JPH0452816A - Reference voltage circuit - Google Patents

Reference voltage circuit

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JPH0452816A
JPH0452816A JP15703390A JP15703390A JPH0452816A JP H0452816 A JPH0452816 A JP H0452816A JP 15703390 A JP15703390 A JP 15703390A JP 15703390 A JP15703390 A JP 15703390A JP H0452816 A JPH0452816 A JP H0452816A
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JP
Japan
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reference voltage
mos transistor
beta
enhancement type
type mos
Prior art date
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JP15703390A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Furukoshi
雅貴 古越
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To attain the set up of various reference voltages on the same substrate without increasing the number of production processes by setting up the reference voltage in accordance with the rate of the conductance coefficient betaof a depression type MOS transistor(TR) to the conductance efficient beta' of an enhancement type MOSTR in a circuit constituted of both MOSTRs. CONSTITUTION:When a reference voltage value is set up in accordance with the rate (beta/beta') of the conductance coefficient beta of a depression type MOSTR 21 to the conductance coefficient beta' of an enhancement type MOSTR 22 in the reference voltage circuit constituted of serially connecting at least one depression type MOSTR 21 and at least one enhancement type MOSTR 22 between two certain potential levels on a semiconductor substrate and setting up their node as the reference voltage point, the reference voltage value can be changed by changing the conductance coefficient in accordance with TR size and various reference voltage values can be set up on the same substrate without increasing the number of production processes.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、基準電圧回路の構成に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to the configuration of a reference voltage circuit.

〔従来の技術1 まず:ある2つの電位間に、少なくとも1つ以上のデプ
レーション型MOSトランジスタと、少なくとも1つ以
上のエンハンスメント型MOSトランジスタを直列に接
続し、その接続点を基準電圧点とする基準電圧回路に於
て、その基準電圧値がどのように表わされるかを示す6 第2図は、高電位側24(以下、VDDとする。)にデ
プレーション型Pチャンネル型MOSトランジスタ21
を1つ、低電位側25(以下、vSSとする。))こエ
ンハンス型PチャンネルMOSトランジスタ22を1つ
配置した基準電圧回路である。デプレーション型トラン
ジスタ21のゲート、ソース、及びバルクはVDDに、
ドレインは基準電圧点23に接続されており飽和状態で
動作する。エンハンスメント型トランジスタ22のゲー
ト、及びソースはVSS25に接続され。
[Prior art 1] First: At least one depletion type MOS transistor and at least one enhancement type MOS transistor are connected in series between two potentials, and the connection point is set as a reference voltage point. Figure 2 shows how the reference voltage value is expressed in the reference voltage circuit.
This is a reference voltage circuit in which one enhanced P-channel MOS transistor 22 is arranged on the low potential side 25 (hereinafter referred to as vSS). The gate, source, and bulk of the depletion type transistor 21 are connected to VDD,
The drain is connected to the reference voltage point 23 and operates in a saturated state. The gate and source of the enhancement transistor 22 are connected to VSS25.

バルク、及びドレインは基準電圧点23に接続されてお
り飽和状態で動作する。VDD24、VsS25間に流
れる電流をId、基1!電圧値をVreg、デプレーシ
ョン型トランジスタ21のしきい値電圧をVthl、コ
ンダクタンス係数をβとし、エンハンスメント型トラン
ジスタ22のしきい値電圧をVth2、コンダクタンス
係数をβ′とすれば、以下の関係式が成り立つ。
The bulk and drain are connected to the reference voltage point 23 and operate in a saturated state. The current flowing between VDD24 and VsS25 is Id, base 1! If the voltage value is Vreg, the threshold voltage of the depletion type transistor 21 is Vthl, the conductance coefficient is β, the threshold voltage of the enhancement type transistor 22 is Vth2, and the conductance coefficient is β', then the following relational expression is obtained. It works.

Id=−β (0−Vthl)” =−β′ (Vreg−Vth2)” となり、VregはVthl、Vth2、β、β″の4
つの変数で表わされる。
Id=-β (0-Vthl)"=-β'(Vreg-Vth2)", and Vreg is 4 of Vthl, Vth2, β, and β".
It is expressed by two variables.

