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JP2001016078A - Polycrystalline silicon circuit - Google Patents

Polycrystalline silicon circuit

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Publication number
JP2001016078A
JP2001016078A JP11185863A JP18586399A JP2001016078A JP 2001016078 A JP2001016078 A JP 2001016078A JP 11185863 A JP11185863 A JP 11185863A JP 18586399 A JP18586399 A JP 18586399A JP 2001016078 A JP2001016078 A JP 2001016078A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
misfet
type
circuit
voltage
Prior art date
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Application number
JP11185863A
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Japanese (ja)
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Inventor
Tsutomu Kojima
勉 小島
Tomoko Matsushiro
知子 末代
Akio Nakagawa
明夫 中川
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP11185863A priority Critical patent/JP2001016078A/en
Priority to US09/606,090 priority patent/US6411133B1/en
Publication of JP2001016078A publication Critical patent/JP2001016078A/en
Priority to US10/452,203 priority patent/USRE38907E1/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】単結晶シリコン回路に匹敵する特性の多結晶シ
リコン回路を提供する。 【解決手段】コンパレータ回路の差動増幅器は、入力信
号を受けるn型MOSFET:N1、N2、カレントミ
ラー回路のp型MOSFET:P1、P2、及び電流源
回路のn型MOSFET:N3を有する。出力段は、信
号を伝達するp型MOSFET:P3、及び電流源回路
のn型MOSFET:N4を有する。差動増幅器は、更
に、n型MOSFET:N1、N2に夫々直列に接続さ
れたn型MOSFET:N5、N6を有する。出力段
は、更に、n型MOSFET:N4に直列に接続された
n型MOSFET:N7を有する。n型MOSFET:
N5、N6、N7のゲートには電圧バイアス回路が接続
される。n型MOSFET:N5、N6、N7は、メイ
ンのn型MOSFET:N1、N2、N4の不良な飽和
特性に基因する、点Xa、点Xb、及びOUTにおける
電圧の変動を抑制する。
(57) Abstract: A polycrystalline silicon circuit having characteristics comparable to a single crystal silicon circuit is provided. A differential amplifier of a comparator circuit has n-type MOSFETs N1 and N2 that receive input signals, p-type MOSFETs P1 and P2 of a current mirror circuit, and an n-type MOSFET N3 of a current source circuit. The output stage has a p-type MOSFET: P3 for transmitting a signal and an n-type MOSFET: N4 of the current source circuit. The differential amplifier further includes n-type MOSFETs: N5 and N6 connected in series to n-type MOSFETs: N1 and N2, respectively. The output stage further has an n-type MOSFET N7 connected in series with the n-type MOSFET N4. n-type MOSFET:
A voltage bias circuit is connected to the gates of N5, N6, and N7. The n-type MOSFETs N5, N6, and N7 suppress voltage fluctuations at points Xa, Xb, and OUT due to poor saturation characteristics of the main n-type MOSFETs N1, N2, and N4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は多結晶シリコン層を
活性領域とするMIS(Metal Insulator Semiconducto
r)構造(MOS(Metal Oxide Semiconductor)構造を
含む)の電界効果トランジスタ、即ちMISFETの不
良な飽和特性を補償するための多結晶シリコン回路に関
し、特に、コンパレータ回路やロジックゲート回路の入
出力特性を向上させるための技術に関する。
The present invention relates to a MIS (Metal Insulator Semiconductor) having a polycrystalline silicon layer as an active region.
r) Field effect transistors having a structure (including a metal oxide semiconductor (MOS) structure), that is, a polycrystalline silicon circuit for compensating for a poor saturation characteristic of a MISFET, and particularly, an input / output characteristic of a comparator circuit and a logic gate circuit. Technology for improving.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高集積化や、パワー素子と
同一チップ上に保護回路を設ける技術として、パワー素
子を形成するための単結晶シリコン基板層上に絶縁膜を
介して多結晶シリコンからなる半導体層を形成し、この
半導体層を活性領域として使用して多結晶MOSFET
等を形成する方法が検討されている。この方法によれ
ば、単結晶のSOI(Silicon On Insulator)等を用い
て素子を作成する方法よりもコストを大幅に低減可能で
ある。なお、本明細書において、多結晶シリコン層を活
性領域とする半導体素子を多結晶シリコン半導体素子、
例えば多結晶シリコンMOSFETと呼び、単結晶シリ
コン層を活性領域とする半導体素子を単結晶シリコン半
導体素子、例えば単結晶シリコンMOSFETと呼ぶ。
2. Description of the Related Art As a technique for increasing the degree of integration of a semiconductor device and providing a protection circuit on the same chip as a power element, polycrystalline silicon is formed on a single-crystal silicon substrate layer for forming a power element through an insulating film. Forming a semiconductor layer, and using the semiconductor layer as an active region.
A method of forming such as has been studied. According to this method, the cost can be significantly reduced as compared with a method in which an element is formed using a single crystal SOI (Silicon On Insulator) or the like. In this specification, a semiconductor element having a polycrystalline silicon layer as an active region is referred to as a polycrystalline silicon semiconductor element.
For example, a semiconductor device having a single crystal silicon layer as an active region is referred to as a polycrystalline silicon MOSFET, and a single crystal silicon semiconductor device, for example, a single crystal silicon MOSFET.

【0003】パワー素子と同一チップ上に多結晶シリコ
ンMOSFETを配設することにより、チップ面積の削
減やコストの削減をすることができる。しかし、単結晶
シリコンMOSFETに比較して、多結晶シリコンMO
SFET、特にn型MOSFETは飽和特性が悪い。こ
のため、本発明者等の研究によれば、単結晶シリコンM
OSFETと同様にコンパレータ回路やロジックゲート
回路を構成すると、入出力特性が悪く、入出力ゲインが
低下するという問題が見出されている。
By arranging a polycrystalline silicon MOSFET on the same chip as a power element, it is possible to reduce the chip area and cost. However, compared to a single-crystal silicon MOSFET,
SFETs, especially n-type MOSFETs, have poor saturation characteristics. Therefore, according to the study of the present inventors, the single crystal silicon M
When a comparator circuit or a logic gate circuit is configured similarly to the OSFET, there is a problem that input / output characteristics are poor and input / output gain is reduced.

【0004】図1は多結晶シリコンn型MOSFETの
静特性を示すグラフである。図2は多結晶シリコンp型
MOSFETの静特性を示すグラフである。単結晶シリ
コン層を活性領域として使用して形成された飽和特性の
良好なMOSFETでは、ドレイン電圧が高い領域(数
V以上)でドレイン電流が定電流に近くなる。これに対
して、多結晶シリコンn型MOSFETの静特性は、ド
レイン電圧と共にドレイン電流が増加する特性であり、
飽和特性が殆どないに等しい。多結晶シリコンp型MO
SFETの静特性は、ドレイン電圧が2〜4Vでドレイ
ン電流が定電流に近くなる特性である。
FIG. 1 is a graph showing static characteristics of a polycrystalline silicon n-type MOSFET. FIG. 2 is a graph showing static characteristics of the polycrystalline silicon p-type MOSFET. In a MOSFET having good saturation characteristics formed using a single crystal silicon layer as an active region, the drain current approaches a constant current in a region where the drain voltage is high (several volts or more). On the other hand, the static characteristic of the polycrystalline silicon n-type MOSFET is a characteristic in which the drain current increases with the drain voltage,
There is almost no saturation characteristic. Polycrystalline silicon p-type MO
The static characteristics of the SFET are such that the drain current is close to a constant current when the drain voltage is 2 to 4 V.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を考慮してなされたもので、多結晶シリコンMISFE
Tの飽和特性を回路の工夫により改善することにより、
単結晶シリコン回路に匹敵する特性を有する多結晶シリ
コン回路、例えば、コンパレータ回路やCMOSロジッ
クゲート回路を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of such circumstances, and has been made in consideration of the above circumstances.
By improving the saturation characteristics of T through circuit contrivance,
It is an object to provide a polycrystalline silicon circuit having characteristics comparable to a single crystal silicon circuit, for example, a comparator circuit and a CMOS logic gate circuit.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の視点は、
多結晶シリコン回路であって、信号伝達ラインのノード
と低電位源との間に接続された、多結晶シリコン層を活
性領域とするn型の第1MISFETと、前記ノードと
前記第1MISFETとの間に接続された、多結晶シリ
コン層を活性領域とするn型の第2MISFETと、前
記第2MISFETのゲートにバイアス電圧を印加する
ための手段と、を具備し、前記第1MISFETの不良
な飽和特性に基因する前記ノードにおける電圧の変動を
前記第2MISFETにより抑制することを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION A first aspect of the present invention is as follows.
An n-type first MISFET having a polycrystalline silicon layer as an active region and connected between a node of a signal transmission line and a low potential source, between the node and the first MISFET. And a means for applying a bias voltage to a gate of the second MISFET, the n-type second MISFET having a polycrystalline silicon layer as an active region, and a means for applying a bias voltage to a gate of the second MISFET. A characteristic variation in voltage at the node is suppressed by the second MISFET.

【0007】本発明の第2の視点は、第1の視点の多結
晶シリコン回路において、前記第1MISFETのゲー
トにバイアス電圧を印加するための手段を更に具備し、
電流源回路を構成することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the polycrystalline silicon circuit according to the first aspect, a means for applying a bias voltage to a gate of the first MISFET is further provided,
It is characterized by constituting a current source circuit.

【0008】本発明の第3の視点は、第1の視点の多結
晶シリコン回路において、前記第1MISFETと並列
に前記低電位源に接続された、多結晶シリコン層を活性
領域とするn型の第3MISFETと、前記第3MIS
FETのドレインに直列に接続された、多結晶シリコン
層を活性領域とするn型の第4MISFETと、前記第
1及び第3MISFETのゲートへ夫々差動信号を入力
するための第1及び第2入力手段と、前記第4MISF
ETのゲートにバイアス電圧を印加するための手段と、
を更に具備し、差動増幅器を構成することを特徴とす
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a polycrystalline silicon circuit according to the first aspect, wherein an n-type polycrystalline silicon layer connected as an active region to the low potential source in parallel with the first MISFET is used. A third MISFET and the third MISFET;
An n-type fourth MISFET having a polycrystalline silicon layer as an active region connected in series to a drain of the FET, and first and second inputs for inputting a differential signal to gates of the first and third MISFETs, respectively. Means and said fourth MISF
Means for applying a bias voltage to the gate of the ET;
And further comprising a differential amplifier.

