JPH0582741A - Mosキヤパシタ - Google Patents

Mosキヤパシタ

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Publication number
JPH0582741A
JPH0582741A JP3241537A JP24153791A JPH0582741A JP H0582741 A JPH0582741 A JP H0582741A JP 3241537 A JP3241537 A JP 3241537A JP 24153791 A JP24153791 A JP 24153791A JP H0582741 A JPH0582741 A JP H0582741A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitance
mos
terminal
mos transistor
source
Prior art date
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Pending
Application number
JP3241537A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Kobayashi
博之 小林
Hideyoshi Suzuki
英好 鈴木
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP3241537A priority Critical patent/JPH0582741A/ja
Publication of JPH0582741A publication Critical patent/JPH0582741A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】容量の電圧依存性をなくすことができ、適用先
回路の精度や安定性を向上することができるMOSキャ
パシタの提供を目的とする。 【構成】ソース端子とドレイン端子を共通にした第1の
MOSトランジスタと、同じくソース端子とドレイン端
子を共通にした第2のMOSトランジスタとを具備し、
前記第1のMOSトランジスタおよび第2のMOSトラ
ンジスタをpチャネル型またはnチャネル型に統一する
と共に、各々のゲート端子とソース・ドレイン端子とを
たすき掛けに接続したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOSキャパシタに関
する。MOSキャパシタは、電界効果トランジスタ(F
ET:field effect transistor)素子の1種であるM
OS(metal oxide semiconductor)トランジスタを使
用した容量デバイスであり、例えばスイッチトキャパシ
タフィルタやA/D変換回路等に多用される。
【0002】
【従来の技術】図5は従来のMOSキャパシタを示す図
である。MOSトランジスタのソース端子Sとドレイン
端子Dを共通にし、このソース・ドレイン端子SDとゲ
ート端子G間に電圧VGSを加え、これらの端子間に生じ
る容量CTを利用する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のMOSキャパシタにあっては、VGSとCTの間に
相関があり、VGSの変化に伴ってCTも変化してしまう
という問題点があった。ここで、MOSトランジスタの
ゲート−ソース(又はドレイン)間容量CTの大きさ
は、ゲート酸化膜容量COと空乏層容量CDとを加えた
(直列和)値で与えられる。COは膜厚に比例するもの
の電圧依存性がなく品種毎に固定であるが、CDはチャ
ネルの形成深さ(基板内部への深さ)に依存する性質が
ある。したがって、チャネルの深さは、ゲート−ソース
(又はドレイン)間電圧に対応するから、VGSの変化に
伴ってCTも変化してしまうのである。
【0004】このことは、MOSキャパシタを構成部品
の1つとする適用先回路の精度や安定性を損なう不都合
がある。そこで、本発明は、容量の電圧依存性をなくす
ことができ、適用先回路の精度や安定性を向上すること
ができるMOSキャパシタの提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためその原理図を図1に示すように、ソース端子
1とドレイン端子D1を共通にした第1のMOSトラン
ジスタT1と、同じくソース端子S2とドレイン端子D2
を共通にした第2のMOSトランジスタT2とを具備
し、前記第1のMOSトランジスタT1および第2のM