また、β=β′ならば Vreg=Vthl+Vth2   −−■式従来、基
1!電圧Vregの設定は、β=β′としVthl、V
th2の和を用いることが一般的であった。
Also, if β=β', then Vreg=Vthl+Vth2 ---■Formula Conventionally, group 1! The setting of the voltage Vreg is as follows: β=β', Vthl, V
It was common to use the sum of th2.

[発明が解決しようとする課題] しかし、従来の場合しきい値電圧の和で決定されるため
、基準電圧回路以外にデプレーション型トランジスタを
使用している場合には、基準電圧回路用のしきい値電圧
を追加しなければならず、製造工程の増加を招いていた
。特に同一半導体基板上に複数の基準電圧を設ける場合
、その基準電圧数分のしきい値を決定するための製造工
程が必要となり、コストの増大、製造日数の増加、バラ
つきの増大を招くばかりであった。
[Problem to be solved by the invention] However, in the conventional case, the threshold voltage is determined by the sum of the threshold voltages, so if a depletion type transistor is used in addition to the reference voltage circuit, the A threshold voltage had to be added, resulting in an increase in manufacturing steps. In particular, when multiple reference voltages are provided on the same semiconductor substrate, a manufacturing process is required to determine the threshold values for the number of reference voltages, which only leads to increased costs, increased manufacturing days, and increased variation. there were.

そこで本発明では、デプレーション型MOSトランジス
タのコンダクタンス係数βとエンハンス型MO5I−ラ
ンジスタのコンダクタンス係数β′の比率(β/β′)
を変化させることにより基準電圧値を設定し、製造工程
の増加を招くことなく様々な基準電圧値を同一基板上に
供給しようとするものである。
Therefore, in the present invention, the ratio (β/β') of the conductance coefficient β of the depletion type MOS transistor and the conductance coefficient β' of the enhancement type MO5I-transistor is
The purpose is to set a reference voltage value by changing the , and to supply various reference voltage values on the same substrate without increasing the number of manufacturing steps.

C課題を解決するための手段〕 本発明の基*W圧圧路路、 半導体基板上の、ある2つの電位間に、少なくとも1つ
以上のデプレーション型MOSトランジスタと、少なく
とも1つ以上のエンハンスメント型MOSトランジスタ
を直列に接続し、その接続点を基準電圧点とする基準電
圧回路に於て、上記基準電圧値を、上記デプレーション
型MOSトランジスタのコンダクタンス係数βと上記エ
ンハンスメント型MOSトランジスタのコンダクタンス
係数β′の比率(β/β′)によって設定することを特
徴とする。
Means for Solving Problem C] The base *W pressure path of the present invention includes at least one depletion type MOS transistor and at least one enhancement type MOS transistor between two potentials on a semiconductor substrate. In a reference voltage circuit in which MOS transistors are connected in series and the connection point thereof is used as a reference voltage point, the reference voltage value is determined by the conductance coefficient β of the depletion type MOS transistor and the conductance coefficient β of the enhancement type MOS transistor. ′ is set by the ratio (β/β′).

[作 用] 本発明は以上の構成を有するので、製造工程の増加を招
かずに、同一基板上に様々な基準電圧の設定が可能とな
る。
[Function] Since the present invention has the above configuration, various reference voltages can be set on the same substrate without increasing the number of manufacturing steps.

[実 施 例] 以下、本発明に付いて実施例に基づいて詳細に説明する
[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on Examples.

第1図は本発明の実施例を示す基準電圧回路のマスクパ
ターン図である。
FIG. 1 is a mask pattern diagram of a reference voltage circuit showing an embodiment of the present invention.

第1図ではP−半導体基板での場合について説明する。In FIG. 1, a case using a P-semiconductor substrate will be explained.