【0009】本発明の第4の視点は、第1の視点の多結
晶シリコン回路において、前記第1MISFETと並列
に前記低電位源に接続された、多結晶シリコン層を活性
領域とするn型の第3MISFETと、前記第3MIS
FETのドレインに直列に接続された、多結晶シリコン
層を活性領域とするn型の第4MISFETと、前記第
1MISFETのゲートを前記第3MISFETのゲー
ト及びドレインに接続するための手段と、前記第4MI
SFETのゲートにバイアス電圧を印加するための手段
と、を更に具備し、差動増幅器のカレントミラー回路を
構成することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a polycrystalline silicon circuit according to the first aspect, wherein an n-type polycrystalline silicon layer connected to the low potential source in parallel with the first MISFET and having a polycrystalline silicon layer as an active region is used. A third MISFET and the third MISFET;
An n-type fourth MISFET having a polycrystalline silicon layer as an active region, connected in series to a drain of the FET, means for connecting a gate of the first MISFET to a gate and a drain of the third MISFET, and
Means for applying a bias voltage to the gate of the SFET, further comprising a current mirror circuit of the differential amplifier.

【0010】本発明の第5の視点は、第1の視点の多結
晶シリコン回路において、前記ノードと高電位源との間
に接続された、多結晶シリコン層を活性領域とするp型
の第3MISFETと、前記第1及び第3MISFET
のゲートに論理信号を入力するための入力手段と、を更
に具備し、前記ノードから論理信号が出力されるCMO
Sロジックゲート回路を構成することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a polycrystalline silicon circuit according to the first aspect, further comprising a p-type polycrystalline silicon layer connected between the node and a high potential source and having a polycrystalline silicon layer as an active region. A third MISFET and the first and third MISFETs
Input means for inputting a logic signal to the gate of the CMO, wherein a logic signal is output from the node.
It is characterized by forming an S logic gate circuit.

【0011】本発明の第6の視点は、第5の視点の多結
晶シリコン回路において、前記ノードと前記第3MIS
FETとの間に接続された、多結晶シリコン層を活性領
域とするp型の第4MISFETと、前記第4MISF
ETのゲートにバイアス電圧を印加するための手段と、
を更に具備し、前記第3MISFETの不良な飽和特性
に基因する前記ノードにおける電圧の変動を前記第4M
ISFETにより抑制することを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the polycrystalline silicon circuit according to the fifth aspect, the node and the third MIS are provided.
A p-type fourth MISFET having a polycrystalline silicon layer as an active region connected between the fourth MISFET and the fourth MISFET;
Means for applying a bias voltage to the gate of the ET;
And a voltage variation at the node due to a poor saturation characteristic of the third MISFET.
It is characterized by being suppressed by ISFET.

【0012】本発明の第7の視点は、第1乃至第6のい
ずれかの視点の多結晶シリコン回路において、前記ノー
ドと高電位源との間に接続された、多結晶シリコン層を
活性領域とするp型の主MISFETと、前記ノードと
前記主MISFETとの間に接続された、多結晶シリコ
ン層を活性領域とするp型の副MISFETと、前記副
MISFETのゲートにバイアス電圧を印加するための
手段と、を更に具備し、前記主MISFETの不良な飽
和特性に基因する前記ノードにおける電圧の変動を前記
副MISFETにより抑制することを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the polycrystalline silicon circuit according to any one of the first to sixth aspects, a polycrystalline silicon layer connected between the node and a high potential source is connected to an active region. A bias voltage is applied to a p-type main MISFET, a p-type sub-MISFET connected between the node and the main MISFET, the p-type sub-MISFET having a polycrystalline silicon layer as an active region, and a gate of the sub-MISFET. Means for suppressing the fluctuation of the voltage at the node due to the poor saturation characteristic of the main MISFET by the sub MISFET.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明者等は、本発明の開発の過
程において、単結晶シリコン回路の構成をそのまま使用
し、単結晶シリコンMOSFETを単純に多結晶シリコ
ンMOSFETで置換した場合に生じる問題について研
究を行った。その結果、本発明者等は、以下に述べるよ
うな知見を得た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the course of developing the present invention, the present inventors have a problem that arises when the structure of a single-crystal silicon circuit is used as it is and a single-crystal silicon MOSFET is simply replaced with a polycrystalline silicon MOSFET. Was studied. As a result, the present inventors have obtained the following knowledge.

【0014】図3は単結晶シリコンMOSFETを用い
ることを前提とした従来のコンパレータ回路を示す回路
図である。なお、n型MOSFET:N1、N2、p型
MOSFET:P1、P2は夫々特性が揃っているもの
としている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional comparator circuit on the assumption that a single-crystal silicon MOSFET is used. The n-type MOSFETs N1 and N2 and the p-type MOSFETs P1 and P2 have the same characteristics.

【0015】図3図示のコンパレータ回路は、飽和特性
が良好な単結晶シリコンMOSFETから構成される場
合、次のように動作を行う。即ち、n型MOSFET:
N1及びn型MOSFET:N2のソースが共通である
ため、N1、N2が飽和領域で動作していれば、IN1
>IN2の時、ソース〜ドレイン間電圧にかかわらず、
I1>I2の電流が流れる。p型MOSFET:P1、
P2のカレントミラー回路の点Xaに電流I1が流れる
と点Xbに電流I1に等しい電流I3が流れる。このた
め、点Xbにおける電流はI3>I2の関係になり、点
Xbの電圧は上昇する。点Xb電圧の上昇によって出力
段のp型MOSFET:P3はOFFし、OUT電圧は
下降する。IN1<IN2の時、上記と逆の電圧電流関
係で動作を行う。
The comparator circuit shown in FIG. 3 operates as follows when it is composed of a single crystal silicon MOSFET having a good saturation characteristic. That is, an n-type MOSFET:
N1 and n-type MOSFET: Since the source of N2 is common, if N1 and N2 operate in the saturation region, IN1
> IN2, regardless of the source-drain voltage
A current of I1> I2 flows. p-type MOSFET: P1,
When the current I1 flows to the point Xa of the current mirror circuit of P2, the current I3 equal to the current I1 flows to the point Xb. Therefore, the current at the point Xb has a relationship of I3> I2, and the voltage at the point Xb increases. The rise of the voltage at the point Xb turns off the p-type MOSFET P3 in the output stage, and the OUT voltage falls. When IN1 <IN2, the operation is performed with the reverse voltage-current relationship as described above.

【0016】これに対して、図3図示のコンパレータ回
路の各n型MOSFETが、飽和特性が不良な多結晶シ
リコンn型MOSFETからなる場合、このコンパレー
タ回路は、次のような問題を起こし、入出力ゲインを低
下させる。即ち、多結晶シリコンn型MOSFETを用
いた時、電流I1、I2、I3はソース〜ドレイン間電
圧に依存して変化するようになる。例えば、IN1>I
N2の時、I1の電流が増加し、I2の電流は減少す
る。P1、P2のカレントミラー回路の点Xaに電流I
1が流れると点Xbに電流I1に等しい電流I3が流れ
る。電流I3が流れると点Xbの電圧は上昇を開始する
が、次の様な現象の影響により、同電圧の上昇が抑制さ
れる。
On the other hand, when each of the n-type MOSFETs of the comparator circuit shown in FIG. 3 is composed of a polycrystalline silicon n-type MOSFET having a poor saturation characteristic, this comparator circuit causes the following problem, Decrease the output gain. That is, when the polycrystalline silicon n-type MOSFET is used, the currents I1, I2, and I3 change depending on the source-drain voltage. For example, IN1> I
At N2, the current of I1 increases and the current of I2 decreases. The current I is applied to the point Xa of the current mirror circuit of P1 and P2.
When 1 flows, a current I3 equal to the current I1 flows to the point Xb. When the current I3 flows, the voltage at the point Xb starts to rise, but the rise of the voltage is suppressed by the influence of the following phenomenon.

【0017】P2の電流I3増加→点Xb電圧上昇→N
2のドレイン〜ソース間電圧上昇→N2の電流I2増加
→点Xb電圧上昇を抑制。同様な問題は出力段において
も生じ、OUT電圧の上昇が抑制される。P3の電流I
5増加→OUT電圧上昇→N4のドレイン〜ソース間電
圧上昇→N4の電流I4増加→OUT電圧上昇を抑制。
IN1<IN2の時は逆の現象が生じ、点Xbの電圧や
OUT電圧の下降が抑制される。
The current I3 of P2 increases → the point Xb voltage increases → N
2. The rise in the voltage between the drain and the source 2 → the increase in the current I2 in the N2 → the rise in the voltage at the point Xb is suppressed. A similar problem occurs in the output stage, and an increase in the OUT voltage is suppressed. Current I of P3
5 increase → OUT voltage increase → N4 drain-source voltage increase → N4 current I4 increase → OUT voltage increase is suppressed.
When IN1 <IN2, the opposite phenomenon occurs, and the voltage drop at the point Xb and the OUT voltage are suppressed.

【0018】図4は各MOSFETとして多結晶シリコ
ンMOSFETを使用して図3図示のコンパレータ回路
を構成した試作例の特性を示すグラフである。図4図示
の如く、この回路の入出力ゲインは最大でも4程度とな
ってしまう。即ち、単結晶シリコンMOSFETを用い
ることを前提とした図3図示のようなコンパレータ回路
を多結晶シリコンMOSFETを使用して構成すると、
入出力ゲインが低い値となることが分かる。
FIG. 4 is a graph showing the characteristics of a prototype example in which the comparator circuit shown in FIG. 3 is constructed using a polycrystalline silicon MOSFET as each MOSFET. As shown in FIG. 4, the input / output gain of this circuit is about 4 at the maximum. That is, when a comparator circuit as shown in FIG. 3 on the assumption that a single-crystal silicon MOSFET is used is configured by using a polycrystalline silicon MOSFET,
It can be seen that the input / output gain has a low value.

【0019】図5は単結晶シリコンMOSFETを用い
ることを前提とした従来の別のコンパレータ回路を示す
回路図である。図3のコンパレータ回路がn型MOSF
ETで入力信号を受けるのに対して、図5のコンパレー
タ回路はp型MOSFETで入力信号を受ける。なお、
n型MOSFET:N1、N2、p型MOSFET:P
1、P2は夫々特性が揃っているものとしている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing another conventional comparator circuit on the assumption that a single-crystal silicon MOSFET is used. 3 is an n-type MOSF
While receiving the input signal at ET, the comparator circuit of FIG. 5 receives the input signal at the p-type MOSFET. In addition,
n-type MOSFET: N1, N2, p-type MOSFET: P
1 and P2 have the same characteristics.

