JPS59152590A - semiconductor equipment - Google Patents
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- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、外部電源電圧をチップ内で電圧リミッタを通
して降下させ、その電圧をチップ内の微細トランジスタ
に印加するための電圧リミッタに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a voltage limiter for lowering an external power supply voltage within a chip through a voltage limiter and applying the voltage to microscopic transistors within the chip.
本電圧リミッタ方式に関しては、すでに下記の内容につ
き特許出願したつ
第1図は、特開昭57−172761号にて先に出願し
たもので、チップ10の実質的集積度を決定するメモリ
アレー関連回路には微細MOSトランジスタ40を用い
、外部電源電圧V c cを電圧リミッタ13によシ降
下させた電圧VLで動作させる。Regarding this voltage limiter system, we have already filed a patent application for the following content. Figure 1 is a patent application filed earlier in Japanese Patent Application Laid-Open No. 172761/1983, and is related to the memory array that determines the actual degree of integration of the chip 10. A fine MOS transistor 40 is used in the circuit, and the circuit is operated at a voltage VL obtained by lowering an external power supply voltage Vcc by a voltage limiter 13.
一方集積密度にそれほど関係しない入出力インターフェ
ースを含むその他の回路領域には比較的大きいMO8I
−ランジスタ50を用いて、Vccを印加させ動作させ
る例である。尚20は酸化膜、30は拡散層、60はト
ランジスタのゲート電極である。これによって、チップ
外部からみてVccで動作する高集積MOSメモ!J
L S Iが可能となる。本方式に対する電圧リミッタ
回路は、すでに特開昭57−172761号などで提案
されているが、−膜形のみで、整流用トランジスタの大
きさや段数などの規定もなく実用的なものとはいえなか
った。また電圧リミッタ回路に接続されるバッファ回路
も定数設定がむつかしく、また所要トランジスタ数も多
いために占有面積が太きいという欠点があった。On the other hand, relatively large MO8I is used for other circuit areas including input/output interfaces that are not so related to integration density.
- This is an example in which the transistor 50 is used to apply Vcc and operate. Note that 20 is an oxide film, 30 is a diffusion layer, and 60 is a gate electrode of a transistor. This results in a highly integrated MOS memory that operates at Vcc when viewed from outside the chip! J
LSI becomes possible. A voltage limiter circuit for this method has already been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-172761, etc., but it is only a membrane type and there are no regulations regarding the size and number of stages of rectifying transistors, so it cannot be said to be a practical one. Ta. Further, the buffer circuit connected to the voltage limiter circuit has the disadvantage that it is difficult to set constants, and the required number of transistors is large, resulting in a large area occupied.
本発明の目的のひとつは微細MO8)ランジスタの駆動
を安定に維持することが可能で、しかも回路構成の簡単
な電圧リミツク回路を有する半導体装置を提供するにあ
る。One of the objects of the present invention is to provide a semiconductor device which is capable of stably maintaining the drive of a fine MO8 transistor and has a voltage limit circuit with a simple circuit configuration.
本発明の他の目的は負荷の過渡変動にかかわらず安定し
た電圧を微細MO8)ランジスタに印加できる半導体装
置を提供するにある。Another object of the present invention is to provide a semiconductor device that can apply a stable voltage to a fine MO8 transistor regardless of transient fluctuations in load.
本発明の特徴のひとつは、外部電源電圧に対して凸形と
凹形の合成された出力電圧特性を有し、かつ外部電源電
圧のノミナル値を凸形と凹形の間の傾斜のゆるやかな部
分に設定した出力電圧特性を有する電圧リミッタ回路を
備えた点にある。One of the features of the present invention is that it has an output voltage characteristic that is a composite of convex and concave shapes with respect to the external power supply voltage, and that the nominal value of the external power supply voltage has a gentle slope between the convex shape and the concave shape. The present invention is provided with a voltage limiter circuit having an output voltage characteristic set in each section.
