JPH0575040A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH0575040A
JPH0575040A JP3234752A JP23475291A JPH0575040A JP H0575040 A JPH0575040 A JP H0575040A JP 3234752 A JP3234752 A JP 3234752A JP 23475291 A JP23475291 A JP 23475291A JP H0575040 A JPH0575040 A JP H0575040A
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JP
Japan
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effect transistor
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semiconductor field
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Haruo Shimizu
治夫 清水
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】後段回路との電圧を調整するための出力回路を
有する半導体集積回路装置に関し、入出力部分の消費電
力の低減、遅延防止を図ることを目的とする。 【構成】デプレッション型化合物半導体電界効果トラン
ジスタ4のゲートをインバータ7の出力部に接続し、ソ
ースを最終出力端S1 に接続してソースホロワの出力ト
ランジスタT1 とするとともに、エンハンスメント型化
合物半導体電界効果トランジスタ6のソースとドレイン
を短絡して保護ダイオードD1 とした第1の出力回路2
aと、エンハンスメント型化合物半導体電界効果トラン
ジスタ6のゲートをインバータ7の出力部に接続し、ソ
ースを最終出力端S2 に接続してソースホロワの出力ト
ランジスタT2 とするとともに、デプレッション型化合
物半導体電界効果トランジスタ4のソースとドレインを
短絡して保護ダイオードD2 とした出力回路2bとを含
み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、より詳しくは、後段回路との電圧を調整するため
の出力回路を有する半導体集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】低消費電力で高速動作が可能なGaAs素子
を使用した半導体集積回路が多く用いられるようにな
り、図4(a) に示すように、出力回路41の出力側にE
CLシリコン半導体集積回路43を接続することが行わ
れている。
【0003】このため、GaAs半導体集積回路41の出力
回路44は、図4(b) に示すようにECLレベルコンパ
チブル(emitter coupled logic interface level comp
atible) の出力電圧レベルをもった構成になされてい
る。
【0004】その出力回路44は、ソース・ゲートを短
絡したデプレッション型GaAsFET45とエンハンスメ
ント型GaAsFET46とを直列に接続してなるインバー
タ47と、エンハンスメント型GaAsFETよりなる出力
トランジスタ48と、デプレッション型GaAsFETのソ
ースとドレインを短絡したショットキー接合保護ダイオ
ード49により構成されている。
【0005】また、出力トランジスタ48のゲートはイ
ンバータ47の出力部に接続される一方、そのソースに
繋がる外部の終端抵抗50の他端には例えば−2Vの終
端電圧が印加されており、出力トランジスタ48のソー
スと終端抵抗50の間にある出力端子51から次段のE
CLシリコン半導体集積回路43に信号を出力するよう
になっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した出
力回路44を、図4(a) に示すように他のGaAs半導体集
積回路42の内部ゲート42aに接続する場合がある
が、内部ゲート42aの電圧レベルはECLレベルコン
パチブル電圧よりも+側にずれている。
【0007】このため、図4(a) に示すように内部ゲー
ト42aの前段に入力バッファ回路42bを介在させて
入力電圧を調整してもよいが、入力バッファ回路42b
により消費電力が増加し、しかも動作時間に遅延が生じ
るといった問題がある。
【0008】これに対して、終端抵抗50に印加する終
端電圧をGaAs素子に用いられる電源電圧−1.2V程度
の大きな値にすることも考えられる。これによれば出力
回路44の出力パルス信号の低レベルは上昇するが、そ
の高レベルは、出力トランジスタ48となるエンハンス
メント型GaAsFETの特性により低下してしまい、現実
的でない。
【0009】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、入出力部分の消費電力の低減、遅延防止
が図れる半導体集積回路装置を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図1、
2に例示するように、第1のデプレッション型化合物半
導体電界効果トランジスタ3と第1のエンハンスメント
型化合物半導体電界効果トランジスタ5を直列接続して
なるインバータ7と、第2のデプレッション型化合物半
導体電界効果トランジスタ4と、第2のエンハンスメン
ト型化合物半導体電界効果トランジスタ6により構成さ
れる出力回路を複数有する半導体装置において、前記第
2のデプレッション型化合物半導体電界効果トランジス
タ4のゲートを前記インバータ7の出力部に接続し、ソ
ースを最終出力端S1 に接続してソースホロワの出力ト
