JPS63153910A - レベルシフト回路 - Google Patents

レベルシフト回路

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JPS63153910A
JPS63153910A JP61302514A JP30251486A JPS63153910A JP S63153910 A JPS63153910 A JP S63153910A JP 61302514 A JP61302514 A JP 61302514A JP 30251486 A JP30251486 A JP 30251486A JP S63153910 A JPS63153910 A JP S63153910A
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JP
Japan
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voltage
channel
transistor
gate
drain
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Application number
JP61302514A
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English (en)
Inventor
Yoichi Murayama
容一 村山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0623Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路に用いられるレベルシフト回路に関し
、特に出力部の電源電圧が高い場合に用いられる高圧N
チャン坏ル2重拡散MOSトランジスタと高圧P−N−
Pトランジスタを用いたレベルシフト回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、この柚の回路は第3図に示す構成をとる事が一般
的である。すなわちデジタル信号処理を低圧電圧(一般
的には5V)を電源ライン2に与えた電源を使用して低
圧NチャンネルMOSトランジスタ4と低圧Pチャンネ
ル間08トランジスタ6との直列接続を基板とするCM
OSロジック回路によシ行ない、高圧電圧が与えられた
電源ライン3で駆動される高圧出力部には高耐圧が得や
すいNチャンネル2重拡散トランジスタ8と、その相補
的なP−N−1’トランジスタ9とで構成し、P−N−
Pトランジスタ9のコレクタに負荷10の1端子を接続
し他端子を接地電源ライン11に接続する。この回路は
高圧Nチャンネル2重拡散トランジスタ8のゲートが低
圧nチャンネルMO8トランジスタ4と低圧pチャンネ
ルMOSトランジスタロとによシ構成される低圧CMO
Sインバーターによシ低圧電源レベル(例えば5.V)
に駆動されると高圧Nチャンネル2重拡散トランジスタ
8はONし高圧P−N−Pトランジスタ9のベースを飽
和状態に駆動して高圧P−N−Pトランジスタ9のコレ
クタの電位を高圧電源電圧まで引き上げる。又高圧Nチ
ャンネル2重拡散トランジスタ8はゲートがCMOSイ
ンバータによシ接地電位例えばOvに駆動されるとOF
F j、コレクタ電位はQVとなる。CMOSロジック
部の低圧信号出力は低圧CMOSインバータの入力13
に人力される。この様にして低圧ロジック部の信号(例
えば5v、Ov)が高圧電源電圧レベルの信号(高圧電
源電圧、Ov)にレベルシフトされる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のレベルシフト回路において消費電力は高
圧Nチャンネル2重拡散トランジスタ8のドレイン電流
によるものが大きな割合を占め、特に高圧電源電圧が高
くなるに従いこの割合が増大する傾向を有するので高圧
集積回路の設計に際し、このドレイン電流を回路動作必
要にして十分な値にV」御する事が重要な意味を持って
くる。
この制御はトランジスタ8が2重拡散構造であるため低
圧CMOSロジック部で用いる通常の構造の如く、チャ
ンネル幅とチャンネル長の比で自由に設定できない。こ
れは、2重拡散トランジスタ8のチャンネル長がウェハ
ープロセスの熱処理時間により決定されているため、他
の用途に使用している2重拡散トランジスタ等の特性を