1は高電位側電源ラインVDD、2は低電位側電源ライ
ン■SS、3.7はN−型不純物層、4.8はP中型不
純物層、5.9はPo1y−81などのゲート電極であ
る。第1図に於て3.4.5の部、分がデプレーション
型MOSトランジスタを形成し、ソース、バルク、及び
ゲートはVDDIに接続され、ドレインは基準電圧点6
に接続されている。7.8.9の部分はエンハンスメン
ト型MOSトランジスタを形成し、トレイン及びゲート
はVSS2に接続され、ソース及びバルクは基準電圧点
6に接続されている。10は各配線及び領域を接続する
ためのコンタクトである。
1 is a high potential side power supply line VDD, 2 is a low potential side power supply line SS, 3.7 is an N- type impurity layer, 4.8 is a P medium impurity layer, and 5.9 is a gate electrode such as Po1y-81. be. In Figure 1, the portion 3.4.5 forms a depletion type MOS transistor, the source, bulk, and gate are connected to VDDI, and the drain is connected to the reference voltage point 6.
It is connected to the. The portions 7, 8, and 9 form an enhancement type MOS transistor, the train and gate of which are connected to VSS2, and the source and bulk of which are connected to reference voltage point 6. 10 is a contact for connecting each wiring and region.

第1図は回路図的には第2図と同一のものになる。FIG. 1 is the same circuit diagram as FIG. 2.

第1図においてP十不純物領域4とゲート電極5の重な
り部分がデプレーション型トランジスタのチャンネル部
となり、その長さ、及び幅をLl、Wlとし、実効電荷
移動度をμmとする。同様にエンハンスメント型トラン
ジスタ部のチャンネル長、及び幅をL2、W2、実効電
荷移動度をμ2とするとコンダクタンス係数B、β′は
次のようになる。
In FIG. 1, the overlapping portion of the P10 impurity region 4 and the gate electrode 5 becomes the channel portion of the depletion type transistor, and its length and width are Ll and Wl, and the effective charge mobility is μm. Similarly, assuming that the channel length and width of the enhancement type transistor section are L2 and W2, and the effective charge mobility is μ2, the conductance coefficients B and β' are as follows.

ここで、toxはゲート酸化膜厚、εOは真空の誘電率
、εOXはゲート酸化膜の比誘電率である。
Here, tox is the thickness of the gate oxide film, εO is the permittivity of vacuum, and εOX is the dielectric constant of the gate oxide film.

次に上記■、■式を前記0式に代入すると、・・0式 さらに0式においてL 1 =L2ならばと表わすこと
ができる。
Next, by substituting the above equations (1) and (2) into the above equation 0, it can be expressed as .

よって、■式右辺において、WlとW2の比率を変える
ことによりVregの値を平方根的に変化させることが
出来る。具体的に述べると、Wl/W2=100の場合
0式は次のようになる。
Therefore, on the right side of equation (2), by changing the ratio of Wl and W2, the value of Vreg can be changed in a square root manner. Specifically, when Wl/W2=100, the formula 0 becomes as follows.

(μm4μ2と仮定する。) Vreg=Vth2+l0−Vthl ・・0式%式% ・・0式 となり、基準電圧Vregは、Vth2から無限大まで
変化させることが可能となる。
(Assume μm4μ2.) Vreg=Vth2+l0−Vthl ..0 formula % Formula % ..0 formula, and the reference voltage Vreg can be varied from Vth2 to infinity.

0式ではL1=L2の場合について述べたが、W1=W
2の場合は、 Vreg= となり、LlとL2の比率を変化させることにより、上
記Wを変化させた場合と同様の結果になる。
In Equation 0, the case of L1=L2 was described, but W1=W
In the case of 2, Vreg=, and by changing the ratio of Ll and L2, the same result as when W is changed is obtained.

L1≠L2、Wl≠W2の場合でもWl・L2とW2・
Llの比率を変化させれば同様の結果となる。
Even in the case of L1≠L2 and Wl≠W2, Wl・L2 and W2・
A similar result can be obtained by changing the ratio of Ll.

第1図では、Pチャンネルデプレーション型トランジス
タとエンハンスメント型トランジスタの組合せについて
述べたが、Nチャンネル型の組合せの場合についても同
様の結果が得られる。
Although FIG. 1 describes a combination of a P-channel depletion type transistor and an enhancement type transistor, similar results can be obtained with an N-channel type combination.

