefon Ab L M Ericsson | Electric device |
JP2014039043A (en) * | 1997-09-11 | 2014-02-27 | Telefon Ab L M Ericsson | Electric device |
JP2008135850A (en) * | 2006-11-27 | 2008-06-12 | Seiko Npc Corp | Voltage-controlled saw oscillation circuit |
JP2007128646A (en) * | 2006-12-19 | 2007-05-24 | Renesas Technology Corp | Semiconductor memory device |
JP2008258538A (en) * | 2007-04-09 | 2008-10-23 | Toshiba Corp | Semiconductor integrated circuit device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5594371A (en) | Low voltage SOI (Silicon On Insulator) logic circuit | |
JP2939086B2 (en) | Semiconductor device | |
US5801596A (en) | Temperature compensation type quartz oscillator | |
JPS62156853A (en) | Mos-type variable capacity circuit | |
JP4233634B2 (en) | Temperature compensated crystal oscillator | |
EP0398331B1 (en) | Oscillator circuit incorporated in a semiconductor circuit | |
JPS6153860B2 (en) | ||
KR20010060296A (en) | Soi semiconductor device and fabrication process thereof | |
US6229405B1 (en) | Low-voltage oscillation amplifying circuit | |
JPS5937585B2 (en) | Complementary MIS logic circuit | |
US3965442A (en) | CMOS oscillator | |
JPS6113248B2 (en) | ||
JPS604619B2 (en) | Insulated gate field effect transistor complementary circuit | |
JPH0234022A (en) | Pulse output circuit | |
JPH07221599A (en) | Capacitor circuit and switched capacitor filter using the same | |
JPH0474892B2 (en) | ||
JPH11150449A (en) | Hysteresis input circuit | |
JPS6214733Y2 (en) | ||
JPS584249Y2 (en) | Suishiyouhatsushinki Cairo | |
JPS5950098B2 (en) | boot strap circuit | |
JPH1117114A (en) | Variable capacity circuit | |
JPS58137311A (en) | Differential source follower circuit | |
JPH0533055Y2 (en) | ||
JPS63155680A (en) | Semiconductor device | |
JPH02305460A (en) | Semiconductor integrated circuit |