【0020】図5図示のコンパレータ回路は、飽和特性
が良好な単結晶シリコンMOSFETから構成される場
合、次のように動作を行う。即ち、p型MOSFET:
P1及びp型MOSFET:P2のソースが共通である
ため、IN1<IN2の時、I1>I2の電流が流れ
る。n型MOSFET:N1、N2が飽和領域で動作し
ていれば、ソース〜ドレイン間電圧にかかわらず、N
1、N2のカレントミラー回路の点Xaに電流I1が流
れると点Xbに電流I1に等しい電流I3が流れる。こ
のため、点Xbにおける電流はI3>I2の関係にな
り、点Xbの電圧は下降する。点Xb電圧の下降によっ
て出力段のn型MOSFET:N3はOFFし、OUT
電圧は上昇する。IN1>IN2の時、上記と逆の電圧
電流関係で動作を行う。
The comparator circuit shown in FIG. 5 operates as follows when it is composed of a single-crystal silicon MOSFET having a good saturation characteristic. That is, a p-type MOSFET:
Since the sources of P1 and p-type MOSFET: P2 are common, when IN1 <IN2, a current of I1> I2 flows. n-type MOSFET: N1 and N2 operate in the saturation region, regardless of the source-drain voltage.
When the current I1 flows through the point Xa of the current mirror circuit 1 and N2, the current I3 equal to the current I1 flows through the point Xb. Therefore, the current at the point Xb has a relationship of I3> I2, and the voltage at the point Xb falls. The output stage n-type MOSFET: N3 is turned off by the fall of the voltage at the point Xb, and the output OUT
The voltage rises. When IN1> IN2, the operation is performed with the reverse voltage-current relationship as described above.

【0021】これに対して、図5図示のコンパレータ回
路の各n型MOSFETが、飽和特性が不良な多結晶シ
リコンn型MOSFETからなる場合、このコンパレー
タ回路は、次のような問題を起こし、入出力ゲインを低
下させる。即ち、多結晶シリコンn型MOSFETを用
いた時、電流I1、I2、I3はソース〜ドレイン間電
圧に依存して変化するようになる。例えば、IN1<I
N2の時、I1の電流が増加し、I2の電流は減少す
る。N1、N2のカレントミラー回路の点Xaに電流I
1が流れると点Xbに電流I1に等しい電流I3が流れ
る。電流I3が流れると点Xbの電圧は下降を開始する
が、次の様な現象の影響により、同電圧の下降が抑制さ
れる。
On the other hand, if each of the n-type MOSFETs of the comparator circuit shown in FIG. 5 is made of a polycrystalline silicon n-type MOSFET having a poor saturation characteristic, this comparator circuit causes the following problem, Decrease the output gain. That is, when the polycrystalline silicon n-type MOSFET is used, the currents I1, I2, and I3 change depending on the source-drain voltage. For example, IN1 <I
At N2, the current of I1 increases and the current of I2 decreases. The current I is applied to the point Xa of the current mirror circuit of N1 and N2.
When 1 flows, a current I3 equal to the current I1 flows to the point Xb. When the current I3 flows, the voltage at the point Xb starts dropping, but the drop of the voltage is suppressed by the influence of the following phenomenon.

【0022】N2の電流I3増加→点Xb電圧減少→N
2のドレイン〜ソース間電圧が下降→N2の電流I3減
少→点Xb電圧下降を抑制。同様な問題は出力段におい
ても生じ、OUT電圧の上昇が抑制される。N3の電流
I5減少→OUT電圧上昇→N3のドレイン〜ソース間
電圧が上昇→N3の電流I5増加→OUT電圧上昇を抑
制。IN1>IN2の時は逆の現象が生じ、点Xbの電
圧の上昇やOUT電圧の下降が抑制される。
The current I3 of N2 increases → the point Xb voltage decreases → N
The voltage between the drain and the source of No. 2 drops → The current I3 of N2 decreases → The drop of the point Xb voltage is suppressed. A similar problem occurs in the output stage, and an increase in the OUT voltage is suppressed. N3 current I5 decrease → OUT voltage rise → N3 drain-source voltage rises → N3 current I5 increase → OUT voltage rise is suppressed. When IN1> IN2, the opposite phenomenon occurs, and a rise in the voltage at the point Xb and a fall in the OUT voltage are suppressed.

【0023】図6は各MOSFETとして多結晶シリコ
ンMOSFETを使用して図5図示のコンパレータ回路
を構成した試作例の特性を示すグラフである。図6図示
の如く、この回路の入出力ゲインは最大でも5程度とな
ってしまう。即ち、単結晶シリコンMOSFETを用い
ることを前提とした図5図示のようなコンパレータ回路
を多結晶シリコンMOSFETを使用して構成すると、
入出力ゲインが低い値となることが分かる。
FIG. 6 is a graph showing the characteristics of a prototype example in which the comparator circuit shown in FIG. 5 is constructed by using a polycrystalline silicon MOSFET as each MOSFET. As shown in FIG. 6, the input / output gain of this circuit is about 5 at the maximum. That is, when a comparator circuit as shown in FIG. 5 on the assumption that a single-crystal silicon MOSFET is used is configured using a polycrystalline silicon MOSFET,
It can be seen that the input / output gain has a low value.

【0024】図7は単結晶シリコンMOSFETを用い
ることを前提とした従来のロジックゲートの1例である
インバータ回路を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an inverter circuit which is an example of a conventional logic gate on the assumption that a single crystal silicon MOSFET is used.

【0025】図7図示のインバータ回路は、各MOSF
ETが、飽和特性が良好な単結晶シリコンMOSFET
からなる場合、次のように動作を行う。即ち、INがG
NDレベルから電源レベルに移行する時、n型MOSF
ET:N1の電流I1が増加及びp型MOSFET:P
1の電流I2が減少し、OUT電圧が下降するという過
程を経て、OUTがGNDレベルに落ちつく。逆に、I
Nが電源レベルからGNDレベルに移行する時、上記と
は逆の過程を経て、OUTが電源レベルに落ちつく。
The inverter circuit shown in FIG.
ET is a single crystal silicon MOSFET with good saturation characteristics
If it consists of, the operation is performed as follows. That is, if IN is G
When shifting from the ND level to the power supply level, the n-type MOSF
ET: Current I1 of N1 increases and p-type MOSFET: P
Through a process in which the current I2 of 1 decreases and the OUT voltage decreases, OUT falls to the GND level. Conversely, I
When N transitions from the power supply level to the GND level, OUT falls to the power supply level through the reverse process.

【0026】これに対して、図7図示のインバータ回路
のn型MOSFETが、飽和特性が不良な多結晶シリコ
ンn型MOSFETからなる場合、このインバータ回路
は、次のような問題を起こし、入出力ゲインを低下させ
る。即ち、INがGNDレベルから電源レベルに移行す
る時、n型MOSFET:N1の電流I1が増加及びp
型MOSFET:P1の電流I2が減少し、OUT電圧
が下降する。この際、n型MOSFET:N1のドレイ
ン〜ソース間電圧が下降し、N1の電流I1が減少する
ことにより、OUT電圧の下降を抑制する。逆に、IN
が電源レベルからGNDレベルに移行する時、上記とは
逆の過程を経て、OUT電圧の上昇を抑制する。
On the other hand, when the n-type MOSFET of the inverter circuit shown in FIG. 7 is made of a polycrystalline silicon n-type MOSFET having a poor saturation characteristic, this inverter circuit causes the following problems, Decrease the gain. That is, when IN shifts from the GND level to the power supply level, the current I1 of the n-type MOSFET: N1 increases and p
Type MOSFET: The current I2 of P1 decreases, and the OUT voltage decreases. At this time, the voltage between the drain and the source of the n-type MOSFET N1 decreases, and the current I1 of the N1 decreases, thereby suppressing the decrease of the OUT voltage. Conversely, IN
When the power supply shifts from the power supply level to the GND level, the rise of the OUT voltage is suppressed through the reverse process.

【0027】図8は各MOSFETとして多結晶シリコ
ンMOSFETを使用して図7図示のインバータ回路を
構成した試作例の特性を示すグラフである。図7図示の
如く、この回路の入出力ゲインは最大でも4程度となっ
てしまう。即ち、単結晶シリコンMOSFETを用いる
ことを前提とした図7図示のようなインバータ回路を多
結晶シリコンMOSFETを使用して構成すると、入出
力ゲインが低い値となることが分かる。
FIG. 8 is a graph showing the characteristics of a prototype example in which a polycrystalline silicon MOSFET is used as each MOSFET to constitute the inverter circuit shown in FIG. As shown in FIG. 7, the input / output gain of this circuit is about 4 at the maximum. That is, when the inverter circuit shown in FIG. 7 on the assumption that a single-crystal silicon MOSFET is used is configured by using a polycrystalline silicon MOSFET, the input / output gain becomes low.

【0028】図9及び図11は単結晶シリコンMOSF
ETを用いることを前提とした従来のロジックゲートの
別の例であるNANDゲート(2入力)回路と、更に別
の例であるNORゲート(2入力)回路と、を夫々示す
回路図である。
FIGS. 9 and 11 show single-crystal silicon MOSFs.
It is a circuit diagram which respectively shows the NAND gate (2 inputs) circuit which is another example of the conventional logic gate on the assumption of using ET, and the NOR gate (2 inputs) circuit which is another example.

【0029】図9及び図11図示の回路の動作の原理
は、基本的に図7図示のインバータ回路と同様である。
以下では、図9及び図11図示の回路の動作の説明を共
通化し、図9図示のNANDゲート回路ではIN1=電
源レベル、図11図示のNORゲートではIN1=GN
Dレベルに固定した場合について述べる。
The principle of operation of the circuits shown in FIGS. 9 and 11 is basically the same as that of the inverter circuit shown in FIG.
Hereinafter, the description of the operation of the circuits shown in FIGS. 9 and 11 is shared, and IN1 = power supply level in the NAND gate circuit shown in FIG. 9, and IN1 = GN in the NOR gate shown in FIG.
The case where the D level is fixed will be described.

