Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0347778B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0347778B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0347778B2
JPH0347778B2 JP58037501A JP3750183A JPH0347778B2 JP H0347778 B2 JPH0347778 B2 JP H0347778B2 JP 58037501 A JP58037501 A JP 58037501A JP 3750183 A JP3750183 A JP 3750183A JP H0347778 B2 JPH0347778 B2 JP H0347778B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gaasfet
gate
dfet
circuit
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58037501A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59163858A (en
Inventor
Yasuo Igawa
Akimichi Hojo
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP58037501A priority Critical patent/JPS59163858A/en
Publication of JPS59163858A publication Critical patent/JPS59163858A/en
Publication of JPH0347778B2 publication Critical patent/JPH0347778B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0008Arrangements for reducing power consumption
    • H03K19/0013Arrangements for reducing power consumption in field effect transistor circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0952Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using Schottky type FET MESFET

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はGaAs論理集積回路に関するものであ
る。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来GaAs論理集積回路(以下GaAsICと略称)
の回路構成法としては、BFL(Buffered FET
Logic),SDFL(Schottky Diode FET Logic)
又はDCFL(Direct Coupled FET Logic)と呼
ばれるものが知られ各所で精力的な研究開発が行
なわれている。回路の構成要素には、FET、ダ
イオード、抵抗等がある。このうちGaAsIC実現
上最も重要なFETとしてはシヨツトキーゲート
型FET(MESFET)を用いるがこれには大別し
て2種類ある。すなわちノーマリオン型FETと
ノーマリオフ型FETである。前者はゲート電圧
がソース電極に対し零の時ドレイン・ソース間が
導通状態にあり、デプレシヨン型とも呼ばれ、後
者は、ゲート電圧零の時非導通状態にありエンハ
ンスメント型とも呼称されている。以下、ノーマ
リオン型FETをDFET、ノーマリオフ型FETを
EFETと呼ぶ。DFETを基本FETとした回路が
DCFLである。第1図にBEL、第2図にSDFL、
第3図にDCFLの回路構成を示す。 第1図のBFLにおいては、ドライバとなる
DFET11(111〜114)と負荷となるDFET
12を直列に配し、入力信号VINを反転させる。
この反転した信号レベルは、次段の入力ゲートが
DFETで構成されているためそのままでは使え
ず、レベルシフトを行なう必要がある。そのため
出力段に、ソースフオロワDFET13、シヨツト
キーダイオード14(141〜143)および電流
源としてのDFET15からなるレベルシフト回路
を設けている。このレベルシフト回路には電流源
としてのDFET15によつて常に電流が流れてお
り従つて消費電力は大きい。 第2図に示すSDFLにおいては、DFET21を
ドライバ、DFET22を負荷としてインバータを
構成するが、その入力部で入力信号のレベルシフ
トを行なう。即即ち、論理ゲート用シヨツトキー
ダイオード23(231,232)、レベルシフト
用シヨツトキーダイオード24および電流源用
DFET25により入力部レベルシフト回路を構成
して、インバータのドライバEFET21を動作さ
せる信号レベルを得ている。これはBFLのソー
スフオロワFETに相当するFETがないこと、論
理ゲートとしてBFLのようにFET群11を使わ
ずにシヨツトキーダイオード23を用いているこ
とのためにBFLに比べ消費電力は小さくなるが、
しかしやはりレベルシフトのために電力を消費せ
ざるを得ない。 第3図に示すDCFLにおいては、ドライバに
EFET31を用い、負荷にDFET32を用いる。
このため出力信号VOUTのレベルは次段のゲート
を動作させることができ、入力信号VINとレベル
コンパテイブルにすることができる。従つて、
BFLやSDFLの場合のようなレベルシフト回路が
不要でそれだけ低消費電力で動作させることがで
きる。その反面、EFETをドライバとしているた
め、低レベルを出力するためには負荷のDFETと
してドライバより電流容量の小さいものを用いな
ければならず、従つてドライブ能力にかけ、動作
速度がやや遅くなるという難点がある。 第4図に、現在まで報告されている各種論理集
積回路のゲート当り遅延時間と消費電力の関係を
示す。GaAsではDCFLが最も低消費電力である
ことが明らかであるが、DFETを用いるBFLや
SDFLに比べ動作速度はやや遅いという傾向があ
る。消費電力については、GaAsはSiのように
MOS構造のFETの実現が困難であるためCMOS
回路が得られずDCFLでさえもSi−CMOSより1