ファ回路を設けた点にある。よシ具体的には以下の実施
例の説明にて明らかにする。The main difference lies in the provision of a fa circuit. More specifically, this will be clarified in the description of the following embodiments.
第2図は電圧リミッタの具体的実施例、第3図はその特
性例である。第3図に示すように、リミットされた電圧
VLの外部電源Vcc依存性は、3本の直線の合成され
たもので表現される。すなわちVccがOからV、o点
−までは、整流素子QllQ2 、QsとQtがカット
オフのために、Qoのゲート電圧VaをVcc+Vth
(V th : )ランジスタのしきい電圧)とすれ
ば、VCCがその1ま、出力される。VccがVo以上
になると、Q t l Q21Q3がオンとなり、その
結果Qtのゲート電圧もV t b 以上となり、QL
はオンとなる。したがってVLはQo とQtのコンダ
クタンスの比で決まるようになシ、VccがVo以上で
は、図中のように傾斜の小さな直線となる。しかしVc
cが5.5V点に達すると、Q1′とQ2’に加わる電
圧差が大きくなる結果、Q1′とQ2’ならびにQt’
はオンとなり、その分だけvLは増加するようになる。FIG. 2 shows a specific example of the voltage limiter, and FIG. 3 shows an example of its characteristics. As shown in FIG. 3, the dependence of the limited voltage VL on the external power supply Vcc is expressed by a combination of three straight lines. In other words, when Vcc is from O to V, from point o to -, the rectifier QllQ2, Qs and Qt are cut off, so the gate voltage Va of Qo is set to Vcc+Vth.
If (V th : ) threshold voltage of the transistor), then VCC is outputted. When Vcc becomes more than Vo, Q t l Q21Q3 turns on, and as a result, the gate voltage of Qt also becomes more than V t b , and QL
is turned on. Therefore, VL is determined by the ratio of conductance between Qo and Qt, and when Vcc is higher than Vo, it becomes a straight line with a small slope as shown in the figure. However, Vc
When c reaches the 5.5V point, the voltage difference applied to Q1' and Q2' increases, resulting in Q1' and Q2' as well as Qt'
is turned on, and vL increases by that amount.
このため、図中のように5.5V以上のVccで傾斜の
大きなVL直線となる。こ\で通常の動作電源電圧(ノ
ミナル電圧)Vccを5Vとすれば、第3図は以下に示
すように、LSI設計上理想的な特性であり、第2図は
この理想的な特性を満たす一実施例であることがわかる
。Therefore, as shown in the figure, the VL straight line has a large slope at Vcc of 5.5V or more. If the normal operating power supply voltage (nominal voltage) Vcc is 5V, then Figure 3 has ideal characteristics for LSI design, as shown below, and Figure 2 satisfies these ideal characteristics. It can be seen that this is an example.
まずノミナル電圧5v近傍のVccに対する所望のVL
特性について述べる。このVcc領域では、■1、のV
ccに対する傾斜が小さい方が回路設計上好都合である
。なぜなら一般にMO8I−ランジスタの動作速度は動
作電圧に強く影響されるので、チップ内でV Lを動作
電圧とする回路の速度は、V Lが安定化された分、つ
ます傾斜が小さい分だけ動作速度が安定化するだめであ
る。第2図は、明らかにノミナル電圧近傍で傾斜の小さ
な回路となっている。First, the desired VL for Vcc near the nominal voltage 5V.
Describe the characteristics. In this Vcc region, ■1, V
A smaller slope with respect to cc is more convenient for circuit design. This is because, in general, the operating speed of a MO8I-transistor is strongly influenced by the operating voltage, so the speed of a circuit that uses VL as the operating voltage within the chip will increase as VL is stabilized and the slope is smaller. The speed must stabilize. FIG. 2 clearly shows a circuit with a small slope near the nominal voltage.