【0030】図9及び図11図示の回路は、各MOSF
ETが、飽和特性が良好な単結晶シリコンMOSFET
からなる場合、次のように動作を行う。即ち、IN2が
GNDレベルから電源レベルに移行する時、n型MOS
FET:N2の電流I1が増加及びp型MOSFET:
P2の電流I2が減少し、OUT電圧が下降するという
過程を経て、OUTはGNDレベルに落ちつく。逆に、
IN2が電源レベルからGNDレベルに移行する時、上
記とは逆の過程を経て、OUTが電源レベルに落ちつ
く。
The circuits shown in FIG. 9 and FIG.
ET is a single crystal silicon MOSFET with good saturation characteristics
If it consists of, the operation is performed as follows. That is, when IN2 shifts from the GND level to the power supply level, the n-type MOS
FET: Current I1 of N2 increases and p-type MOSFET:
OUT falls to the GND level through a process in which the current I2 of P2 decreases and the OUT voltage decreases. vice versa,
When IN2 shifts from the power supply level to the GND level, OUT falls to the power supply level through the reverse process.

【0031】これに対して、図9及び図11図示の回路
の各n型MOSFETが、飽和特性が不良な多結晶シリ
コンn型MOSFETからなる場合、これ等の回路は、
次のような問題を起こし、入出力ゲインを低下させる。
即ち、IN2がGNDレベルから電源レベルに移行する
時、n型MOSFET:N2の電流I1が増加及びp型
MOSFET:P2の電流I2が減少し、OUT電圧が
下降する。この際、n型MOSFET:N2のドレイン
〜ソース間電圧が下降し、N2の電流I1が減少するこ
とにより、OUT電圧の下降を抑制する。逆に、IN2
が電源レベルからGNDレベルに移行する時、上記とは
逆の過程を経て、OUT電圧の上昇を抑制する。
On the other hand, when each of the n-type MOSFETs of the circuits shown in FIGS. 9 and 11 is made of a polycrystalline silicon n-type MOSFET having a poor saturation characteristic, these circuits are:
The following problems are caused, and the input / output gain is reduced.
That is, when IN2 shifts from the GND level to the power supply level, the current I1 of the n-type MOSFET: N2 increases, the current I2 of the p-type MOSFET: P2 decreases, and the OUT voltage decreases. At this time, the voltage between the drain and the source of the n-type MOSFET N2 decreases, and the current I1 of the N2 decreases, thereby suppressing the decrease of the OUT voltage. Conversely, IN2
When the power supply shifts from the power supply level to the GND level, the rise of the OUT voltage is suppressed through the reverse process.

【0032】図10及び図12は各MOSFETとして
多結晶シリコンMOSFETを使用して図9及び図11
図示の回路を構成した試作例の特性を示すグラフであ
る。図10及び図12図示の如く、これ等の回路の入出
力ゲインは最大でも4程度となってしまう。即ち、単結
晶シリコンMOSFETを用いることを前提とした図1
0及び図12図示のような回路を多結晶シリコンMOS
FETを使用して構成すると、入出力ゲインが低い値と
なることが分かる。
FIGS. 10 and 12 show a case where a polycrystalline silicon MOSFET is used as each MOSFET.
5 is a graph illustrating characteristics of a prototype example in which the illustrated circuit is configured. As shown in FIGS. 10 and 12, the input / output gain of these circuits is about 4 at the maximum. That is, FIG. 1 on the assumption that a single crystal silicon MOSFET is used.
0 and a circuit as shown in FIG.
It can be seen that the input / output gain is low when configured using FETs.

【0033】上述の如く、多結晶シリコンMOSFE
T、特にチャネル長3μm以下のn型MOSFETは飽
和特性が殆どない。このため、従来の単結晶シリコンM
OSFETで使われるコンパレータ回路やCMOSロジ
ックゲート回路に多結晶シリコンMOSFETを用いた
場合、入出力ゲインの低下をまねく。入出力ゲインが下
がることによって、コンパレータ回路のしきい値のズレ
や伝達時間の遅れを生じる可能性がある。
As described above, the polysilicon MOSFE
T, especially an n-type MOSFET having a channel length of 3 μm or less has almost no saturation characteristics. For this reason, the conventional single crystal silicon M
When a polycrystalline silicon MOSFET is used for a comparator circuit or a CMOS logic gate circuit used in an OSFET, the input / output gain is reduced. When the input / output gain decreases, there is a possibility that the threshold value of the comparator circuit shifts or the transmission time is delayed.

【0034】以下に、このような知見に基づいて構成さ
れた本発明の実施の形態について図面を参照して説明す
る。
An embodiment of the present invention based on such knowledge will be described below with reference to the drawings.

【0035】(第1の実施の形態)図13は本発明の第
1の実施の形態に係るコンパレータ回路を示す回路図で
ある。このコンパレータ回路は、各MOSFETとして
多結晶シリコンMOSFETを使用して構成される。こ
のコンパレータ回路の差動増幅器は、入力信号を受ける
n型MOSFET:N1、N2、カレントミラー回路の
p型MOSFET:P1、P2、及び電流源回路のn型
MOSFET:N3を有する。出力段は、差動増幅器か
らの信号を次段に伝達するp型MOSFET:P3、及
び電流源回路のn型MOSFET:N4を有する。
(First Embodiment) FIG. 13 is a circuit diagram showing a comparator circuit according to a first embodiment of the present invention. This comparator circuit is configured using a polycrystalline silicon MOSFET as each MOSFET. The differential amplifier of this comparator circuit has n-type MOSFETs N1 and N2 that receive input signals, p-type MOSFETs P1 and P2 of a current mirror circuit, and an n-type MOSFET N3 of a current source circuit. The output stage has a p-type MOSFET: P3 for transmitting a signal from the differential amplifier to the next stage, and an n-type MOSFET: N4 of the current source circuit.

【0036】差動増幅器は、更に、入力信号を受けるn
型MOSFET:N1、N2のドレインに夫々直列に接
続されたn型MOSFET:N5、N6を有する。ま
た、出力段は、更に、電流源回路のn型MOSFET:
N4のドレインに直列に接続されたn型MOSFET:
N7を有する。n型MOSFET:N5、N6、N7の
ゲートには電圧バイアス回路が接続される。これ等の追
加のn型MOSFET:N5、N6、N7は、メインの
n型MOSFET:N1、N2、N4の不良な飽和特性
に基因する、点Xa、点Xb、及びOUTにおける電圧
の変動を抑制するために使用される。このコンパレータ
回路は、IN1>IN2の時にOUT=GNDレベルを
出力し、IN1<IN2の時にOUT=電源レベルを出
力する。
The differential amplifier further receives n input signals.
N-type MOSFETs N5 and N6 connected in series to the drains of the N-type MOSFETs N1 and N2, respectively. The output stage further includes an n-type MOSFET of a current source circuit:
An n-type MOSFET connected in series to the drain of N4:
N7. A voltage bias circuit is connected to the gates of the n-type MOSFETs N5, N6 and N7. These additional n-type MOSFETs: N5, N6, N7 suppress voltage variations at points Xa, Xb, and OUT due to poor saturation characteristics of the main n-type MOSFETs: N1, N2, N4. Used to This comparator circuit outputs OUT = GND level when IN1> IN2, and outputs OUT = power supply level when IN1 <IN2.

【0037】次に、出力段のn型MOSFET:N7を
例にとって、追加のn型MOSFET:N5、N6、N
7の動作原理を説明する。n型MOSFET:N7は、
点Xfの電圧、即ち、n型MOSFET:N4のドレイ
ン電圧の変動を抑える動作をする。N4のドレイン電圧
の変動を抑えることで、不良な飽和特性に基因するドレ
イン電圧依存性が低減され、N4のゲート電圧に応じた
ドレイン電流が流れるようになる。即ち、ゲートにバイ
アス電圧が印加されたn型MOSFET:N7を、メイ
ンのn型MOSFET:N4に直列に接続することによ
り、飽和特性の良好な単結晶シリコンMOSFETを使
用した場合のような特性が得られることとなる。
Next, taking the output stage n-type MOSFET: N7 as an example, additional n-type MOSFETs: N5, N6, N
7 will be described. N-type MOSFET: N7
An operation is performed to suppress the fluctuation of the voltage at the point Xf, that is, the drain voltage of the n-type MOSFET: N4. By suppressing the fluctuation of the drain voltage of N4, the dependence on the drain voltage due to the poor saturation characteristic is reduced, and the drain current according to the gate voltage of N4 flows. That is, by connecting an n-type MOSFET N7 having a gate to which a bias voltage is applied in series to a main n-type MOSFET N4, characteristics as in the case of using a single-crystal silicon MOSFET having good saturation characteristics are obtained. Will be obtained.

【0038】追加のn型MOSFET:N7が点Xfの
電圧を抑える原理は次のようなものである。即ち、N7
のゲートは、電圧バイアス回路により一定のバイアス電
圧:Vbias4を与えられる。このため、N7のソー
ス電圧(点Xfの電圧):Vfは、N7のしきい値をV
th(N7)とすると、Vf=Vbias4−Vth
(N7)の式で表される。Vth(N7)はドレイン電
流(I5)に対する依存性を有するが、次のような理由
から、点Xfの電圧:Vfの変動が小さくなるように作
用する。例えば、点Xfの電圧が上昇してN4のドレイ
ン電流I5が増加した場合、N7のドレイン電流も増加
するので、Vth(N7)も上昇し、点Xfの電圧を下
降させるように作用する。逆の場合も同様で、点Xfの
電圧:Vfが下降すると、結局、点Xfの電圧:Vfを
上昇させるように作用する。
The principle that the additional n-type MOSFET N7 suppresses the voltage at the point Xf is as follows. That is, N7
Is supplied with a constant bias voltage: Vbias4 by a voltage bias circuit. Therefore, the source voltage of N7 (voltage at point Xf): Vf
Assuming th (N7), Vf = Vbias4-Vth
(N7). Vth (N7) has a dependency on the drain current (I5), but acts to reduce the fluctuation of the voltage Vf at the point Xf for the following reason. For example, when the voltage at the point Xf increases and the drain current I5 of the N4 increases, the drain current of the N7 also increases, so that Vth (N7) also increases and acts to decrease the voltage at the point Xf. Similarly, when the voltage at the point Xf: Vf decreases, the voltage Vf at the point Xf acts to increase.

【0039】なお、N7のドレイン電圧、即ち、OUT
電圧が変動した場合、N7の電流能力はドレイン〜ソー
ス間電圧依存性により変化する。しかし、(N7のドレ
イン電流能力)>(N4のドレイン電流能力)の関係を
満足するようにMOSFETサイズ等を設定し、MOS
FET自体の電流能力を調整しておくと、最終的に流れ
る電流I5はN4のドレイン電流能力に制限されるよう
になる。このような調整により、OUT電圧が変動した
場合に発生するN7の悪影響を低減することができる。
The drain voltage of N7, that is, OUT
When the voltage fluctuates, the current capability of N7 changes due to the drain-source voltage dependency. However, the MOSFET size and the like are set so as to satisfy the relationship of (Drain current capability of N7)> (Drain current capability of N4),
If the current capability of the FET itself is adjusted, the finally flowing current I5 is limited to the drain current capability of N4. Such adjustment can reduce the adverse effect of N7 generated when the OUT voltage fluctuates.

