JPH0536285A - 半導体記憶回路 - Google Patents

半導体記憶回路

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JPH0536285A
JPH0536285A JP3210109A JP21010991A JPH0536285A JP H0536285 A JPH0536285 A JP H0536285A JP 3210109 A JP3210109 A JP 3210109A JP 21010991 A JP21010991 A JP 21010991A JP H0536285 A JPH0536285 A JP H0536285A
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JP
Japan
Prior art keywords
npn
bipolar transistor
circuit
transistor
semiconductor memory
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JP3210109A
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English (en)
Inventor
Hisamitsu Kimoto
寿光 木本
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NEC Corp
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NEC Corp
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  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体記憶回路において、メモリセルに読み
書き動作を連続して行う際のアクセス時間を短縮する。 【構成】 BiCMOS論理回路12の入力端子12A
がハイレベルとなると、BiCMOS論理回路12内部
のNPNトランジスタ122はオンとなり、コレクタ電
圧が低下する。エミッタ・コレクタ間電圧が0.7V以
下となると、NPNトランジスタ122のスイッチング
時間が長くなる。一方、NチャンネルFET101も同
時にオンとなるため、BiCMOS論理回路12のスイ
ッチング時間の遅れを補うことができる。よって、Pチ
ャンネルFET13、14よりなるプリチャージ回路の
動作時間もまた短縮される。このため、メモリセル11
に対して、連続したアクセスが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体記憶回路を図面を参照しな
がら説明する。
【0003】図3は、従来の半導体記憶回路を示す概略
回路図である。従来の半導体記憶回路は、メモリセル1
1と、BiCMOS論理回路12と、Pチャンネル電界
効果型トランジスタ(以下、PチャンネルFETとい
う)13〜16と、正論理デジット線17と、負論理デ
ジット線18と、書き込み回路19と、信号線33と、
を有して構成されていた。
【0004】メモリセル11は、Nチャンネル電界効果
型トランジスタ(以下、NチャンネルFETという。)
111〜114と抵抗115、116と、を備えたスタ
ティック型メモリセルを構成している。NチャンンルF
ET113、114はトランスファゲートを構成してお
り、このNチャンネルFET113、114を介して、
データがNチャンネルFET111、112よりなるイ
ンバータに入力される。したがって、メモリセル11に
対して、データの読み書きが行われる。
【0005】BiCMOS論理回路12は、出力用トラ
ンジスタとしてNPN型バイポーラトランジスタ(以
下、NPNトランジスタという。)121、122を有
するインバータを構成している。NPNトランジスタ1
21のコレクタは電源Vccに接続され、NPNトラン
ジスタ121のエミッタはNPNトランジスタのコレク
タに接続されている。さらに、NPNトランジスタ12
2のエミッタは、前記電源Vccの電圧より低い電源V
eeに接続されている。入力端子12Aがハイレベルと
なると、NPNトランジスタ121のベースはロウレベ
ルとなり、NPNトランジスタ122のベースはハイレ
ベルとなる。よって、NPNトランジスタ121はオフ
に、NPN122はオンになり、出力端子12Bはロウ
レベルとなる。逆に、入力端子12Aガロウレベルとな
ると、出力端子はハイレベルとなる。この出力端子12
Bは信号線33を介してPチャンネルFET13、14
のゲートに接続されている。
【0006】PチャンネルFET13、14はプリチャ
ージ用トランジスタである。一方、BiCMOS論理回
路12の出力端子12Bは、メモリセル11にデータが
読み書きされる場合を除き、通常ロウレベルに保たれて