変えずにレベルシフト部のトランジスタの特性だけを任
意に変化させる事ができない事による。以上の理由によ
り、2重拡散トランジスタ8のドレイン電流はゲート暢
のみにより制御する事になる。しかしこれはウェハープ
ロセスで用いているホトリソグラフィの最小パターン等
による限界があり、必要以上に流れてしまう場合が多い
本発明の目的はホトリングラフィの最小パターン等にか
かわりなく、高圧Nチャンネル二重拡散トランジスタの
ドレイン電流を精度良く、必要にして十分な、小さな値
に設定でき、消費電力を小さくしたレベルシフト回路を
得ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のレベルシフト回路は、ソースが低圧の電源回路
の高電位電源に接続され、ケートに所定の条件で低圧電
源電圧(通常5V)が印加される低圧pチヤンネルM 
OS トランジスタと、ソースが接地電位に接続されか
つケートとドレインが短絡されて、前記低圧pチヤンネ
ルMOSトランジスタのドレインに接続されている第1
のNチャンネル高圧2重拡散トランジスタと、この第1
のNチャンネル高圧2重拡散トランジスタと金璋同じ構
造で、ソースは接地電位に接続されゲートは第1のNチ
ャンネル高圧2重拡散トランジスタのゲートとドレイン
に接続されている第2のNチャンネル高圧2重拡散トラ
ンジスタと、エミッタが高電圧電源回路の高電位電源に
接続され、ベースが第2のNチャンネル高圧2重拡散ト
ランジスタのドレインに接続され、コレクタが負荷に接
続されている高圧P−N−1’トランジスタと第1のN
チャンネル高圧2重拡散トランジスタのゲートとドレイ
ンの接続点を接地電位に対して短絡又は開放とするスイ
ッチを有している。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実結例の回路図である。低圧pチヤ
ンネルMOSトランジスタロのゲート12はCMOSロ
ジック部に接続されていて、所定の条件で低圧の筒電位
電諒電圧か接地電位が印加される。この低圧Pチャンネ
ルMOSトランジスタ6は、2重拡散構造ではな(MO
8構造であるのでON抵抗をチャンネル長とチャンネル
幅の比により容易に可変できる。この低圧Pチャンネル
MOSトランジスタ6のON抵抗で主として決定さnた
電流がゲートとドレインを短絡さねた高圧Nチャンネル
2′N拡散トランジスタ7に流れ込み、高圧Nチャンネ
ルトランジスタ8のゲート・ドレイン電圧を発生する。
高圧Nチャンネル2重拡散トランジスタ8は高圧Nチャ
ンネル2重拡散トランジスタ7と全く同じ構造を持った
トランジスタであるため、もし同一のチャンネル幅であ
れば、高圧Nチャンネル2重拡散トランジスタ7に流れ
るのと同じドレイン電流を流すゲート電圧が、高圧Nチ
ャンネル2重拡散トランジスタ8のゲートに印加される
事になる。7のドレイン電流は主として低圧Pチャンネ
ルMOSトランジスタロによυ決定されるため、ホトリ
ソグラフィの最小値によらない小さな値に設定でき、こ
れによシ高圧Nチャンネル2重拡散トランジスタ8のド
レイン電流も高圧Nチャンネル2重拡散トランジスタ7
のそれと則し小さな値に設定できる。又高圧Nチャンネ
ル2重拡散トランジスタ7と8のチャンネル幅が異なる
場合は、チャンネル幅の比により決まるドレイン電流値
に設定される。
低圧PチャンネルMOSトランジスタロのチャンネル幅
とチャンネル長の比が主として高圧Nチャンネル2重拡
散トランジスタ7と8のドレイン電流を決める事になる
が、低圧PチャンネルMOSトランジスタ6はMO8型
電界効果トランジスタであるのでそのチャンネル幅とチ
ャンネル長の比は非常に精度よく設定できるので、高圧
Nチャンネル2重拡散トランジスタ8のドレイン*流も
非常に精度良く設定される事になる。
低圧NチャンネルMOSトランジスタ4は、高圧Nチャ
ンネル2重拡散トランジスタ7のゲートとドレインの共
通接続点と接地電位11との間のスイッチで低圧Pチャ
ンネルMOSトランジスタ6がONの時には0FFL、
低圧PチャンネルMOSトランジスタロがOFFの時に
はONする様にゲート電位を印加される様になっており
、低圧PチャンネルMUSトランジスタロがOFFの時
に2つの高圧Nチャンネル2重拡散トランジスタ7.8
のゲートに接地電流を印加する機能を持っている。
第2図は本発明の他の実施例の回路図であり、第1図に
示した低圧NチャンネルMOSトランジスタ4を、低圧