OSトランジスタT2をpチャネル型またはnチャネル
型に統一すると共に、各々のゲート端子G1、G2とソー
ス・ドレイン端子S1、G1、S2、D2とをたすき掛けに
接続したことを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明では、2つのMOSトランジスタT1
2のチャネルの形成深さが、2つの電圧V1、V2に応
じて変化する。ここで、T1のゲート−ソース間電圧
(VG S1)は「V1−V2」で与えられ、同じくT2のゲー
ト−ソース間電圧(VGS2)は「V2−V1」で与えられ
る。今、V2を基準としてV1が負電圧から正電圧へと変
化する場合を考えると、この場合のT1、T2の容量曲線
はそれぞれ図2(a)(b)のようになる(但し、
1、T2をデプリーション型とした場合)。
【0007】図2(a)はT1の容量曲線である。VGS1
が負電圧領域にあるとき(V1》0)は、T1の容量CT1
はゲート酸化膜容量COとほぼ同じ値で推移するが、V
GS1がゼロ電位に近い所定の負電位点(POFF)に至る
と、CT1はこの電位点POFFを境にして増加傾向に転ず
る。この傾向は空乏層容量CDの増加によるもので、T1
のチャネルの形成深さが大きくなるからである。なお、
OFFはデプリーション型トランジスタのオフバイアス
に相当する電位である。
【0008】図2(b)はT2の変化曲線である。VGS2
=V2−V1、すなわちVGS2はVGS1の逆極性で与えられ
るから、VGS1が負電圧領域にあるときはVGS2は正電圧
領域にある。VGS1が正電位方向へと変化(V1の変化と
同相)すると、VGS2はV1の変化とは逆向きの負電圧方
向へと変化する。T2の容量CT2は、VGS2の変化に伴っ
て最初に大きくだんだんと減少し、最後にゲート酸化膜
容量COとほぼ同じ値で推移する。
【0009】したがって、2つのMOSトランジスタT
1、T2のそれぞれの容量曲線は、互いに補完し合うよう
な反対の形状となり、両者を加算合成してほぼフラット
な容量変化曲線(図2(c)参照)を作ることができ
る。その結果、電圧依存性のないほぼ一定値のMOSキ
ャパシタを実現できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図3、図4は本発明に係るMOSキャパシタの一
実施例を示す図であり、1ビットのA/D変換回路への
適用例である。図3において、10はMOSキャパシタ
である。MOSキャパシタ10は、ソース端子S11とド
レイン端子D11を共通にした第1のMOSトランジスタ
11と、同じくソース端子S12とドレイン端子D12を共
通にした第2のMOSトランジスタT12とを備え、第1
のMOSトランジスタT11と第2のMOSトランジスタ
12には、例えばnチャネル型のデプリーションモード
MOSトランジスタを使用する。なお、pチャネル型で
あってもよいし、又はエンハンスメントモードMOSト
ランジスタであってもよい。要は2つのMOSトランジ
スタT11、T12の電気的特性を揃えることが重要な第1
番目のポイントである。
【0011】第2番目のポイントは、T11とT12をたす
き掛けに接続することである。すなわち、T11のゲート
端子G11をT12のソース・ドレイン端子SD12に接続
し、かつT12のゲート端子G12をT11のソース・ドレイ
ン端子SD11に接続することである。一方、11は第1
のスイッチ、12は第2のスイッチ、13は第3のスイ
ッチ、14はインバータゲートであり、これらの各要素
は、MOSキャパシタ10と共に、A/D変換回路の要
部を構成するものである。なお、Vi1は第1の入力電
圧、Vi2は第2の入力電圧、VOは出力電圧である。
【0012】3つのスイッチ11〜13は、図示しない
制御回路からの信号に従って、次表に示す順番でオン/
オフを繰り返す。 ステップ2で第3のスイッチ13だけをONにすると、
インバータゲート14の入出力間が接続され、入出力の
電位がインバータゲート14のしきい値相当の電位(例
えば2.5V)に固定される。ここで、インバータゲー
ト14の入力電位、言い替えればMOSキャパシタ10
の出力端電位をVbで表すと、このVbはステップ2で
2.5Vにセットされることになる。
【0013】次に、ステップ3で第1のスイッチ11を
ONにすると、第1の入力電圧Vi1がMOSキャパシタ
10の入力端電位Vaとなり、MOSキャパシタ10の
両端に電位差ΔV(ΔV=Va−Vb)が与えられ、こ
のΔVに相当する電荷がMOSキャパシタ10の容量に
蓄積される。ステップ6では、第2のスイッチ12だけ