ノミナル電圧が5Vとはいっても 5 Vよりもかなり
低電圧側でも動作を保証する設計が通常行われる。そこ
でこのようなVccの低電圧領域で要求されるVr、特
性について検討1−でみよう。一般にノミナル電圧が5
vの場でも、製造プロセスの変動や電源電圧変動あるい
は温度変動を考慮すると、等測的にVcc〜3V程度の
低電圧でも動作する程度の広いVcc電圧マージンが要
求される。またVcc〜3v程度でも動作保証しなけれ
ばならない他の理由もある。すなわち停電時に電池でL
SIチップの電源Vccをバックアップする場合に、電
池の電流容量の限界から、Vccを5Vから3V程度に
降下させて、LSIチップ自身の電流を小にして電池の
バックアンプ時間を増大させる手法がとられる。この場
合に、Vcc〜3vでもL″SISI自身に動作させる
必要がある。以上の理由でVccが3V程度でも回路動
作を安定にする必要があるが、この場合に問題となるの
は、最も低い電圧である■して動作する回路である。す
なわちVLが低くなりすぎるとまず最初にVL関連回路
の動作が不安定になるからである。すなわち、VLはで
きるだけ大きい方がよい。VLの最大値は、Vccであ
るから、電圧リミッタ回路としては、Vccが低電圧側
でVL=VCCとなる回路構成が望まれることになる。Even though the nominal voltage is 5V, a design is usually made that guarantees operation even at a much lower voltage than 5V. Therefore, let us examine Vr and characteristics required in such a low voltage region of Vcc in Study 1-. Generally the nominal voltage is 5
Even in the field of V, a wide Vcc voltage margin is required to allow operation even at a low voltage of approximately Vcc to 3 V, considering manufacturing process variations, power supply voltage variations, and temperature variations. There are also other reasons why operation must be guaranteed even at Vcc~3V. In other words, during a power outage, the battery can
When backing up the power supply Vcc of the SI chip, due to the current capacity limit of the battery, one method is to lower Vcc from 5V to about 3V, reduce the current of the LSI chip itself, and increase the battery backup amplifier time. It will be done. In this case, it is necessary to operate the L''SISI itself even when Vcc is ~3V.For the above reasons, it is necessary to stabilize the circuit operation even when Vcc is around 3V, but in this case, the problem is that the This is a circuit that operates with a voltage of ■.In other words, if VL becomes too low, the operation of VL-related circuits will become unstable first.In other words, it is better that VL is as large as possible.The maximum value of VL Since Vcc is Vcc, it is desirable for the voltage limiter circuit to have a circuit configuration in which VL=VCC when Vcc is on the low voltage side.
これを実現するだめに、実は第2図でトランジスタQo
のゲート電圧をVcc + V t hにしているわけ
である。しかしVoはVcc + V t hに固定す
る必要はなくこれ以上の電圧でめればよいことは明らか
である。In order to realize this, we actually need to use the transistor Qo in Figure 2.
This means that the gate voltage of is set to Vcc + V th. However, it is clear that Vo does not need to be fixed at Vcc + V th and can be set to a voltage higher than this.