第3図はL1=L2の時、Wl/W2を横軸にとり、そ
の時の基準電圧値を縦軸にとったグラフである。第1図
についての説明の中でも述べたが、Wl/W2畔0の時
Vreg岬Vth2、β1#β2の時Vreg=Vth
l+Vth2となり、Wl/W2の増加にともないVr
egの値は平方根的に増加する。
FIG. 3 is a graph in which when L1=L2, Wl/W2 is plotted on the horizontal axis and the reference voltage value at that time is plotted on the vertical axis. As mentioned in the explanation of Fig. 1, when Wl/W2 is 0, Vreg cape Vth2, when β1#β2, Vreg=Vth
l+Vth2, and as Wl/W2 increases, Vr
The value of eg increases in a square root manner.

第4図は、本発明を応用した同一基板上に設けられた2
つの基準電圧回路のマスクパターン図である。第1の基
準電圧は、デプレーション型トランジスタ部32と、エ
ンハンスメント型トランジスタ部33より構成され、そ
の基準電圧点が31となる。第2の基$電圧回路は、デ
プレーション型トランジスタ部35と、エンハンスメン
ト型トランジスタ部36より構成され、その基準電圧点
が34となる。各々の基準電圧回路は、第2図と等しい
、37は高電位側電源vSS、38は低電位側電源VS
Sである。第4図ではエンハンスメント型トランジスタ
のチャンネル幅をWlとW2とし、全トランジスタのチ
ャンネル長LO及び、デプレーション型トランジスタの
チャンネル幅WOと等しいものとする。
FIG. 4 shows two devices provided on the same substrate to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a mask pattern diagram of two reference voltage circuits. The first reference voltage is composed of a depletion type transistor section 32 and an enhancement type transistor section 33, and its reference voltage point is 31. The second base voltage circuit is composed of a depletion type transistor section 35 and an enhancement type transistor section 36, and its reference voltage point is 34. Each reference voltage circuit is the same as in FIG. 2, 37 is a high potential side power supply vSS, 38 is a low potential side power supply VS
It is S. In FIG. 4, the channel widths of the enhancement type transistors are assumed to be Wl and W2, which are equal to the channel length LO of all transistors and the channel width WO of the depletion type transistor.

デプレーション型トランジスタのしきい値電圧をVth
2、エンハンスメント型トランジスタのしきい値電圧を
Vth2、デプレーション型トランジスタの実効電荷移
動度をμl、エンハンスメント型トランジスタの実効電
荷移動度をμ2とすると、 まず、32.33で構成される第1の基準電圧値は次の
ようになる。
The threshold voltage of the depletion type transistor is Vth
2. Assuming that the threshold voltage of the enhancement type transistor is Vth2, the effective charge mobility of the depletion type transistor is μl, and the effective charge mobility of the enhancement type transistor is μ2, first, the first The reference voltage value is as follows.

また、35.36で構成される第2の基準電圧回路は次
のようになる。
Further, the second reference voltage circuit composed of 35.36 is as follows.

ズにより基準電圧値を変化させることが出来るので、製
造工程の増加無しに同一基板上に様々な基準電圧値の供
給が可能となる。
Since the reference voltage value can be changed by changing the reference voltage value, it is possible to supply various reference voltage values on the same substrate without increasing the number of manufacturing steps.

[発明の効果] 以上に述べたように本発明によれば、トランジスタサイ
ズにより、トランジスタのコンダクタンス係数を変化さ
せ、基準電圧の値を変えることが可能なので、製造工程
の増加無しに同一基板上に様々な基準電圧値の供給が可
能なものとなる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to change the conductance coefficient of the transistor and change the value of the reference voltage depending on the transistor size. It becomes possible to supply various reference voltage values.

■、[相]式の違いはトランジスタのチャンネル幅のみ
であり、算術的にも平方根のみで非常に簡単に幅広い基
準電圧値を設定することができる。
(2) The only difference between the [phase] formulas is the channel width of the transistor, and a wide range of reference voltage values can be set very easily using just the square root arithmetic.