【0040】次に、図13図示のコンパレータ回路全体
における追加のn型MOSFET:N5、N6、N7の
作用を説明する。IN1>IN2の時、差動増幅器にお
いて、I1の電流が増加し、I2の電流は減少する。P
1、P2のカレントミラー回路の点Xaに電流I1が流
れると点Xbに電流I1に等しい電流I3が流れる。電
流I3が流れると点Xbの電圧は上昇を開始する。この
時、N2のドレイン〜ソース間電圧依存性による影響
が、N6により軽減され、電流I2の増加が抑制され
る。従って、点Xbの電圧は上昇し易くなる。同様に、
N1のドレイン〜ソース間電圧依存性による影響が、N
5により軽減され、電流I1の減少が抑制される。
Next, the operation of the additional n-type MOSFETs N5, N6 and N7 in the entire comparator circuit shown in FIG. 13 will be described. When IN1> IN2, in the differential amplifier, the current of I1 increases and the current of I2 decreases. P
When the current I1 flows to the point Xa of the current mirror circuit of P1, P2, the current I3 equal to the current I1 flows to the point Xb. When the current I3 flows, the voltage at the point Xb starts to increase. At this time, the influence of the dependency of N2 on the voltage between the drain and the source is reduced by N6, and the increase of the current I2 is suppressed. Therefore, the voltage at the point Xb tends to increase. Similarly,
The influence of the dependency of N1 on the voltage between the drain and source is N
5, and the decrease of the current I1 is suppressed.

【0041】点Xbの電圧が上昇すると、出力段のP3
のドレイン電流I6が減少してOUT電圧が下降する。
この時、N4のドレイン〜ソース間電圧依存性による影
響が、N7により軽減され、電流I5の減少が抑制され
る。従って、OUT電圧は下降し易くなる。IN1<I
N2の時は電流電圧の関係が逆の現象が生じ、飽和特性
が不良なメインのn型MOSFET:N1、N2、N4
のドレイン〜ソース間電圧依存性による影響が、追加の
n型MOSFET:N5、N6、N7により軽減され
る。
When the voltage at the point Xb rises, the output stage P3
Drain current I6 decreases, and the OUT voltage decreases.
At this time, the influence of the voltage dependence between the drain and the source of N4 is reduced by N7, and the decrease of the current I5 is suppressed. Therefore, the OUT voltage tends to decrease. IN1 <I
In the case of N2, a phenomenon in which the relationship between the current and the voltage is reversed occurs, and the main n-type MOSFETs having poor saturation characteristics: N1, N2, N4
, The influence of the drain-source voltage dependency is reduced by the additional n-type MOSFETs: N5, N6 and N7.

【0042】図14は各MOSFETとして多結晶シリ
コンMOSFETを使用して図13図示のコンパレータ
回路を構成した実施例の特性を示すグラフである。図1
4図示の如く、この回路の入出力ゲインは最大13程度
であり、図4に示す入出力ゲイン(最大4)に比べ、大
幅に向上していることが分かる。即ち、飽和特性の殆ど
ない多結晶シリコンn型MOSFETを使用しても、差
動増幅回路及び電流源回路において、n型MOSFET
を直列に追加接続することにより、コンパレータ回路全
体の入出力ゲインを改善することができる。
FIG. 14 is a graph showing the characteristics of the embodiment in which the comparator circuit shown in FIG. 13 is constituted by using a polycrystalline silicon MOSFET as each MOSFET. FIG.
As shown in FIG. 4, the input / output gain of this circuit is about 13 at the maximum, and it can be seen that the input / output gain is greatly improved as compared with the input / output gain (the maximum of 4) shown in FIG. That is, even if a polycrystalline silicon n-type MOSFET having almost no saturation characteristics is used, the n-type MOSFET is not used in the differential amplifier circuit and the current source circuit.
Are added in series, the input / output gain of the entire comparator circuit can be improved.

【0043】(第2の実施の形態)図15は本発明の第
2の実施の形態に係るコンパレータ回路を示す回路図で
ある。このコンパレータ回路は、各MOSFETとして
多結晶シリコンMOSFETを使用して構成される。図
13のコンパレータ回路がn型MOSFETで入力信号
を受けるのに対して、図15のコンパレータ回路はp型
MOSFETで入力信号を受ける。このコンパレータ回
路の差動増幅器は、入力信号を受けるp型MOSFE
T:P1、P2、カレントミラー回路のn型MOSFE
T:N1、N2、及び電流源回路のp型MOSFET:
P3を有する。出力段は、差動増幅器からの信号を次段
に伝達するn型MOSFET:N3、及び電流源回路の
p型MOSFET:P4を有する。
(Second Embodiment) FIG. 15 is a circuit diagram showing a comparator circuit according to a second embodiment of the present invention. This comparator circuit is configured using a polycrystalline silicon MOSFET as each MOSFET. While the comparator circuit of FIG. 13 receives an input signal by an n-type MOSFET, the comparator circuit of FIG. 15 receives an input signal by a p-type MOSFET. The differential amplifier of this comparator circuit is a p-type MOSFET receiving an input signal.
T: P1, P2, n-type MOSFE of current mirror circuit
T: N1, N2 and p-type MOSFET of current source circuit:
It has P3. The output stage has an n-type MOSFET: N3 for transmitting a signal from the differential amplifier to the next stage, and a p-type MOSFET: P4 of the current source circuit.

【0044】差動増幅器は、更に、カレントミラー回路
のn型MOSFET:N1、N2のドレインに夫々直列
に接続されたn型MOSFET:N4、N5を有する。
また、出力段は、更に、信号伝達回路のn型MOSFE
T:N3のドレインに直列に接続されたn型MOSFE
T:N6を有する。n型MOSFET:N4、N5、N
6のゲートには電圧バイアス回路が接続される。これ等
の追加のn型MOSFET:N4、N5、N6は、メイ
ンのn型MOSFET:N1、N2、N3の不良な飽和
特性に基因する、点Xa、点Xb、及びOUTにおける
電圧の変動を抑制するために使用される。このコンパレ
ータ回路は、IN1>IN2の時にOUT=GNDレベ
ルを出力し、IN1<IN2の時にOUT=電源レベル
を出力する。
The differential amplifier further has n-type MOSFETs N4 and N5 connected in series to the drains of the n-type MOSFETs N1 and N2 of the current mirror circuit, respectively.
The output stage further includes an n-type MOSFE of the signal transmission circuit.
T: n-type MOSFE connected in series to the drain of N3
T: has N6. n-type MOSFET: N4, N5, N
A voltage bias circuit is connected to the gate of No. 6. These additional n-type MOSFETs N4, N5, N6 suppress voltage fluctuations at points Xa, Xb, and OUT due to poor saturation characteristics of the main n-type MOSFETs N1, N2, N3. Used to This comparator circuit outputs OUT = GND level when IN1> IN2, and outputs OUT = power supply level when IN1 <IN2.

【0045】次に、図15図示のコンパレータ回路全体
における追加のn型MOSFET:N4、N5、N6の
作用を説明する。IN1<IN2の時、差動増幅器にお
いて、I1の電流が増加し、I2の電流は減少する。N
1、N2、N4、N5のカレントミラー回路の点Xaに
電流I1が流れると点Xbに電流I1に等しい電流I3
が流れる。このため、点Xbにおける電流はI3>I2
の関係になり、点Xbの電圧は下降を開始する。この
時、N2のドレイン〜ソース間電圧依存性による影響
が、N5により軽減され、電流I3の減少が抑制され
る。従って、点Xbの電圧は減少し易くなる。同様に、
N1のドレイン〜ソース間電圧依存性による影響が、N
4により軽減され、電流I1の減少が抑制される。
Next, the operation of the additional n-type MOSFETs N4, N5 and N6 in the entire comparator circuit shown in FIG. 15 will be described. When IN1 <IN2, in the differential amplifier, the current of I1 increases and the current of I2 decreases. N
When a current I1 flows through a point Xa of the current mirror circuit of 1, N2, N4, and N5, a current I3 equal to the current I1 flows through a point Xb.
Flows. Therefore, the current at point Xb is I3> I2
And the voltage at the point Xb starts decreasing. At this time, the influence of the dependency of N2 on the voltage between the drain and the source is reduced by N5, and the decrease of the current I3 is suppressed. Therefore, the voltage at point Xb tends to decrease. Similarly,
The influence of the dependency of N1 on the voltage between the drain and source is N
4, and the decrease of the current I1 is suppressed.

【0046】点Xbの電圧が下降すると、出力段のN3
のドレイン電流I6が減少してOUT電圧が下降する。
この時、N3のドレイン〜ソース間電圧依存性による影
響が、N6により軽減され、電流I6の増加が抑制され
る。従って、OUT電圧は増加し易くなる。IN1>I
N2の時は電流電圧の関係が逆の現象が生じ、飽和特性
が不良なメインのn型MOSFET:N1、N2、N3
のドレイン〜ソース間電圧依存性による影響が、追加の
n型MOSFET:N4、N5、N6により軽減され
る。
When the voltage at the point Xb falls, the output stage N3
Drain current I6 decreases, and the OUT voltage decreases.
At this time, the influence of the dependency of N3 on the voltage between the drain and the source is reduced by N6, and the increase of the current I6 is suppressed. Therefore, the OUT voltage tends to increase. IN1> I
In the case of N2, the phenomenon that the relationship between the current and the voltage is reversed occurs, and the main n-type MOSFETs with poor saturation characteristics: N1, N2, N3
, The influence of the drain-source voltage dependency is reduced by additional n-type MOSFETs: N4, N5 and N6.

【0047】図16は各MOSFETとして多結晶シリ
コンMOSFETを使用して図15図示のコンパレータ
回路を構成した実施例の特性を示すグラフである。図1
6図示の如く、この回路の入出力ゲインは最大12程度
であり、図6に示す入出力ゲイン(最大5)に比べ、大
幅に向上していることが分かる。即ち、飽和特性の殆ど
ない多結晶シリコンn型MOSFETを使用しても、カ
レントミラー回路及び信号伝達回路において、n型MO
SFETを直列に追加接続することにより、コンパレー
タ回路全体の入出力ゲインを改善することができる。
FIG. 16 is a graph showing the characteristics of an embodiment in which the comparator circuit shown in FIG. 15 is constituted by using a polycrystalline silicon MOSFET as each MOSFET. FIG.
As shown in FIG. 6, the input / output gain of this circuit is about 12 at the maximum, and it can be seen that it is greatly improved as compared with the input / output gain (the maximum of 5) shown in FIG. That is, even if a polycrystalline silicon n-type MOSFET having almost no saturation characteristics is used, the n-type MOSFET is not used in the current mirror circuit and the signal transmission circuit.
By additionally connecting SFETs in series, the input / output gain of the entire comparator circuit can be improved.