ランジスタT1 とするとともに、前記第2のエンハンス
メント型化合物半導体電界効果トランジスタ6のソース
とドレインを短絡して保護ダイオードD1 とした第1の
出力回路2aと、前記第2のエンハンスメント型化合物
半導体電界効果トランジスタ6のゲートを前記インバー
タ7の出力部に接続し、ソースを最終出力端S2 に接続
してソースホロワの出力トランジスタT2 とするととも
に、前記第2のデプレッション型化合物半導体電界効果
トランジスタ4のソースとドレインを短絡して保護ダイ
オードD2 とした第2の出力回路2bとを有することを
特徴とする半導体集積回路装置によって達成する。
【0011】
【作 用】本発明によれば、出力回路2a,2bに含ま
れるデプレッション型化合物半導体電界効果トランジス
タ4とエンハンスメント型化合物半導体電界効果トラン
ジスタ6の配線接続を変えて、いずれか一方をソースホ
ロワの出力トランジスタTに用い、他方を保護ダイオー
ドDに用いている。
【0012】この場合、同じゲート電圧が各出力トラン
ジスタT1 ,T2 に印加されても、ソース・ドレイン電
流は、デプレッション型のものの方がエンハンスメント
型のものよりも大きくなる。
【0013】このため、出力トランジスタT1 ,T2
ON時には、そのソースに直列に接続される外部の終端
抵抗にかかる出力電圧はデプレッション型のものの方が
高くなり、出力回路2aの出力信号の高レベルの電圧を
部品を変更せずに上昇させることが可能になるので、配
線接続を変えるだけで出力電圧の異なる2種の回路が構
成される。また、出力信号の低レベルの電圧を上げる場
合には、出力トランジスタのソース側の終端電圧を大き
くすればよい。
【0014】したがって、電源電圧の異なる2種の次段
回路とインターフェースでき、次段の半導体集積回路の
入力バッファ回路が不要となり、入力バッファ回路に起
因する消費電力の低減や遅延時間の削減が図れる。
【0015】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。図1は、本発明の一実施例装置の接続状
態を示す概要構成図、図2は、本発明の一実施例装置の
出力回路である。
【0016】図において符号1は、出力段に複数の出力
回路2a,2bを有するGaAs半導体集積回路で、その出
力回路2a,2bは図2(a),(b) に示すように2つのデ
プレッション型GaAsFET3,4と2つのエンハンスメ
ント型GaAsFET5,6を有し、その最終出力端S1
2 には終端抵抗Rが接続されている。
【0017】第1のデプレッション型FET3のドレイ
ンは接地(GND)され、そのゲートとソースは第1のエン
ハンスメント型GaAsFET5のドレインに接続され、こ
れらによりインバータ7が構成されており、エンハンス
メント型GaAsFET5のゲートがその入力部となり、ド
レインが出力部を担うことになる。また、そのエンハン
スメント型GaAsFET5のドレインには低い電圧、例え
ば−2Vが印加され、これによりインバータ7の出力電
圧の高レベルが設定される。
【0018】また、第2のデプレッション型GaAsFET
4、第2のエンハンスメント型GaAsFET6の配線接続
は、出力回路2a,2bの出力端に接続される回路がGa
As論理ゲート回路10の場合と、ECL回路11の場合
とで異なる。
【0019】まず、GaAs論理回路10に接続される第1
の出力回路2aは、図2(a) に示すようにデプレッショ
ン型GaAsFET4がソースホロワ出力トランジスタT1
として使用されている。そのゲートはインバータ7の出
力部に接続され、ドレインは接地され、さらに、ソース
は、出力回路2aの最終出力端S1 に接続され、そこに
繋がる終端抵抗Rの他端には低い終端電圧、例えばGaAs
論理ゲート10用の電源電圧−1.2Vが印加される。
【0020】また、残りのエンハンスメント型GaAsFE
T6は、そのソースとドレインが接地され、ゲートが最
終出力端S1 に接続されており、これによりショットキ
ー接合の保護ダイオードD1 が構成される。
【0021】これに対して、ECL回路11に接続され
る第2の出力回路2bは従来の回路と同様な構成とな
り、図2(b) に示すように、エンハンスメント型GaAsF
ET6が出力トランジスタT2 として使用され、デプレ
ッション型GaAsFET4が保護ダイオードD2 として用
いられる。
【0022】そして、そのエンハンスメント型GaAsFE
T6においては、ゲートがインバータ7の出力部に、ソ
ースが最終出力端S2 にそれぞれ接続され、また、ドレ
インは接地されており、これによりソースホロワの出力
トランジスタT2 が構成される。この場合の出力トラン
ジスタT2 のソースに一端を接続する外部の終端抵抗R
の他端には、高い電圧、例えばECL回路11用の電源
電圧−2Vが印加される。
【0023】また、デプレッション型GaAsFET4にお
いては、そのソースとドレインが接地される一方、ゲー
トが最終出力端S2 に接続されており、これによりショ
ットキー接合型の保護ダイオードD2 が構成される。
【0024】次に、上記した実施例の動作について説明
する。上述した2種の出力回路2a,2bにおいて、イ
ンバータ7に低レベル(Lレベル)の電圧が入力する
と、その出力は高レベル(Hレベル)になり、出力トラ
ンジスタT1 ,T2 がONして終端抵抗Rに電流が流れ
るために、出力回路2a,2bの出力端S1 .S2 から
Hレベルの信号が出力される。
【0025】また、インバータにHレベルの電圧が入力
すると、出力トランジスタT1 ,T 2 がOFFするた
め、終端抵抗Rに電流が流れず、出力回路2a,2bの
出力端からLレベルの信号が出力される。なお、第1の
出力トランジスタT1 はデプレッション型であってノー
マリオンであるが、上記した回路構成では低レベル状態
のインバータ7の出力電圧はソース電圧よりも低いため