がONとなり、Vaに基準電位(例えばTTLのハイレ
ベル又はローレベルに相当する電位で1ビットA/D変
換器のMSB又はLSBを表すものである)が与えられ
る。例えば0V(ローレベル)が与えられると、Vbに
は0V−ΔVの電位が現れ、この電位がインバータのし
きい値(2.5V)を越えていれば、VOがローレベル
となる。あるいは、しきい値を越えていなければ、VO
がハイレベルとなる。
【0014】すなわち、本実施例のA/D変換回路は、
MOSキャパシタ10の容量に蓄積した第1の入力電圧
i1としきい値との差電圧ΔVを、インバータゲート1
4によってレベル判定し、1ビットのディジタル信号に
変換するものである。MOSキャパシタ10の容量は、
第1のMOSトランジスタT11の容量CT11と、第2の
MOSトランジスタT12の容量CT12との並列合成容量
であるが、T1 1とT12をたすき掛けにしたことにより、
ΔVの増減に対してそれぞれの容量CT 11、CT12が相補
的に変化する。
【0015】図4(a)はCT11の容量変化曲線、図4
(b)はCT12の容量変化曲線であり、ΔVの変化に伴
ってCT11とCT12が逆特性で変化している。CT11単独
で見た場合には、ハイレベルVHとローレベルVLの間に
ΔCT11の容量変動が認められる。同様にCT12単独で見
た場合にも、ハイレベルVHとローレベルVLの間にΔC
T12の容量変動が認められ、2つの変動は互いに補完し
合う形になっている。かかる容量変動は主として、T11
およびT12のゲート−ソース間電圧の変化に伴って、そ
れぞれのトランジスタの空乏層容量CDが変動するため
に引き起こされる現象であるが、一方だけの変動の場合
(前述の従来例に相当)には、インバータゲート14に
おけるしきい値判定を誤らせ、A/D変換動作を不正確
にする原因となるので問題である。
【0016】本実施例では、一方の変動を、他方の変動
によって補完させることにより、MOSキャパシタ10
の容量の平坦化を実現している。すなわち、図4(a)
の容量変化曲線(CT11)と、図4(b)の容量変化曲
線(CT12)とを合成することにより、特に、ローレベ
ルVLとハイレベルVH間のフラット化を達成でき、イン
バータゲート14におけるしきい値判定の安定性を向上
して、A/D変換動作の正確化を高めることができる。
【0017】以上述べたように、本実施例では、2端子
間の印加電圧が変化した場合でも容量を一定に保つこと
ができ、電圧依存性のない優れたMOSキャパシタを提
供することができる。したがって、例えばA/D変換器
に適用すると、その精度や動作安定性を向上できるとい
う特有の効果を奏することができる。なお、実施例では
デプリーションモードのnチャネル型MOSトランジス
タを使用しているが、これに限るものではなく、エンハ
ンスメントモードであってもよく、またはpチャネル型
であってもよいことは勿論である。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、容量の電圧依存性をな
くすことができ、適用先回路の精度や安定性を向上する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】図1の容量変化曲線図である。
【図3】一実施例の構成図である。
【図4】一実施例の容量変化曲線図である。
【図5】従来例の構成図である。
【符号の説明】
1、S2:ソース端子 D1、D2:ドレイン端子 G1、G2:ゲート端子 T1:第1のMOSトランジスタ T2:第2のMOSトランジスタ T11:第1のMOSトランジスタ T12:第2のMOSトランジスタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ソース端子(S1)とドレイン端子(D1
    を共通にした第1のMOSトランジスタ(T1)と、 同じくソース端子(S2)とドレイン端子(D2)を共通
    にした第2のMOSトランジスタ(T2)とを具備し、 前記第1のMOSトランジスタ(T1)および第2のM
    OSトランジスタ(T2)をpチャネル型またはnチャ
    ネル型に統一すると共に、 各々のゲート端子(G1、G2)とソース・ドレイン端子
    (S1、G1、S2、D2)とをたすき掛けに接続したこと
    を特徴とするMOSキャパシタ。
JP3241537A 1991-09-20 1991-09-20 Mosキヤパシタ Pending JPH0582741A (ja)

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010109