【0048】(第3の実施の形態)図17は本発明の第
3の実施の形態に係るインバータ回路を示す回路図であ
る。このインバータ回路は、各MOSFETとして多結
晶シリコンMOSFETを使用して構成される。このイ
ンバータ回路において、n型MOSFET:N1及びp
型MOSFET:P1のゲートがIN、ドレインがOU
Tに共通に接続される。n型MOSFET:N1及びp
型MOSFET:P1のソースは、夫々GND及び電源
に接続される。
(Third Embodiment) FIG. 17 is a circuit diagram showing an inverter circuit according to a third embodiment of the present invention. This inverter circuit is configured using a polycrystalline silicon MOSFET as each MOSFET. In this inverter circuit, n-type MOSFETs: N1 and p
Type MOSFET: P1 gate is IN, drain is OU
T is commonly connected. n-type MOSFET: N1 and p
The source of the type MOSFET: P1 is connected to GND and a power source, respectively.

【0049】このインバータ回路は、更に、n型MOS
FET:N1及びp型MOSFET:P1のドレインと
OUTとの間に夫々直列に接続されたn型MOSFE
T:N2及びp型MOSFET:P2を有する。n型M
OSFET:N2及びp型MOSFET:P2のゲート
には電圧バイアス回路が夫々接続される。これ等の追加
のn型MOSFET:N2及びp型MOSFET:P2
は、メインのn型MOSFET:N1及びp型MOSF
ET:P1の不良な飽和特性に基因する、OUTにおけ
る電圧の変動を抑制するために使用される。このインバ
ータ回路は、論理入力がIN=電源レベルの時にOUT
=GNDレベルを出力し、IN=GNDレベルの時にO
UT=電源レベルを出力する。即ち、入力された論理に
対して反転した論理を出力する。
This inverter circuit further comprises an n-type MOS
FET: N1 and p-type MOSFET: n-type MOSFET connected in series between the drain of P1 and OUT
T: has N2 and p-type MOSFET: P2. n-type M
Voltage bias circuits are connected to the gates of the OSFET: N2 and the p-type MOSFET: P2, respectively. These additional n-type MOSFETs: N2 and p-type MOSFETs: P2
Is the main n-type MOSFET: N1 and p-type MOSF
ET: Used to suppress voltage fluctuations at OUT due to poor saturation characteristics of P1. This inverter circuit is connected to OUT when the logic input is at IN = power supply level.
= GND level, and when IN = GND level,
UT = output power supply level. That is, a logic inverted from the input logic is output.

【0050】次に、図17図示のインバータ回路全体に
おける追加のn型MOSFET:N2及びp型MOSF
ET:P2の作用を説明する。INがGNDレベルから
電源レベルに移行する時、n型MOSFET:N1の電
流I1が増加及びp型MOSFET:P1の電流I2が
減少し、OUT電圧が下降する。この時、N1のドレイ
ン〜ソース間電圧依存性による電流能力減少が、N2に
より軽減され、電流I1の増加が進み易くなる。また、
P1のドレイン〜ソース間電圧依存性による電流能力増
大が、P2により軽減され、電流I2の減少が進み易く
なる。従って、OUT電圧は下降し易くなる。逆に、I
Nが電源レベルからGNDレベルに移行する時、上記と
は逆の過程を経て、OUT電圧は上昇し易くなる。
Next, additional n-type MOSFETs: N2 and p-type MOSFETs in the entire inverter circuit shown in FIG.
The operation of ET: P2 will be described. When IN shifts from the GND level to the power supply level, the current I1 of the n-type MOSFET: N1 increases, the current I2 of the p-type MOSFET: P1 decreases, and the OUT voltage decreases. At this time, the decrease in current capability due to the dependency of N1 on the voltage between the drain and the source is reduced by N2, and the increase in current I1 is facilitated. Also,
The increase in current capability due to the dependency of P1 on the voltage between the drain and the source is reduced by P2, and the reduction of current I2 is facilitated. Therefore, the OUT voltage tends to decrease. Conversely, I
When N shifts from the power supply level to the GND level, the OUT voltage easily rises through the reverse process.

【0051】図18は各MOSFETとして多結晶シリ
コンMOSFETを使用して図17図示のインバータ回
路を構成した実施例の特性を示すグラフである。図18
図示の如く、この回路の入出力ゲインは最大10程度で
あり、図8に示す入出力ゲイン(最大4)に比べ、大幅
に向上していることが分かる。即ち、飽和特性が不良な
多結晶シリコンMOSFETを使用しても、n型及びp
型MOSFETを夫々直列に追加接続することにより、
インバータ回路全体の入出力ゲインを改善することがで
きる。
FIG. 18 is a graph showing the characteristics of an embodiment in which a polycrystalline silicon MOSFET is used as each MOSFET to constitute the inverter circuit shown in FIG. FIG.
As shown in the figure, the input / output gain of this circuit is about 10 at the maximum, and it is understood that the input / output gain is greatly improved as compared with the input / output gain (4 at the maximum) shown in FIG. That is, even if a polycrystalline silicon MOSFET having poor saturation characteristics is used, the n-type and p-type
By adding additional MOSFETs in series,
The input / output gain of the entire inverter circuit can be improved.

【0052】(第4の実施の形態)図19は本発明の第
4の実施の形態に係るNANDゲート(2入力)回路を
示す回路図である。このNANDゲート回路は、各MO
SFETとして多結晶シリコンMOSFETを使用して
構成される。このNANDゲート回路は、互いに直列に
接続された2つのn型MOSFET:N1、N2と、互
いに並列に接続された2つのp型MOSFET:P1、
P2と、を有する。IN1はn型MOSFET:N1及
びp型MOSFET:P1のゲートに共通に接続され、
IN2はn型MOSFET:N2及びp型MOSFE
T:P2のゲートに共通に接続される。OUTはn型M
OSFET:N2のドレイン及びp型MOSFET:P
1、P2のドレインに共通に接続される。p型MOSF
ET:P1、P2のソースは電源に、n型MOSFE
T:N1のソースはGNDに夫々接続される。
(Fourth Embodiment) FIG. 19 is a circuit diagram showing a NAND gate (two-input) circuit according to a fourth embodiment of the present invention. This NAND gate circuit has
The SFET is configured using a polycrystalline silicon MOSFET. This NAND gate circuit includes two n-type MOSFETs N1 and N2 connected in series with each other and two p-type MOSFETs P1 connected in parallel with each other.
P2. IN1 is commonly connected to the gates of an n-type MOSFET: N1 and a p-type MOSFET: P1,
IN2 is an n-type MOSFET: N2 and p-type MOSFET
T: Commonly connected to the gate of P2. OUT is n-type M
OSFET: drain of N2 and p-type MOSFET: P
1, are commonly connected to the drains of P2. p-type MOSF
ET: The sources of P1 and P2 are the power supply and n-type MOSFET
The sources of T: N1 are respectively connected to GND.

【0053】このNANDゲート回路は、更に、n型M
OSFET:N2及びp型MOSFET:P1、P2の
ドレインとOUTとの間に夫々直列に接続されたn型M
OSFET:N3及びp型MOSFET:P3を有す
る。n型MOSFET:N3及びp型MOSFET:P
3のゲートには電圧バイアス回路が夫々接続される。こ
れ等の追加のn型MOSFET:N3及びp型MOSF
ET:P3は、メインのn型MOSFET:N2及びp
型MOSFET:P1、P2の不良な飽和特性に基因す
る、OUTにおける電圧の変動を抑制するために使用さ
れる。このNANDゲート回路は、論理入力がIN1=
電源レベル且つIN2=電源レベルの時のみOUT=G
NDレベルの論理を出力し、論理入力がこれ以外の時は
OUT=電源レベルの論理を出力する。
This NAND gate circuit further includes an n-type M
OSFET: N2 and p-type MOSFETs: n-type M connected in series between the drains of P1, P2 and OUT, respectively.
It has an OSFET: N3 and a p-type MOSFET: P3. n-type MOSFET: N3 and p-type MOSFET: P
A voltage bias circuit is connected to each of the gates 3. These additional n-type MOSFETs: N3 and p-type MOSFET
ET: P3 is the main n-type MOSFET: N2 and p
Type MOSFET: used to suppress voltage fluctuations at OUT due to poor saturation characteristics of P1, P2. This NAND gate circuit has a logic input IN1 =
OUT = G only when power supply level and IN2 = power supply level
ND level logic is output, and when the logic input is other than this, OUT = power level logic is output.

【0054】次に、図19図示のNANDゲート回路全
体における追加のn型MOSFET:N3及びp型MO
SFET:P3の作用を説明する。IN1が電源レベル
にある状態で、IN2がGNDレベルから電源レベルに
移行する時、N2の電流I1が増加及びp型MOSFE
T:P2の電流I2が減少し、OUT電圧が下降する。
この時、N2のドレイン〜ソース間電圧依存性による電
流能力減少が、N3により軽減され、電流I1の増加が
進み易くなる。また、P1、P2のドレイン〜ソース間
電圧依存性による電流能力増大が、P3により軽減さ
れ、電流I2の減少が進み易くなる。従って、OUT電
圧は下降し易くなる。逆に、IN2が電源レベルからG
NDレベルに移行する時、上記とは逆の過程を経て、O
UT電圧は上昇し易くなる。
Next, additional n-type MOSFETs: N3 and p-type MOs in the entire NAND gate circuit shown in FIG.
The operation of the SFET: P3 will be described. When IN2 shifts from the GND level to the power supply level while IN1 is at the power supply level, the current I1 of N2 increases and the p-type MOSFET increases.
T: The current I2 of P2 decreases, and the OUT voltage decreases.
At this time, the decrease in current capability due to the dependency of N2 on the voltage between the drain and the source is reduced by N3, and the increase in current I1 is facilitated. Further, the increase in current capability due to the dependency of P1 and P2 on the voltage between the drain and the source is reduced by P3, and the reduction of the current I2 is facilitated. Therefore, the OUT voltage tends to decrease. Conversely, IN2 changes from power supply level to G
When transitioning to the ND level, the O
The UT voltage tends to increase.