次に、ノミナル電圧よりもかなり高電圧側で以下に述べ
るニージングチストを行う必要があるが、これを効果的
に行うだめのVt、特性について検討する。エージング
テストとは、チップ内の各トランジスタなどにノミナル
電圧以上の高電圧ストレスを加えて、異常に耐圧の低い
トランジスタなどを含むチップを事前に除去するテスト
である。この場合、Vccで動作する大きな寸法のトラ
ンジスタに加える電圧ストレス条件と、VLで動作する
小さな寸法のトランジスタに加える電圧ストレス条件が
不平衡になっては、効果的なエージングテストは不可能
となる。すなわちVccニ8■で電圧ストレスを加えた
とすると、たしかに大きなトランジスタには、ノミナル
電圧の1.6倍である8■が印加される。しかしもしV
b特性が、vcc〉5V領域で傾斜が小であれば、vc
cが8vと5v点でのVLには差がないために、小さな
トランジスタにはエージング時(Vcc = 8 V
)には効果的なストレスが加わらないことになる。これ
を解決するには、第3図のように、Vccが5v以上の
あるVccでVL特性の傾斜が大きくなる直Sが望まし
い。Next, it is necessary to perform the knee thrust described below at a voltage considerably higher than the nominal voltage, and the Vt and characteristics required to effectively perform this will be discussed. An aging test is a test in which a high voltage stress higher than the nominal voltage is applied to each transistor in the chip, and chips containing transistors with abnormally low breakdown voltage are removed in advance. In this case, if the voltage stress conditions applied to the large size transistors operating at Vcc and the voltage stress conditions applied to the small size transistors operating at VL become unbalanced, effective aging testing will not be possible. That is, if voltage stress is applied at Vcc - 8, then 8, which is 1.6 times the nominal voltage, will be applied to a large transistor. But if V
If the b characteristic has a small slope in the vcc>5V region, then vc
Since there is no difference in VL when c is 8V and 5V, small transistors have a
) will not be subject to effective stress. To solve this problem, as shown in FIG. 3, it is desirable to use a straight S in which the slope of the VL characteristic becomes large at a certain Vcc of 5 V or more.
実は、第2図のトランジスタQ1′、Q2’ l Qt
’がら成る回路はこのだめの回路だったわけである。Actually, the transistors Q1', Q2' l Qt in Figure 2
The circuit consisting of ' was a useless circuit.
以上からノミナル電圧に対して、これ以下のVcc領域
では凸形のVb特性(第3図でVc−cがO〜5V領域
ではVLは凸形とみなせる)をもたせ、またこれ以上の
Vcc領域では凹形のVL特性をもたせればよいことが
わかる。あるいは、低Vcc領域で凸形で、高Vcc領
斌で凹形のVt、特性をもつ電圧リミッタ回路に於て、
ノミナル電圧を凸と凹のはV中間点に設定すればよいと
もいえる。こ\でノミナル電圧は、例えば5vと仮定し
たが、設計の都合上任意の値をとりうろことは言うまで
もない。またユーザがノミナル電圧に設定してI、SI
を使ったとしても、電源電圧は変動する。この許容変動
範囲、たとえば±10チを含めた変動領域を第3図のよ
うな第2の直線領域内に設定すれば、動作の安定なLS
Iが設計できる。From the above, with respect to the nominal voltage, in the Vcc region below this, a convex Vb characteristic (VL can be considered to be convex in the Vc-c range of 0 to 5 V in Figure 3) is given, and in the Vcc region above this, It can be seen that it is sufficient to provide a concave VL characteristic. Alternatively, in a voltage limiter circuit that has a convex Vt characteristic in the low Vcc region and a concave Vt characteristic in the high Vcc region,
It can be said that the nominal voltage may be set at the midpoint between the convex and concave Vs. Here, the nominal voltage is assumed to be, for example, 5V, but it goes without saying that any value may be used for reasons of design. The user can also set the nominal voltage to I, SI.
Even if you use , the power supply voltage will fluctuate. If this permissible fluctuation range, for example, a fluctuation range including ±10 inches, is set within the second linear region as shown in Figure 3, an LS with stable operation can be achieved.
I can design.