第4図ではトランジスタのチャンネル幅のみを変化させ
て基準電圧を設定したが、チャンネル長による設定、及
びチャンネル長と幅による設定でも同様に簡単な計算で
基準電圧値を設定することが可能となる。
In Figure 4, the reference voltage was set by changing only the channel width of the transistor, but the reference voltage value can be similarly set by simple calculations by setting by channel length or setting by channel length and width. .

このように本発明によれば、トランジスタサイAs described above, according to the present invention, the transistor size

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明を適用した基準電圧回路のマスクパタ
ーン図である。 第2図は、基準電圧回路図である。 第3図は、本発明を適用した場合の基準電圧値の変化を
示すグラフ図である。 第4図は、本発明を適用した同一基板上に設けられた2
つの基準電圧回路のマスクパターン図である。 22 ・ ・ 23 ・ ・ 24 ・ ・ 25 ・ 3 l、 32. 34 ・ 35 ・ 33. 36 ・ 37 ・ ・ ・ ・ ・高電位電源ラインVDD ・低電位電源ラインvSS ・N−型不純物領域 ・P中型不純物領域 ・Po1y−siゲート ・基準電圧点 ・コンタクト ・Pチャンネルデプレーション型 トランジスタ ・Pチャンネルエンハンスメント 型トランジスタ ・基準電圧点 ・高電位電源VDD ・低電位電源■SS ・基準電圧点 ・デプレーション型トランジスタ 部 ・エンハンスメント型トランジス タ部 ・高電位側電源VDD 38・・・・・低電位側電源785 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴 木 喜三部(他1名)第 図 第2図 第3図 Wl/W2
FIG. 1 is a mask pattern diagram of a reference voltage circuit to which the present invention is applied. FIG. 2 is a reference voltage circuit diagram. FIG. 3 is a graph diagram showing changes in the reference voltage value when the present invention is applied. FIG. 4 shows two devices provided on the same substrate to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a mask pattern diagram of two reference voltage circuits. 22 ・ ・ 23 ・ ・ 24 ・ ・ 25 ・ 3 l, 32. 34 ・ 35 ・ 33. 36 ・ 37 ・ ・ ・ ・ ・High potential power line VDD ・Low potential power line vSS ・N- type impurity region ・P medium impurity region ・Poly-si gate ・Reference voltage point ・Contact ・P channel depletion type transistor ・P Channel enhancement type transistor, reference voltage point, high potential power supply VDD, low potential power supply ■SS, reference voltage point, depletion type transistor section, enhancement type transistor section, high potential side power supply VDD 38...Low potential side power supply 785 Applicant Seiko Epson Co., Ltd. Agent Patent Attorney Kizobe Suzuki (and 1 other person) Figure 2 Figure 3 Wl/W2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)半導体基板上の、ある2つの電位間に、少なくとも
1つ以上のデプレーション型MOSトランジスタと、少
なくとも1つ以上のエンハンスメント型MOSトランジ
スタを直列に接続し、その接続点を基準電圧点とする基
準電圧回路に於て、上記基準電圧値を、上記デプレーシ
ョン型MOSトランジスタのコンダクタンス係数β(ゲ
ート酸化膜tox、ゲート酸化膜の比誘電率εox、真
空の誘電率εo、実行電荷移動度μeff、実効チャン
ネル幅Weff、実効チャンネル長Leffとした時、
β=(ε0*εox*μeff*Weff)/(tox
*Leff)で表わされる。)と上記エンハンスメント
型MOSトランジスタのコンダクタンス係数β′の比率
(β/β′)によって設定することを特徴とする基準電
圧回路。
1) At least one depletion type MOS transistor and at least one enhancement type MOS transistor are connected in series between two potentials on a semiconductor substrate, and the connection point is set as a reference voltage point. In the reference voltage circuit, the reference voltage value is determined by the conductance coefficient β of the depletion type MOS transistor (gate oxide film tox, gate oxide film relative dielectric constant εox, vacuum dielectric constant εo, effective charge mobility μeff, When effective channel width Weff and effective channel length Leff,
β=(ε0*εox*μeff*Weff)/(tox
*Leff). ) and the conductance coefficient β' of the enhancement type MOS transistor (β/β').
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5422593A (en) * 1992-05-12 1995-06-06 Fuji Electric Co., Ltd. Current-limiting circuit

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