【0055】図20は各MOSFETとして多結晶シリ
コンMOSFETを使用して図19図示のNANDゲー
ト回路を構成した実施例の特性を示すグラフである。図
20図示の如く、この回路の入出力ゲインは最大8程度
であり、図10に示す入出力ゲイン(最大4)に比べ、
大幅に向上していることが分かる。即ち、飽和特性が不
良な多結晶シリコンMOSFETを使用しても、n型及
びp型MOSFETを夫々直列に追加接続することによ
り、NANDゲート回路全体の入出力ゲインを改善する
ことができる。
FIG. 20 is a graph showing the characteristics of the embodiment in which the NAND gate circuit shown in FIG. 19 is constituted by using a polycrystalline silicon MOSFET as each MOSFET. As shown in FIG. 20, the input / output gain of this circuit is about 8 at the maximum, compared with the input / output gain (4 at the maximum) shown in FIG.
It can be seen that it is greatly improved. That is, even if a polycrystalline silicon MOSFET having a poor saturation characteristic is used, the input / output gain of the entire NAND gate circuit can be improved by additionally connecting the n-type and p-type MOSFETs in series.

【0056】(第5の実施の形態)図21は本発明の第
5の実施の形態に係るNORゲート(2入力)回路を示
す回路図である。このNORゲート回路は、各MOSF
ETとして多結晶シリコンMOSFETを使用して構成
される。このNORゲート回路は、互いに並列に接続さ
れた2つのn型MOSFET:N1、N2と、互いに直
列に接続された2つのp型MOSFET:P1、P2
と、を有する。IN1はn型MOSFET:N1及びp
型MOSFET:P1のゲートに共通に接続される。I
N2はn型MOSFET:N2及びp型MOSFET:
P2のゲートに共通に接続される。OUTはp型MOS
FET:P2のドレイン及びn型MOSFET:N1、
N2のドレインに共通に接続される。p型MOSFE
T:P1のソースは電源に、n型MOSFET:N1、
N2のソースはGNDに夫々接続される。
(Fifth Embodiment) FIG. 21 is a circuit diagram showing a NOR gate (two-input) circuit according to a fifth embodiment of the present invention. This NOR gate circuit is composed of each MOSF
The ET is configured using a polycrystalline silicon MOSFET. This NOR gate circuit includes two n-type MOSFETs: N1 and N2 connected in parallel with each other and two p-type MOSFETs: P1 and P2 connected in series with each other.
And IN1 is an n-type MOSFET: N1 and p
Type MOSFET: commonly connected to the gate of P1. I
N2 is an n-type MOSFET: N2 and a p-type MOSFET:
Commonly connected to the gate of P2. OUT is a p-type MOS
FET: drain of P2 and n-type MOSFET: N1,
Commonly connected to the drain of N2. p-type MOSFE
T: The source of P1 is a power supply, and an n-type MOSFET: N1,
The sources of N2 are each connected to GND.

【0057】このNORゲート回路は、更に、n型MO
SFET:N1、N2及びp型MOSFET:P2のド
レインとOUTとの間に夫々直列に接続されたn型MO
SFET:N3及びp型MOSFET:P3を有する。
n型MOSFET:N3及びp型MOSFET:P3の
ゲートには電圧バイアス回路が夫々接続される。これ等
の追加のn型MOSFET:N3及びp型MOSFE
T:P3は、メインのn型MOSFET:N1、N2及
びp型MOSFET:P2の不良な飽和特性に基因す
る、OUTにおける電圧の変動を抑制するために使用さ
れる。このNORゲート回路は、論理入力がIN1=G
NDレベル且つIN2=GNDレベルの時のみOUT=
電源レベルの論理を出力し、論理入力がこれ以外の時は
OUT=GNDレベルの論理を出力する。
This NOR gate circuit further includes an n-type MO
SFET: N1, N2 and p-type MOSFET: n-type MO connected in series between the drain of P2 and OUT
It has an SFET: N3 and a p-type MOSFET: P3.
Voltage bias circuits are respectively connected to the gates of the n-type MOSFET: N3 and the p-type MOSFET: P3. These additional n-type MOSFETs: N3 and p-type MOSFET
T: P3 is used to suppress voltage fluctuations at OUT due to poor saturation characteristics of the main n-type MOSFETs: N1, N2 and p-type MOSFET: P2. This NOR gate circuit has a logic input IN1 = G
OUT = only when ND level and IN2 = GND level
The logic of the power supply level is output, and when the logic input is other than this, the logic of OUT = GND level is output.

【0058】次に、図21図示のNORゲート回路全体
における追加のn型MOSFET:N3及びp型MOS
FET:P3の作用を説明する。IN1がGNDレベル
にある状態で、IN2がGNDレベルから電源レベルに
移行する時、N2の電流I1が増加及びp型MOSFE
T:P2の電流I2が減少し、OUT電圧が下降する。
この時、N1、N2のドレイン〜ソース間電圧依存性に
よる電流能力減少が、N3により軽減され、電流I1の
増加が進み易くなる。また、P2のドレイン〜ソース間
電圧依存性による電流能力増大が、P3により軽減さ
れ、電流I2の減少が進み易くなる。従って、OUT電
圧は下降し易くなる。逆に、IN2が電源レベルからG
NDレベルに移行する時、上記とは逆の過程を経て、O
UT電圧は上昇し易くなる。
Next, additional n-type MOSFETs: N3 and p-type MOSs in the entire NOR gate circuit shown in FIG.
The operation of the FET: P3 will be described. When IN2 shifts from the GND level to the power supply level while IN1 is at the GND level, the current I1 of N2 increases and the p-type MOSFET
T: The current I2 of P2 decreases, and the OUT voltage decreases.
At this time, the current capability decrease due to the voltage dependence between the drain and the source of N1 and N2 is reduced by N3, and the increase of the current I1 is facilitated. Further, the increase in current capability due to the dependency of P2 on the voltage between the drain and the source is reduced by P3, and the current I2 is more likely to decrease. Therefore, the OUT voltage tends to decrease. Conversely, IN2 changes from power supply level to G
When transitioning to the ND level, the O
The UT voltage tends to increase.

【0059】図22は各MOSFETとして多結晶シリ
コンMOSFETを使用して図21図示のNORゲート
回路を構成した実施例の特性を示すグラフである。図2
2図示の如く、この回路の入出力ゲインは最大8程度で
あり、図12に示す入出力ゲイン(最大4)に比べ、大
幅に向上していることが分かる。即ち、飽和特性が不良
な多結晶シリコンMOSFETを使用しても、n型及び
p型MOSFETを夫々直列に追加接続することによ
り、NORゲート回路全体の入出力ゲインを改善するこ
とができる。
FIG. 22 is a graph showing the characteristics of the embodiment in which the NOR gate circuit shown in FIG. 21 is constituted by using a polycrystalline silicon MOSFET as each MOSFET. FIG.
As shown in FIG. 2, the input / output gain of this circuit is about 8 at the maximum, and it can be seen that it is greatly improved as compared with the input / output gain (4 at the maximum) shown in FIG. That is, even if a polycrystalline silicon MOSFET having poor saturation characteristics is used, the input / output gain of the entire NOR gate circuit can be improved by additionally connecting the n-type and p-type MOSFETs in series.

【0060】なお、上述の各実施の形態において、各F
ETのゲート構造の絶縁膜は酸化膜に限定されるもので
はなく、所謂MIS構造(即ちMISFET)を使用す
ることもできる。
In each of the above embodiments, each F
The insulating film of the gate structure of the ET is not limited to the oxide film, and a so-called MIS structure (that is, MISFET) can be used.

【0061】以上、本発明の好適な実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかか
る構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記
載された技術的思想の範疇において、当業者であれば、
各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それ
ら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属
するものと了解される。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such configurations. Within the scope of the technical idea described in the claims, those skilled in the art
Various changes and modifications can be conceived, and it is understood that these changes and modifications also belong to the technical scope of the present invention.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明によれば、ゲートにバイアス電圧
が印加された多結晶シリコンn型MISFETを、メイ
ンの多結晶シリコンn型MISFETのドレインに直列
に接続することにより、飽和特性の良好なMISFET
を使用した場合のような特性が得られる多結晶シリコン
回路、例えば、コンパレータ回路やCMOSロジックゲ
ート回路を提供することができる。
According to the present invention, a polycrystalline silicon n-type MISFET having a gate to which a bias voltage is applied is connected in series to the drain of a main polycrystalline silicon n-type MISFET. MISFET
Can be provided, such as a comparator circuit and a CMOS logic gate circuit, which can obtain characteristics as in the case of using a semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】多結晶シリコンn型MOSFETの静特性を示
すグラフ。
FIG. 1 is a graph showing static characteristics of a polycrystalline silicon n-type MOSFET.

【図2】多結晶シリコンp型MOSFETの静特性を示
すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing static characteristics of a polycrystalline silicon p-type MOSFET.

【図3】従来のコンパレータ回路(n型MOSFET入
力型)を示す回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional comparator circuit (n-type MOSFET input type).

【図4】各MOSFETとして多結晶シリコンMOSF
ETを使用して図3図示のコンパレータ回路を構成した
試作例の特性を示すグラフ。
FIG. 4 shows a polycrystalline silicon MOSF as each MOSFET.
4 is a graph showing characteristics of a prototype example in which the comparator circuit shown in FIG. 3 is configured using ET.

【図5】従来のコンパレータ回路(p型MOSFET入
力型)を示す回路図。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional comparator circuit (p-type MOSFET input type).

【図6】各MOSFETとして多結晶シリコンMOSF
ETを使用して図5図示のコンパレータ回路を構成した
試作例の特性を示すグラフ。
FIG. 6 shows a polycrystalline silicon MOSF as each MOSFET.
6 is a graph showing characteristics of a prototype example in which the comparator circuit shown in FIG. 5 is configured using ET.

【図7】従来のインバータ回路を示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional inverter circuit.

【図8】各MOSFETとして多結晶シリコンMOSF
ETを使用して図7図示のインバータ回路を構成した試
作例の特性を示すグラフ。
FIG. 8 shows a polycrystalline silicon MOSF as each MOSFET.
8 is a graph showing characteristics of a prototype example in which the inverter circuit shown in FIG. 7 is configured using ET.

【図9】従来のNANDゲート(2入力)回路を示す回
路図。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a conventional NAND gate (two-input) circuit.