第2図に於て、整流性素子(ダイオード)であるQl、
Q2 、Q3が3個直列接続され、捷だQ 、/とQ
2′が2個直列接続されている理由は下記の通りである
。一般に第3図のV。はnV t l+ (n ’Ql
+ Q21 Q、3’などがアースに対して直列に接
続される段数、第2図ではn=3)で表現され、また第
2の直線と第3の直線の交点(図中では5、5 V )
でのVLとそれに対応するVccとの電圧差11mVt
h (m :q、’ 、 Qz’などのダイオードがV
cc端子と’VL端子に接続される段数、第2図ではn
=2)で表現される。こ\でトランジスタのしきい電圧
V t I+−の製造ばらつきによってvL特性が大幅
に変動しては、LSI全体の動作は不安定になる。特に
Vthのばらつきがn倍あるいはm倍と拡大するために
、Vthのばらつきは小さく抑え、かつn、mを小さな
値に設定することが重要である。Vt)+のばらつきを
小にするには、第2図のようにチャネル長を5μmと大
きく設定すればより0すなわち第1図のチップにおいて
、メモリアレ〜や駆動回路は、例えばチャネル長が1〜
2μmnの範囲のトランジスタが使われ、このような微
細トランジスタにみあってチャネル長が厳密に制御され
る。なぜなら一般にしきい電圧はチャイ・ル長が大きい
ほど大きくなるので、1〜2μn1の微細トランジスタ
のチャネル長のばらつきを厳密に制御して、そのしきい
電圧のばらつきをある許容範囲内に抑えなければならな
いためである。このしきい電圧のばらつきは、そのトラ
ンジスタのチャネル長のばらつき比率にはy比例するか
ら、第2図のようにチャネル長5μmに設定しておけば
、チャネル長がばらついても、長チャネルにした分だけ
しきい電圧のばらつきは少なくなることになる、通常メ
モリアレーや駆動回路の1〜2μmチャネル長のトラン
ジスタのVthは、ノミナル電圧Vccの約lO分1程
度に設定される。この場合、電圧リミッタ内の長チャイ
・ルトランジスタのVth(よノミナル電圧Vccの約
5分の1程度になってしまう。In Figure 2, Ql, which is a rectifying element (diode),
Three Q2 and Q3 are connected in series, and the switch is Q, / and Q.
The reason why two 2' are connected in series is as follows. In general, V in FIG. is nV t l+ (n'Ql
+ Q21 Q, 3', etc. are expressed as the number of stages connected in series to the ground (n = 3 in Figure 2), and the intersection of the second straight line and the third straight line (5, 5 in the figure) V)
The voltage difference between VL and the corresponding Vcc at
h (m: q, ', Qz', etc. diodes are V
The number of stages connected to the cc terminal and the 'VL terminal, n in Figure 2
=2). If the vL characteristic changes significantly due to manufacturing variations in the threshold voltage V t I+- of the transistor, the operation of the entire LSI becomes unstable. In particular, since the variation in Vth increases by n or m times, it is important to keep the variation in Vth small and to set n and m to small values. In order to reduce the variation in Vt)+, it is better to set the channel length as large as 5 μm as shown in FIG. 2. In other words, in the chip shown in FIG.
Transistors in the 2 .mu.mn range are used, and the channel length is tightly controlled to accommodate such small transistors. This is because, in general, the threshold voltage increases as the channel length increases, so it is necessary to strictly control the variation in channel length of micro transistors of 1 to 2 μn1 to keep the variation in threshold voltage within a certain tolerance range. This is to prevent this from happening. This variation in threshold voltage is proportional to the variation ratio in the channel length of the transistor, so if the channel length is set to 5 μm as shown in Figure 2, even if the channel length varies, it will be possible to use a long channel. Normally, Vth of a transistor with a channel length of 1 to 2 μm in a memory array or a drive circuit is set to about 1/1O of the nominal voltage Vcc. In this case, the voltage Vth of the long-cell transistor in the voltage limiter becomes approximately one-fifth of the nominal voltage Vcc.
すなわちノミナル電圧を5■とすれば、チャネル長5μ
mのトランジスタのVthは1vとなる。しだがって前
述したようにVo=3Vと設定すれば自動的にn =3
となるっ
次に第3図の第3の直線(V≧5.5 V >に寄与す
る第2図のトランジスタQ l/ 、 Q 2/の段数
について述べる。第3図に於て、第2の直線と第3の直
線との交点に於るVccは、第2の直線の傾斜が零の場
合に最小値となる。この最小値はノミナル電圧5■より
も犬でなければならないから、n=3;”Vth =
I Vとすると、
(n十m)Vth≧5V
・°・ m ) 2
となる。このことから第2図のように、2段のダイオー
ドの直列接続となる。実際には第2図の各トランジスタ
の定数は、第3図の第2の直線の傾斜が零とはならない
ように設定されているので、その分だけ上記の交点のV
ccは高電圧側に移り、その値は5.5■となる。In other words, if the nominal voltage is 5μ, the channel length is 5μ.