いる。このため、PチャンネルFET13、14のそれ
ぞれのゲートがロウレベルの場合には、PチャンネルF
ET13、14はオンとなり、正論理デジット線17、
及び、負論理デジット線18の電圧は電源Vccに略等
しくなる。よって、メモリセル11の2個のデータ入出
力端子は共にハイレベルとなり、メモリセル11に書き
込まれたデータの破壊が防止される。
【0007】メモリセル11にデータを書き込む場合に
は、BiCMOS論理回路12の出力端子12Bをハイ
レベルとする。すると、出力端子12Bはハイレベルと
なり、PチャンネルFET13、14はオフとなる。次
に、書き込み回路19を介して、正論理デジット線1
7、負論理デジット線18にそれぞれ相補データが出力
され、メモリセル11にデータが書き込まれる。メモリ
セル11にデータが書き込まれるとBiCMOS論理回
路12の出力端子12Bはロウレベルに戻り、Pチャン
ネルFET13、14は再びオンとなる。
【0008】なお、PチャンネルFET15、16はプ
ルアップ用トランジスタであり、メモリセル11にデー
タを書き込む場合にデジット線17、18がともにロウ
レベルになるのを防止する働きをなしている。Pチャン
ネルFET15、16のトランジスタサイズはPチャン
ネルFET13、14のトランジスタサイズに比べ、約
1/5の大きさである。このため、PチャンネルFET
15、16は常時オンであるが、PチャンネルFET1
5、16のソース・ドレイン間のインピーダンスは比較
的に高いため書き込み時のデジット線17、18のレベ
ルを乱すことはない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体記憶回路は、BiCMOS論理回路12のNPN
トランジスタ122のコレクタ・エミッタ間の電圧が、
ベース・エミッタ間の順方向電圧(約0.7V)よりも
低くなると、NPNトランジスタ122はオフに近い状
態になる。このため、NPNトランジスタ122がオフ
からオンに変化する場合のスイッチング時間が長くなる
ことがある。
【0010】図4は従来の半導体記憶回路に係るBiC
MOS論理回路12の出力電圧をあらわすグラフであ
る。図4の横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。図4
の線40はNPNトランジスタ122のベースに印加さ
れた信号をあらわす。線40AはNPNトランジスタ1
22のコレクタにおける信号をあらわし、線40Bは信
号線33Bにおける信号をあらわす。線40A、40B
に示されるように、出力電圧が低くなるにしたがい、電
圧が降下するのに長時間を要する。
【0011】BiCMOS論理回路12の出力端子12
Bが、ハイレベルからロウレベルに変化時間が長くなる
と、デジット線17、18がロウレベルからハイレベル
になるまでの時間もまた長くなる。したがって、メモリ
セルに読み書き動作を連続して行う際に、アクセス時間
が長くなるという問題があった。
【0012】
【発明の目的】そこで、本発明は、半導体記憶回路にお
いて、メモリセルに読み書き動作を連続して行う際のア
クセス時間を短縮することをその目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係る半導体記憶回路は、データ入出力端子を備えた少な
くとも1個のメモリセルと、前記メモリセルのデータ入
出力端子に接続された少なくとも一本のデジット線と、
出力端子、少なくとも1個の入力端子、第1のNPN型
バイポーラトランジスタ、第2のNPN型バイポーラト
ランジスタを備え、第1のNPN型バイポーラトランジ
スタのコレクタは第1電源に接続され、第1のNPN型
バイポーラトランジスタのエミッタは第2のNPN型バ
イポーラトランジスタのコレクタに接続され、第2のN
PN型バイポーラトランジスタのエミッタは第2電源に
接続され、第1のNPN型バイポーラトランジスタのエ
ミッタを前記出力端子とし、第1のNPN型バイポーラ
トランジスタと第2のNPN型バイポーラトランジスタ
とが相補的にオン、オフするBiCMOS論理回路と、
ドレインは第1電源に接続され、ソースは前記デジット
線に接続され、ゲートは前記BiCMOS論理回路の出
力端子に接続されたPチャンネル電界効果型トランジス
タと、を備えた半導体記憶回路において、ゲートは前記
BiCMOS論理回路の入力端子に接続され、ドレイン
は前記BiCMOS回路の出力端子に接続され、ソース
は前記第2電源に接続された少なくとも1個のNチャン
ネル電界効果型トランジスタと、を有することを特徴と
する。
【0014】
【作用】請求項1記載の発明に係る半導体記憶回路は、
BiCMOS論理回路の入力端子に信号が入力される
と、第1のNPN型バイポーラトランジスタのベースと
第2のNPN型バイポーラトランジスタのベースとにそ
れぞれ相補信号が入力される。よって、第1、第2のN
PN型バイポーラトランジスタは、相補的にオン、また
は、オフとなる。