NチャンネルMOSトランジスタ4と低圧Pチャンネル
MOSトランジスタ14を組合わせたトランスファーゲ
ートで置換えた回路である。この実施例でも同様の効果
を十分発揮できる。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明はレベルシフトに必要なNチ
ャンネル高圧2重拡散トランジスタのドレイン電流値を
このトランジスタのホトリソグラフィーの最小値で制限
されるゲート幅の最小値で決まる値よシ小さくできるた
め、レベルシフト回路での消費電力を精度よく必要にし
て十分な値に調節する事ができる効果を壱している。加
えて、この回路では、Nチャンネル高圧2重拡散トラン
ジスタのドレイン電流値が主としてそのゲートに接地電
位と、低圧電源の高電位が印加される低圧Pチャンネル
MOSトランジスタによ多決定されるので、Nチャンネ
ル高圧2重拡散トランジスタのスレッシェホールド電圧
(VT)のウェハー内。
ウェハー間、拡散ロフト間のバラツキにほとんど影響さ
れない、安定したNチャンネル高圧2重拡散トランジス
タのドレイン電流を実現でき品質を安定させられる利点
を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるレベルシフト回路の回
路図である。第2図は本発明の他の実施例によるレベル
シフト回路の回路図である。第3図は従来のレベルシフ
ト回路を示す回路図である。 1・・・・・・低圧NチャンネルMOSトランジスタの
ゲート、2・・・・・・低圧電源の高電位電源ツイン、
3・・・・・・高圧i源の高電位電源ライン、4・・・
・・・低圧NチャンネルMOSトランジスタ、6.14
・・・・・・低圧PチャンネルMO811ンジスタ、7
.8・・・・・・高圧Nチャンネル2重拡散トランジス
タ、9・・・・・・高圧P−N−Pトランジスタ、10
・・・・・・負Lil・・・・・・接地電源ライン、1
2・・・・・・低圧P−N−Pトランジスタのゲート、
13・・・・・・0MO8インバータの入力。 代理人 弁理士  内 原   晋、+゛j:’ +”
1〜)■3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 低圧電源で駆動される第1の回路の出力を高圧電源の信
    号レベルに変換するレベルシフト回路において、ソース
    は低圧の電源回路の高電位電源に接続された低圧Pチャ
    ンネルMOSトランジスタと、ソースが接地電位に接続
    されかつゲートとドレインが短絡されて、前記低圧Pチ
    ャンネルMOSトランジスタのドレインに接続されてい
    る第1のNチャンネル高圧2重拡散トランジスタとこの
    第1のNチャンネル高圧2重拡散トランジスタのゲート
    とドレインがこの第1のNチャンネル高圧2重拡散トラ
    ンジスタと全く同じ構造を有する第2のNチャンネル高
    圧2重拡散トランジスタのゲートに接続されている該第
    2のNチャンネル高圧2重拡散トランジスタのソースは
    接地電位に接続されドレインは高圧P−N−Pトランジ
    スタのベースに接続され、この高圧p−n−pトランジ
    スタのエミッタが高圧電源ラインに、コレクタが負荷に
    接続されていて、かつ前記第1の高圧Nチャンネル2重
    拡散トランジスタのゲート・ドレインの接続点が接地電
    位に対して短絡又は開放となるスイッチを有し、かつ前
    記低圧PチャンネルMOSトランジスタのゲートに、所
    定の条件で低圧電源電圧が印加されることを特徴とする
    レベルシフト回路。
JP61302514A 1986-12-17 1986-12-17 レベルシフト回路 Pending JPS63153910A (ja)

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JP61302514A JPS63153910A (ja) 1986-12-17 1986-12-17 レベルシフト回路
US07/134,280 US4859878A (en) 1986-12-17 1987-12-17 Bi-MOS levelshift circuit capable of controlling power consumption

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