The Vth of the transistor m is 1v. Therefore, as mentioned above, if you set Vo = 3V, n = 3 automatically.
Next, we will discuss the number of stages of the transistors Q l/ and Q 2/ in Fig. 2 that contribute to the third straight line (V≧5.5 V > in Fig. 3. Vcc at the intersection of the straight line and the third straight line has a minimum value when the slope of the second straight line is zero.This minimum value must be smaller than the nominal voltage 5■, so n =3;”Vth=
If IV, then (n0m)Vth≧5V・°・m) 2 . As a result, as shown in FIG. 2, two stages of diodes are connected in series. In reality, the constants of each transistor in Figure 2 are set so that the slope of the second straight line in Figure 3 is not zero, so the V at the above intersection
cc moves to the high voltage side and its value becomes 5.5■.
尚、計算の都合上、第2図ではV o ” Vcc +
Vthと仮定しティるが、Vc>Vcc +Vth(’
)範囲であれば、Vc c <、 V oでVL=VC
Cになるので、その範囲内でVcは任意に選べることは
自明である。For convenience of calculation, in Figure 2, V o ” Vcc +
Assuming Vth, Vc>Vcc +Vth('
) range, then Vc <, V o and VL=VC
It is obvious that Vc can be arbitrarily selected within this range.
第1図のメモリアレー関連回路は、電圧IJ ミッタか
らみると等制約に大きな容量性の負荷となる。The memory array related circuit shown in FIG. 1 becomes a large capacitive load when viewed from the voltage IJ transmitter.
しかもこの容量性負荷は、メモリアレー関連回路の動作
条件によっては過渡変動をおこす。つまり過渡電流が流
れるので、安定したvLを供給するだめには、リミッタ
回路には、この過渡電流を吸収する能力、すなわち負荷
駆動能力が要求される。Moreover, this capacitive load causes transient fluctuations depending on the operating conditions of the memory array related circuit. In other words, since a transient current flows, the limiter circuit is required to have the ability to absorb this transient current, that is, the ability to drive a load, in order to supply a stable vL.
しかし第2図の回路は、このような大きな負荷を駆動す
る能力がないので、負荷容量が小さい場合にのみ有効で
おる。そこで上記の場合には、第2図の電圧リミッタ回
路にバッファ回路を接続し、このバッファ回路の大きな
負荷駆動能力を利用して、大きな容量性の負荷を駆動す
ることになる。However, the circuit of FIG. 2 is not capable of driving such a large load and is therefore effective only when the load capacitance is small. Therefore, in the above case, a buffer circuit is connected to the voltage limiter circuit shown in FIG. 2, and the large load driving capability of this buffer circuit is utilized to drive a large capacitive load.
そこで以下にこのバッファ回路のいくつかの実施例を述
べる。Therefore, some embodiments of this buffer circuit will be described below.
第4図は、■L端子1とVcc間に接続されている整流
素子の一端2の出力電圧VL+Vthを利用して、大容
量負荷CLに安定な電圧VLを供給するだめの回路例で
ある。トランジスタQt’は一種のバッファ回路とみな
せる。このトランジスタのコンダクタンスつまシチャネ
ル幅を十分大きくとシ、シかもそのしきい値電圧を上記
トランジスタQ3′のVthにはソ一致させておけば、
トランジスタQt’の出力電圧値は端子1のVLO値と
なシ、負荷駆動能力も犬となる。ここで通常のVcc使
用条件。(ノミナル条件)を5vと仮定した場合、電圧
リミッタの出力端子1の電圧の特性を第5図のように設
定しておけばよい。すなわち第5図のように端子電圧特
性を、4個の直線の組み合せた特性にする。FIG. 4 shows an example of a circuit for supplying a stable voltage VL to a large capacity load CL by utilizing the output voltage VL+Vth of one end 2 of the rectifying element connected between the L terminal 1 and Vcc. Transistor Qt' can be regarded as a type of buffer circuit. If the conductance and channel width of this transistor are made sufficiently large, and its threshold voltage is made to match the Vth of the transistor Q3', then
The output voltage value of the transistor Qt' is equal to the VLO value of the terminal 1, and the load driving ability is also equal to the VLO value of the terminal 1. Here are the normal Vcc usage conditions. Assuming that the nominal condition is 5V, the voltage characteristics of the output terminal 1 of the voltage limiter may be set as shown in FIG. That is, the terminal voltage characteristics are made to be a combination of four straight lines as shown in FIG.