【0015】第1のNPN型バイポーラトランジスタの
ベースがロウレベルとなると、第1のNPN型バイポー
ラトランジスタはオフとなる。一方、第2のNPN型バ
イポーラトランジスタのベースがハイレベルとなると、
第2のNPN型バイポーラトランジスタのコレクタ電圧
が低下する。第2のNPN型バイポーラトランジスタの
コレクタ・エミッタ間電圧が約0.7V以下となると、
該トランジスタのスイッチング時間が長くなる。このと
き、BiCMOS論理回路の入力端子に接続されたNチ
ャンネル電界効果型トランジスタはオンとなり、前記B
iCMOS論理回路の出力端子の電圧は第2電源の電圧
に略等しくなる。逆に、BiCMOS論理回路の入力端
子がロウレベルとなると、前記Nチャンネル電界効果型
トランジスタはオフとなる。
【0016】BiCMOS論理回路の出力端子から出力
された信号はPチャンネル電界効果型トランジスタのゲ
ートに入力される。メモリセルにデータの読み書きを行
わない場合にはPチャンネル電界効果型トランジスタの
ゲートにはロウレベルの信号が印加される。すると、P
チャンネル電界効果型トランジスタはオンとなり、デジ
ット線の電圧は第1の電源電圧に略等しくなる。一方、
メモリセルに対してデータの読み書きを行う場合には、
Pチャンネル電界効果型トランジスタのゲートにハイレ
ベルの信号が印加され、Pチャンネル電界効果型トラン
ジスタはオフとなる。すると、デジット線を介してメモ
リセルにデータの読み書きが行われる。
【0017】BiCMOS論理回路の第2のNPN型バ
イポーラトランジスタがオンする際のスイッチング時間
が短縮されるので、Pチャンネル電界効果型トランジス
タに印加される信号がハイレベルからロウレベルになる
までの時間も短縮される。よって、デジット線の電圧が
第1の電源電圧に等しくなるまでの時間もまた短縮され
ることより、メモリセルをアクセスするのに要する時間
が短縮される。
【0018】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。
【0019】図1は本発明の痔1実施例に係る半導体記
憶回路の概略回路図である。この半導体記憶回路はメモ
リセル11と、PチャンネルFET13〜16と、正論
理デジット線17と、負論理ッデジット線18と、書き
込み回路19と、ワード線20と、BiCMOS論理回
路12と、NチャンネルFET101とを有して構成さ
れている。なお、図示されていないが、メモリセル11
はM×Nのアレイ状に配列されており、M本の正論理デ
ジット線17と、M本の負論理デジット線18と、N本
のワード線20とをが配設されている。
【0020】メモリセル11は、前記従来の半導体記憶
回路に係るメモリセル11と同様に構成されており、ワ
ード線20がハイレベルとなるとNチャンネルFET1
13、114はONになり、正論理デジット線17、負
論理デジット線18を介して書き込み回路19からデー
タの読み書きが行われる。ワード線20がロウレベルと
なると、NチャンンルFET113、114はOFFと
なり、データはメモリセル11にて保持され続ける。
【0021】BiCMOS論理回路12は、前記従来の
半導体記憶回路に係るBiCMOS論理回路12と同様
に構成されたインバータである。すなわち、出力用トラ
ンジスタとしてNPNトランジスタ121、122を有
しており、NPNトランジスタ121のコレクタは電源
Vccに接続され、NPNトランジスタ121のエミッ
タはNPNトランジスタのコレクタに接続されている。
さらに、NPNトランジスタ122のエミッタは、前記
電源Vccより電圧の低い電源Veeに接続されてい
る。入力端子12Aがハイレベルとなると、NPNトラ
ンジスタ121のベースはロウレベルとなり、NPNト
ランジスタ122のベースはハイレベルとなる。よっ
て、NPNトランジスタ121はオフに、NPNトラン
ジスタ122はオンになり、出力端子12Bはロウレベ
ルとなる。逆に、入力端子12Aがロウレベルとなる
と、出力端子12Bはハイレベルとなる。
【0022】NチャンネルFET101のゲートはBi
CMOS論理回路12の入力端子12Aに接続され、ド
レインはBiCMOS論理回路12の出力端子12Bに
接続され、さらに、ソースは電源Veeに接続されてい
る。BiCMOS論理回路12の入力端子12Aがロウ
レベルの場合には、NチャンネルFET101はオフと
なり、出力端子12Bはハイレベルとなる。
【0023】一方、入力端子12Aがロウレベルからハ
イレベルとなると、BiCMOS論理回路12内部のN
PNトランジスタ122がオンとなる。この場合、前述
したように、NPNトランジスタ122のコレクタ・エ
ミッタ間電圧が約0.7V以下になると、NPNトラン
ジスタ122のスイッチング時間が長くなることがあ
る。一方、NチャンネルFET101も同時にオンとな
るため、出力端子12Bはロウレベルとなる。Nチャン
ネル型FET101は、ドレイン・ソース間電圧が0.