に、ONを保持することはない。
【0026】このように各出力回路2a,2bの動作は
同じであるが、それらの出力信号の電圧の大きさが相違
する。出力トランジスタT1 ,T2 がデプレッション型
GaAsFET4よりなる場合とエンハンスメント型GaAsF
ET6よりなる場合とを比較すると、図3に示すように
同じゲート電圧Vgであってもドレイン・ソース電流I
DSが異なり、デプレッション型のものの方が大きいこと
が分かる。
【0027】したがって、出力トランジスタT1 ,T2
がON状態で終端抵抗Rの両端にかかる電圧は、デプレ
ッション型GaAsFET4を用いたものの方が大きくな
り、第1の出力回路2aの出力信号のHレベルは、第2
の出力回路2bのそれよりも高くなる。
【0028】一方、終端抵抗Rに印加する終端電圧は、
デプレッション型GaAsFET4を出力トランジスタT1
とした場合の方を高くしているので(−1.2V)、こ
の出力トランジスタT1 をOFFした場合の出力信号の
Lレベルの電圧は他の出力トランジスタT2 のOFF状
態のそれよりも高くなる。
【0029】例えば、ECL回路11を接続する第1の
出力回路2bの出力信号のHレベルが−0.9 V、Lレベ
ル電圧が−1.8VとなるようなECLコンパチブルレ
ベルを出力する場合であっても、GaAs論理ゲート回路1
0を接続する第2の出力回路2aの出力信号のHレベル
は−0.5 V、Lレベルは−1.2 V程度となり、GaAs論理
ゲート回路10の電圧に合ったものが得られる。
【0030】この結果、GaAs論理回路10の入力段に入
力バッファ回路を設ける必要がなくなり、入力段におけ
る信号の遅延を防止し、電力消費を減らせる。なお、保
護ダイオードD1 ,D2 を構成するGaAsFETをエンハ
ンスメント型としてもデプレッション型としても大きな
相違はない。
【0031】以上のように、2種のGaAsFETの配線接
続を変更するだけで、出力レベルを変えることが可能に
なり、特にマスタスライス方式の装置に適している。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、出力
回路に含まれるデプレッション型化合物半導体電界効果
トランジスタとエンハンスメント型化合物半導体電界効
果トランジスタの配線接続を変えて、いずれか一方をソ
ースホロワの出力トランジスタに用い、他方を保護ダイ
オードに使用しているので、同じゲート電圧が出力トラ
ンジスタに印加されても、そのソース・ドレイン電流
は、デプレッション型の方がエンハンスメント型のもの
よりも大きくなり、これに接続される終端抵抗に流れる
電流の値を変えて2種の出力電圧を取り出すことが可能
になり、電源電圧値の異なる2種の次段回路とインター
フェースする場合の入力バッファ回路が不要となり、入
力バッファ回路に起因する消費電力の低減や遅延時間の
削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例装置の概要を示す回路図であ
る。
【図2】本発明の一実施例装置における出力回路図であ
る。
【図3】電界効果トランジスタにおけるゲート電圧対ソ
ースドレイン電流の特性図である。
【図4】従来装置の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 GaAs半導体集積回路 2a、2b 出力回路 3、4 デプレッション型GaAsFET 5、6 エンハンスメント型GaAsFET 7 インバータ 10 GaAs論理ゲート回路 11 ECL回路 T1 、T2 出力トランジスタ D1 、D2 保護ダイオード R 終端抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1のデプレッション型化合物半導体電界
    効果トランジスタ(3)と第1のエンハンスメント型化
    合物半導体電界効果トランジスタ(5)を直列接続して
    なるインバータ(7)と、第2のデプレッション型化合
    物半導体電界効果トランジスタ(4)と、第2のエンハ
    ンスメント型化合物半導体電界効果トランジスタ(6)
    により構成される出力回路を複数有する半導体装置にお
    いて、 前記第2のデプレッション型化合物半導体電界効果トラ
    ンジスタ(4)のゲートを前記インバータ(7)の出力
    部に接続し、ソースを最終出力端(S1 )に接続してソ
    ースホロワの出力トランジスタ(T1 )とするととも
    に、前記第2のエンハンスメント型化合物半導体電界効
    果トランジスタ(6)のソースとドレインを短絡して保
    護ダイオード(D1 )とした第1の出力回路(2a)
    と、 前記第2のエンハンスメント型化合物半導体電界効果ト
    ランジスタ(6)のゲートを前記インバータ(7)の出
    力部に接続し、ソースを最終出力端(S2 )に接続して
    ソースホロワの出力トランジスタ(T2 )とするととも
    に、前記第2のデプレッション型化合物半導体電界効果
    トランジスタ(4)のソースとドレインを短絡して保護
    ダイオード(D2 )とした第2の出力回路(2b)とを
    有することを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】前記保護ダイオード(D1 ,D2 )のゲー
    トは、前記最終出力端(S1 ,S2 )に接続されている
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
JP3234752A 1991-09-13 1991-09-13 半導体集積回路装置 Withdrawn JPH0575040A (ja)

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