vccがOからVoまでは、トランジスタQ。たけラン
ジスタQ 1′+ Q2’I Q11’も導通し、72
以上ではさらにトランジスタQ 、//〜Q6“も導通
ずるように設定しておく。V c cが5Vのノミナル
電圧を上記のV l−V 2の間になるように設定して
おけば、トランジスタQl’〜Q3’は導通しているた
め、出力トランジスタQt’のゲートには前述したよう
にはyVL−1−V’thの安定した電圧が与えられる
ことになる。ただし第5図の例では、すべてのトランジ
スタのしきい値電圧は0,5vと仮定している。When vcc is from O to Vo, it is transistor Q. Takeransistor Q1'+ Q2'I Q11' is also conductive, and 72
In the above, the transistors Q, //~Q6'' are also set to conduct.If the nominal voltage of Vcc is set to be between Vl and V2 above, then the transistors Since Ql' to Q3' are conductive, a stable voltage of yVL-1-V'th is applied to the gate of the output transistor Qt' as described above.However, in the example of FIG. , the threshold voltage of all transistors is assumed to be 0.5V.
前述したように通常のしきい値電圧はIV程度であるが
、イオン打ちこみ技術などによって選択的に低いしきい
値電圧にすることは容易である。このように選択的にし
きい値電圧を設定する技術を使えば、第4図のトランジ
スタの中の6個のトランジスタQ l//〜Q6“を、
しきい値電圧IVをもつ3個のトランジスタでおきかえ
ることもできる。As mentioned above, the normal threshold voltage is about IV, but it is easy to selectively lower the threshold voltage using ion implantation technology or the like. By using the technique of selectively setting the threshold voltage in this way, six transistors Ql//~Q6'' of the transistors in FIG.
It is also possible to replace it with three transistors having a threshold voltage IV.
これによって少ない数のトランジスタですなわち占有面
積の小さい電圧リミッタを構成することもできる。This allows a voltage limiter to be configured with a small number of transistors, that is, with a small occupied area.
第6図、第7図は、さらに負荷容量が犬で、しかもその
負荷が過渡変動をする場合に効果的なバッファ回路の実
施例とそのタイミングである。バッファ回路を含むリミ
ッタ回路に対する負荷LCは単純化すると一般的に以下
のような動作をする。FIGS. 6 and 7 show examples of buffer circuits and their timings that are effective when the load capacity is small and the load undergoes transient fluctuations. Simplified, the load LC for the limiter circuit including the buffer circuit generally operates as follows.
すなわち負荷LCはパルスφ2がオンになってトランジ
スタQt2によって放電されたノード6を、パルスφl
をオンにしてトランジスタQllによって充電する動作
をする。この充電時に、ノード5には過大な過渡電流が
流れるが、もし電圧リミッタ自身に電流供給能力がなけ
れば、ノード5あるいは6には十分な電圧VLが供給で
きないことになる。第6図に於て、ノード5の定常電圧
がトランジスタQ、、Q4を通過後にVLになるように
、ノード10の出力電圧をV L +2Vthにしてい
る。In other words, the load LC connects the node 6, which is discharged by the transistor Qt2 when the pulse φ2 is turned on, with the pulse φl.
is turned on and charged by transistor Qll. During this charging, an excessive transient current flows through node 5, but if the voltage limiter itself does not have current supply capability, sufficient voltage VL cannot be supplied to node 5 or 6. In FIG. 6, the output voltage at node 10 is set to V L +2Vth so that the steady voltage at node 5 becomes VL after passing through transistors Q, . . . Q4.