7V以下となっても、著しくスイッチング速度が低下す
ることはない。よって、NPNトランジスタ122のス
イッチング時間の遅れを、NチャンネルFET101に
て補うことができる。
【0024】PチャンネルFET13、14はプリチャ
ージ用のトランジスタである。BiCMOS論理回路1
2の出力端子12Bは、メモリセル11にデータを読み
書きする場合を除き、通常ロウレベルに保たれている。
PチャンネルFET13、14のそれぞれのゲートがロ
ウレベルの場合には、PチャンネルFET13、14は
オンとなり、正論理デジット線17、及び、負論理デジ
ット線18の電圧は電源Vccに略等しくなる。よっ
て、メモリセル11の2個の入出力端子はハイレベルと
なり、メモリセル11のデータの破壊が防止される。
【0025】メモリセル11にデータを書き込む場合に
は、BiCMOS論理回路12の出力端子12Bをハイ
レベルとする。すると、PチャンネルFET13、14
はオフとなる。次に、書き込み回路19を介して、正論
理デジット線17、負論理デジット線18にそれぞれ相
補データが出力され、メモリセル11にデータが書き込
まれる。メモリセル11にデータが書き込まれると、B
iCMOS論理回路12の出力端子12Bはロウレベル
に戻り、PチャンネルFET13、14は再びオンとな
る。メモリセル11からデータを読み出す場合にもPチ
ャンネルFET13、14はオンとなり、読み出し動作
が終了するとオフとなる。
【0026】なお、PチャンネルFET15、16はプ
ルアップ用トランジスタであり、メモリセル11にデー
タを書き込む場合にデジット線17、18がともにロウ
レベルになるのを防止する働きをなしている。Pチャン
ネルFET15、16のトランジスタサイズはPチャン
ネルFET13、14のトランジスタサイズに比べ、約
1/5の大きさである。このため、PチャンネルFET
15、16は常時オンであるが、PチャンネルFETの
ソース・ドレイン間のインピーダンスは比較的に高いた
め書き込み時のデジット線17、18のレベルを乱すこ
とはない。
【0027】本実施例に係る半導体記憶回路において
は、BiCMOS論理回路12の出力端子12Bがハイ
レベルからロウレベルに変化する際のスイッチング時間
は、従来の半導体記憶回路におけるスイッチング時間と
比較して約20%短縮されている。よって、Pチャンネ
ルFET13、14がオンからオフになるまでの時間も
短縮されるため、メモリセルにデータを読み書きした直
後に、再度、読み書きする際のアクセス時間を短縮する
ことができる。
【0028】図2は本発明の第2実施例に係る半導体記
憶回路の概略回路図である。
【0029】本実施例に係る半導体記憶回路は前記第1
実施例に係る半導体記憶回路のBiCMOS論理回路1
2、NチャンネルFET101のかわりに、BiCMO
S論理回路22と,NチャンネルFET102、103
とを有している。BiCMOS論理回路22はNORゲ
ートを構成しており、入力端子22A、22Bと出力端
子22Cとを備えている。NチャンネルFET102の
ゲート、ドレイン、ソースはそれぞれ、入力端子22
B、出力端子22C、電源Veeに接続されている。N
チャンネルFET103のゲート、ドレイン、ソースは
それぞれ、入力端子22A、出力端子22C、電源Ve
eに接続されている。
【0030】本第2実施例に係る半導体記憶回路の動作
は、前記第1実施例に係る半導体記憶回路の動作と同様
であるため説明を省略する。
【0031】図5は、第1、および、第2実施例の半導
体記憶回路に係るBiCMOS論理回路12、22の出
力電圧をあらわすグラフである。図5の横軸は時間を示
し、縦軸は電圧を示す。図5の線50は、BiCMOS
論理回路12、22のNPNトランジスタ122のベー
スに印加された信号をあらわす。線50AはNPNトラ
ンジスタ122のコレクタにおける信号をあらわし、線
50Bは信号線33Bにおける電圧をあらわす。
【0032】図4において示される従来の半導体記憶回
路に係るNPNトランジスタ122のコレクタ電圧を示
す線40A、信号線33Bにおける電圧を示す線40B