【図10】各MOSFETとして多結晶シリコンMOS
FETを使用して図9図示のNANDゲート回路を構成
した試作例の特性を示すグラフ。
FIG. 10 shows a polycrystalline silicon MOS as each MOSFET.
10 is a graph showing characteristics of a prototype example in which the NAND gate circuit shown in FIG. 9 is configured using FETs.

【図11】従来のNORゲート回路(2入力)回路を示
す回路図。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a conventional NOR gate circuit (two-input) circuit.

【図12】各MOSFETとして多結晶シリコンMOS
FETを使用して図11図示のNORゲート回路を構成
した試作例の特性を示すグラフ。
FIG. 12 shows a polycrystalline silicon MOS as each MOSFET.
12 is a graph illustrating characteristics of a prototype example in which the NOR gate circuit illustrated in FIG. 11 is configured using FETs.

【図13】本発明の第1の実施の形態に係るコンパレー
タ回路(n型MOSFET入力型)を示す回路図。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a comparator circuit (n-type MOSFET input type) according to the first embodiment of the present invention.

【図14】各MOSFETとして多結晶シリコンMOS
FETを使用して図13図示のコンパレータ回路を構成
した実施例の特性を示すグラフ。
FIG. 14 shows a polycrystalline silicon MOS as each MOSFET.
14 is a graph showing characteristics of an embodiment in which the comparator circuit shown in FIG. 13 is configured using FETs.

【図15】本発明の第2の実施の形態に係るコンパレー
タ回路(p型MOSFET入力型)を示す回路図。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a comparator circuit (p-type MOSFET input type) according to a second embodiment of the present invention.

【図16】各MOSFETとして多結晶シリコンMOS
FETを使用して図15図示のコンパレータ回路を構成
した実施例の特性を示すグラフ。
FIG. 16 shows a polycrystalline silicon MOS as each MOSFET.
FIG. 16 is a graph showing characteristics of an example in which the comparator circuit shown in FIG. 15 is configured using FETs.

【図17】本発明の第3の実施の形態に係るインバータ
回路を示す回路図。
FIG. 17 is a circuit diagram showing an inverter circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図18】各MOSFETとして多結晶シリコンMOS
FETを使用して図17図示のインバータ回路を構成し
た実施例の特性を示すグラフ。
FIG. 18 shows a polycrystalline silicon MOS as each MOSFET.
FIG. 18 is a graph showing characteristics of an example in which the inverter circuit shown in FIG. 17 is configured using FETs.

【図19】本発明の第4の実施の形態に係るNANDゲ
ート(2入力)回路を示す回路図。
FIG. 19 is a circuit diagram showing a NAND gate (two-input) circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図20】各MOSFETとして多結晶シリコンMOS
FETを使用して図19図示のNANDゲート(2入
力)回路を構成した実施例の特性を示すグラフ。
FIG. 20 shows a polycrystalline silicon MOS as each MOSFET.
FIG. 20 is a graph showing characteristics of the embodiment in which the NAND gate (two-input) circuit shown in FIG. 19 is configured using FETs.

【図21】本発明の第5の実施の形態に係るNORゲー
ト(2入力)回路を示す回路図。
FIG. 21 is a circuit diagram showing a NOR gate (two-input) circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

【図22】各MOSFETとして多結晶シリコンMOS
FETを使用して図21図示のNORゲート(2入力)
回路を構成した実施例の特性を示すグラフ。
FIG. 22 shows a polycrystalline silicon MOS as each MOSFET.
Using a FET, the NOR gate shown in FIG. 21 (two inputs)
4 is a graph illustrating characteristics of an example in which a circuit is configured.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

N1〜N7…n型MOSFET P1〜P4…p型MOSFET Vbias1〜Vbias1…バイアス電源 I1〜I6…電流 N1 to N7 n-type MOSFETs P1 to P4 p-type MOSFETs Vbias1 to Vbias1 Bias power supply I1 to I6 Current

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // H03F 3/16 H03K 19/094 A (72)発明者 中川 明夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 5F048 AB04 AB10 AC04 BC16 5F110 AA30 BB04 BB20 DD05 DD13 GG02 GG13 5J039 DA09 DC02 KK17 KK18 5J056 AA00 BB21 BB59 CC00 CC02 CC09 DD13 DD28 EE11 EE12 FF09 HH00 KK03 5J092 AA01 AA12 CA11 FA20 HA10 HA17 KA06 KA09 KA12 MA21 TA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // H03F 3/16 H03K 19/094 A (72) Inventor Akio Nakagawa Toshiba Komukai, Saiwai-ku, Kawasaki-shi No. 1 Town Toshiba R & D Center F-term (reference) AA12 CA11 FA20 HA10 HA17 KA06 KA09 KA12 MA21 TA02

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】信号伝達ラインのノードと低電位源との間
に接続された、多結晶シリコン層を活性領域とするn型
の第1MISFETと、 前記ノードと前記第1MISFETとの間に接続され
た、多結晶シリコン層を活性領域とするn型の第2MI
SFETと、 前記第2MISFETのゲートにバイアス電圧を印加す
るための手段と、を具備し、前記第1MISFETの不
良な飽和特性に基因する前記ノードにおける電圧の変動
を前記第2MISFETにより抑制することを特徴とす
る多結晶シリコン回路。
1. An n-type first MISFET having a polycrystalline silicon layer as an active region, connected between a node of a signal transmission line and a low potential source, and connected between the node and the first MISFET. In addition, an n-type second MI using the polycrystalline silicon layer as an active region
An SFET; and means for applying a bias voltage to the gate of the second MISFET, wherein the second MISFET suppresses voltage fluctuations at the node due to poor saturation characteristics of the first MISFET. Polycrystalline silicon circuit.
【請求項2】前記第1MISFETのゲートにバイアス
電圧を印加するための手段を更に具備し、電流源回路を
構成することを特徴とする請求項1に記載の多結晶シリ
コン回路。
2. The polycrystalline silicon circuit according to claim 1, further comprising means for applying a bias voltage to the gate of said first MISFET, to constitute a current source circuit.
【請求項3】前記第1MISFETと並列に前記低電位
源に接続された、多結晶シリコン層を活性領域とするn
型の第3MISFETと、 前記第3MISFETのドレインに直列に接続された、
多結晶シリコン層を活性領域とするn型の第4MISF
ETと、 前記第1及び第3MISFETのゲートへ夫々差動信号
を入力するための第1及び第2入力手段と、 前記第4MISFETのゲートにバイアス電圧を印加す
るための手段と、を更に具備し、差動増幅器を構成する
ことを特徴とする請求項1に記載の多結晶シリコン回
路。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a polycrystalline silicon layer connected to said low potential source in parallel with said first MISFET is used as an active region.
A third MISFET of the type, and connected in series to the drain of the third MISFET;
N-type fourth MISF having a polycrystalline silicon layer as an active region
ET; first and second input means for inputting a differential signal to the gates of the first and third MISFETs, respectively; and means for applying a bias voltage to the gate of the fourth MISFET. 2. The polycrystalline silicon circuit according to claim 1, wherein said polycrystalline silicon circuit constitutes a differential amplifier.
【請求項4】前記第1MISFETと並列に前記低電位
源に接続された、多結晶シリコン層を活性領域とするn
型の第3MISFETと、 前記第3MISFETのドレインに直列に接続された、
多結晶シリコン層を活性領域とするn型の第4MISF
ETと、 前記第1MISFETのゲートを前記第3MISFET
のゲート及びドレインに接続するための手段と、 前記第4MISFETのゲートにバイアス電圧を印加す
るための手段と、を更に具備し、差動増幅器のカレント
ミラー回路を構成することを特徴とする請求項1に記載
の多結晶シリコン回路。
4. A polycrystalline silicon layer connected to the low potential source in parallel with the first MISFET and having a polycrystalline silicon layer as an active region.
A third MISFET of the type, and connected in series to the drain of the third MISFET;
N-type fourth MISF having a polycrystalline silicon layer as an active region
ET, and the gate of the first MISFET is connected to the third MISFET.
And a means for applying a bias voltage to the gate of the fourth MISFET, and a current mirror circuit of the differential amplifier. 2. The polycrystalline silicon circuit according to 1.
【請求項5】前記ノードと高電位源との間に接続され
た、多結晶シリコン層を活性領域とするp型の第3MI
SFETと、 前記第1及び第3MISFETのゲートに論理信号を入
力するための入力手段と、を更に具備し、前記ノードか
ら論理信号が出力されるCMOSロジックゲート回路を
構成することを特徴とする請求項1に記載の多結晶シリ
コン回路。
5. A p-type third MI connected between the node and a high potential source and having a polycrystalline silicon layer as an active region.
An SFET; and input means for inputting a logic signal to the gates of the first and third MISFETs, wherein a CMOS logic gate circuit that outputs a logic signal from the node is configured. Item 2. The polycrystalline silicon circuit according to Item 1.
【請求項6】前記ノードと前記第3MISFETとの間
に接続された、多結晶シリコン層を活性領域とするp型
の第4MISFETと、 前記第4MISFETのゲートにバイアス電圧を印加す
るための手段と、を更に具備し、前記第3MISFET
の不良な飽和特性に基因する前記ノードにおける電圧の
変動を前記第4MISFETにより抑制することを特徴
とする請求項5に記載の多結晶シリコン回路。
6. A p-type fourth MISFET having a polycrystalline silicon layer as an active region, connected between the node and the third MISFET, and means for applying a bias voltage to a gate of the fourth MISFET. And the third MISFET.
6. The polycrystalline silicon circuit according to claim 5, wherein the fourth MISFET suppresses a voltage change at the node due to a poor saturation characteristic of the polycrystalline silicon.
【請求項7】前記ノードと高電位源との間に接続され
た、多結晶シリコン層を活性領域とするp型の主MIS
FETと、 前記ノードと前記主MISFETとの間に接続された、
多結晶シリコン層を活性領域とするp型の副MISFE
Tと、 前記副MISFETのゲートにバイアス電圧を印加する
ための手段と、を更に具備し、前記主MISFETの不
良な飽和特性に基因する前記ノードにおける電圧の変動
を前記副MISFETにより抑制することを特徴とする
請求項1乃至6のいずれかに記載の多結晶シリコン回
路。
7. A p-type main MIS connected between said node and a high-potential source and having a polycrystalline silicon layer as an active region.
FET, connected between the node and the main MISFET;
P-type sub-MISFE having polycrystalline silicon layer as active region
T; and means for applying a bias voltage to the gate of the sub MISFET, wherein the sub MISFET suppresses voltage fluctuations at the node due to poor saturation characteristics of the main MISFET. The polycrystalline silicon circuit according to any one of claims 1 to 6, wherein:
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