このだめに第4図のトランジスタQl’のソースから出
力をとり出している。またφlがオンでノード5に過渡
電流が流れる時刻に、トランジスタQ4のゲートを昇圧
させ、C4の電流供給能力の増大を図っている。すなわ
ちφ2によってQa +Q8でQ9のゲートは高レベル
に充電されているのでφ1の印加によって、C1を介し
てノード2は昇圧されるうその後に印加されるφ1′に
よってQIOはオンになシ、その結果ノード2は再びV
L+ V t hとなる。この回路の特徴は、回路が簡
単でしかもφ1′の印加タイミングによりてノード2の
昇圧期間を任意に設定できることである。まだ、ノード
1からアースへ流れる電流パスがないために低消費電力
化できることである。To avoid this, the output is taken out from the source of the transistor Ql' shown in FIG. Further, at the time when φl is on and a transient current flows to node 5, the gate of transistor Q4 is boosted to increase the current supply capability of C4. That is, since the gate of Q9 is charged to a high level at Qa + Q8 by φ2, the voltage at node 2 is boosted through C1 by the application of φ1, and then QIO is turned on by φ1', which is then applied. Result node 2 is again V
It becomes L+V th. The feature of this circuit is that the circuit is simple, and the voltage boosting period of node 2 can be arbitrarily set by the application timing of φ1'. However, since there is no current path flowing from node 1 to ground, power consumption can be reduced.
以上のように本発明により、比較的高電圧の外部電源電
圧のもとでも微細MO:″Sトランジスタを安定に動作
させ得る電圧リミッタ回路が提供できたことになる。As described above, the present invention makes it possible to provide a voltage limiter circuit that can stably operate a fine MO:''S transistor even under a relatively high external power supply voltage.
第1図は本願発明の基本となる電圧リミッタ方式の全体
構成を示す断面図、第2図、第3図は本発明の一実施例
の主要回路とその特性図、第4図。
第5図は本発明の別の実施例の主要回路とその特性図、
第6図、第7図は更に別の実施例の主要回路とその特性
図である。
LM・・・電圧リミッタ、Qh + C2+ C3+
Ql’IQz、Qz’・・・MOSトランジスタ。
く ≦
+1
く
(A)7AFIG. 1 is a sectional view showing the overall configuration of a voltage limiter system which is the basis of the present invention, FIGS. 2 and 3 are main circuits and their characteristic diagrams of an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a main circuit and its characteristic diagram of another embodiment of the present invention,
6 and 7 are main circuits and their characteristic diagrams of still another embodiment. LM...Voltage limiter, Qh + C2+ C3+
Ql'IQz, Qz'...MOS transistor. Ku ≦ +1 Ku (A)7A
Claims (1)
特性をもつ電圧リミッタ回路を内蔵した半導体装置に於
て、外部電源電圧のノミナル値を当該凸形と凹形の間に
設定したことを特徴とする半導体装置。In a semiconductor device that has a built-in voltage limiter circuit that has an output voltage characteristic that is a combination of convex and concave shapes with respect to the external power supply voltage, the nominal value of the external power supply voltage is set between the convex and concave shapes. A semiconductor device characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58026198A JPS59152590A (en) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | semiconductor equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58026198A JPS59152590A (en) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | semiconductor equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59152590A true JPS59152590A (en) | 1984-08-31 |
Family
ID=12186779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58026198A Pending JPS59152590A (en) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | semiconductor equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59152590A (en) |
-
1983
- 1983-02-21 JP JP58026198A patent/JPS59152590A/en active Pending
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