に比べ、トランジスタサイズが同一であれば、第1実施
例におけるスイッチング時間は約20%短縮される。
【0033】なお、図4、図5において、線40B、5
0Bに示されるスイッチング時間は、線40A、50A
に示されるスイッチング時間に比べて長くなっている。
これは、信号線33の配線抵抗と、PチャンネルFET
13、14のゲートの容量性負荷によるものである。
【0034】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、半導体記憶回路において、メモリセルに読み書き動
作を連続して行う際のアクセス時間を短縮することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る半導体記憶回路の概
略回路図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る半導体記憶回路の概
略回路図である。
【図3】従来の半導体記憶回路に係る概略回路図であ
る。
【図4】従来の半導体記憶回路に係るBiCMOS論理
回路の出力電圧をあらわすグラフ。
【図5】本発明の第1、および、第2実施例の半導体記
憶回路に係るBiCMOS論理回路の出力電圧をあらわ
すグラフである。
【符号の説明】
11 メモリセル 12 BiCMOS論理回路 13 PチャンネルFET(Pチャンネル電界効果型ト
ランジスタ) 14 PチャンネルFET(Pチャンネル電界効果型ト
ランジスタ) 17 正論理デジット線(デジット線) 18 負論理デジット線(デジット線) 101〜103 NチャンネルFET(Nチャンネル電
界効果型トランジスタ) 121 NPNトランジスタ(NPN型バイポーラトラ
ンジスタ) 122 NPNトランジスタ(NPN型バイポーラトラ
ンジスタ)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 データ入出力端子を備えた少なくとも1
    個のメモリセルと、前記メモリセルのデータ入出力端子
    に接続された少なくとも一本のデジット線と、 出力端子、少なくとも1個の入力端子、第1のNPN型
    バイポーラトランジスタ、第2のNPN型バイポーラト
    ランジスタを備え、第1のNPN型バイポーラトランジ
    スタのコレクタは第1電源に接続され、第1のNPN型
    バイポーラトランジスタのエミッタは第2のNPN型バ
    イポーラトランジスタのコレクタに接続され、第2のN
    PN型バイポーラトランジスタのエミッタは第2電源に
    接続され、第1のNPN型バイポーラトランジスタのエ
    ミッタを前記出力端子とし、第1のNPN型バイポーラ
    トランジスタと第2のNPN型バイポーラトランジスタ
    とが相補的にオン、オフするBiCMOS論理回路と、 ドレインは第1電源に接続され、ソースは前記デジット
    線に接続され、ゲートは前記BiCMOS論理回路の出
    力端子に接続されたPチャンネル電界効果型トランジス
    タと、を備えた半導体記憶回路において、 ゲートは前記BiCMOS論理回路の入力端子に接続さ
    れ、ドレインは前記BiCMOS回路の出力端子に接続
    され、ソースは前記第2電源に接続された少なくとも1
    個のNチャンネル電界効果型トランジスタと、を有する
    ことを特徴とした半導体記憶回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6092354A (en) * 1997-09-04 2000-07-25 Nippon Seiki Co., Ltd. Device for forming perforation for separation
KR20170003202U (ko) 2016-03-05 2017-09-13 이민규 캔 트레이.
CN107408409A (zh) * 2015-06-05 2017-11-28 思科技术公司 低功率、面向行的存储器写辅助电路

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