桁以上大きくなつている。 ところでGaAsICの高集積化を考えた場合、IC
の放熱条件を考えると1チツプ当り1W程度と考
えるのが、実用上の上限である。これはSiICの例
をそのまま適用したもので、GaAsの場合Siに比
べて熱伝導率が小さいということもあつて、その
上限はSiに比べて低い可能性もある。そこで、数
1000ゲート規模以上のGaAsLSIを実現しようと
すれば、ゲート当りの消費電力は数100μW以下
にする必要がある。BFLやSDFLでこれを実現す
るのは無理であるし、DCFLを用いても、困難を
伴なうことが予想される。またDCFLの場合、集
積度が大きくなつた時増大する負荷のために動作
速度の遅くなり方が激しいという問題がある。こ
れはDCFLのドライブ能力の小ささに起因してい
る。従つてゲート当りの伝播遅延時間τpdの負荷
依存性はDCFLの場合大きい。このことはICの高
集積化にとつてもう一つの問題となる。即ちLSI
においては1つの論理ゲートから次の論理ゲート
まで信号を伝えるための配線長は平均で数mmにも
及ぶようになるため、接地面との間の容量は大き
な負荷となるし、又、多層配線のクロスオーバー
部の容量も負荷となる。その上、1つの論理ゲー
トの出力は一般にいくつかの論理ゲートの入力に
接続されることが回路構成上必要で、この次段の
入力容量も大きな負荷となる。これらの容量負荷
は、幅4μmの配線で100〜200fF/mm,4μm/4μ
mのクロスオーバーでは5〜10fF/個、フアン
アウト1つ当り100〜200fF程度と見積られ、IC
中の平均配線長を3mm、平均フアンアウトを3、
平均クロスオーバーを20個とすると、1論理ゲー
トが負う負荷容量は0.7〜1.4pFとなる。これはゲ
ート長1μm、ゲート幅10〜20μm程度のFETで構
成されるDCFL論理ゲートの場合、電流駆動能力
数mAとすれば数100psecのτpdに相当する。更
に、ICの外部回路とのインタフエースを考える
と、出力回路は内部回路の容量負荷より1桁以上
大きな負荷を駆動する必要が生じる。この出力回
路においてICの速度を損なわないようにすると、
出力回路のFETの駆動電流は数10mA以上必要
となり、電源電圧1〜3VとしてもICの出力数10
〜20個でも出力回路だけの消費電力が1W程度に
なつてしまう。 以上のように、低消費電力性と高速性を保ちな
がらなおかつ、LSIレベルの集積度をGaAsICで
実現しようとすると、現在知られている回路構成
では極めて困難を伴なうことがわかる。 〔発明の目的〕 本発明は、これら従来のGaAsIC回路構成の欠
点に鑑みなされたもので、ゲート当りの消費電力
が小さく、なおかつ負荷増大にも耐えうるドライ
ブ能力の大きな基本ゲート回路構成を提供するこ
とを目的とする。 〔発明の概要〕 本発明は、ドライバとしてEFET、負荷として
DFETを用いたインバータ回路を基本とし、その
負荷用DFETを入力信号によつて制御してオン、
オフさせ、疑似相補型の動作を行なわせる。具体
的にはドライバとしてのEFET(第1の
GaAsFET)と負荷としてのDFET(第2の
GaAsFET)の間にレベルシフト用のシヨツトキ
ーGaAsダイオードを1個以上介在させたインバ
ータを構成し、入力信号により制御されて所定の
制御電源を第2のGaAsFETのゲートに選択的に
供給するDFET(第3のGaAsFET)を設けると
共に、第2のGaAsFETのドレイン・ゲート間に
ゲート・ソース間を共通接続したDFET(第4の
GaAsFET)を介在させる。またゲート・ソース
間を共通接続したDFET(第5のGaAsFET)を
用意してそのソースを第1のGaAsFETのゲート
に、ドレインを信号入力端子に接続し、更にゲー
ト・ソース間を共通接続したDFET(第6の
GaAsFET)を用意してそのソースを第3の
GaAsFETのゲートに、ドレインを信号入力端子
に接続する。そして、各素子特性および各部の電
位関係を設定することにより、入力信号が高レ
ベルで第1のGaAsFETがオンとなるとき、第3
のGaAsFETをオンにして第2のGaAsFETにそ
のゲート・ソース間電圧がピンチオフ電圧以下と
なるような制御電圧を与えて、第2のGaAsFET
をオフにする。例えば第3のGaAsFETの飽和ド
レイン電流(ゲート・ソース間電圧が零のときの
ドレイン電流)を第4のGaAsFETのそれより大
きくしておけば、前記制御電源をほぼそのまま第
2のGaAsFETのゲートに与えてこれをオフにす
ることができる。また入力信号が低レベルで第
1のGaAsFETがオフになるとき、第3の
GaAsFETをオフにして第4のGaAsFETを介し
て第2のGaAsFETのゲートに主電源電圧を与え
てこれをオンにする。 〔発明の効果〕 本発明に係る回路は、上述のようにドライバ
FETがオンのとき負荷FETがオフ、ドライバ
FETがオフのとき負荷FETがオンという相補型
動作を行なわせる。この結果、ドライバFETが
オンのときも貫通電流が流れることはない。また
DCFLと異なり、負荷FETの電流容量を大きくで
きるから、ドライバFETがオフのときに次段に
十分な負荷電流を供給できるドライブ能力を持た
せ得る。 また負荷FETを制御するための第3,第4の
GaAsFETの回路部分は負荷FETのみを負荷とす
るので駆動能力の小さい低消費電力構造としても
高速性が損なわれない。 更に第1,第3のGaAsFETのゲートと信号入
力端子との間にそれぞれ第5,第6のGaAsFET
を介在させたことにより、入力信号レベルが第
1,第3のGaAsFETのクランプ電圧より高い場
合にもこれらのゲートからの電流の流れ込みを効
果的に抑制することができ、また主電源電圧レベ
ルを高くした場合に低レベル出力の浮き上りを防
止して安定なインバータ動作を行なうことができ
る。 従つて本発明によれば、低消費電力でかつ高速
動作が可能なGaAsLSIを実現することができる。 〔発明の実施例〕 次に本発明を、実施例を示しながら具体的に説
明する。第5図に一実施例の回路を示す。ドライ
バとなるEFET(第1のGaAsFET)51と負荷
となるDFET(第2のGaAsFET)52を主電源
VDDと接地間に直列接続してインバータを構成す
るのが基本である。EFET51のドレインと
DFET52のソース間にはレベルシフト用のシヨ
ツトキーGaAsダイオード54,541,542
設けている。負荷としてのDFET52のゲートは
DFET(第3のGaAsFET)53を介して制御電
源VSSに接続すると共に、ゲート・ソース間を共
通接続したDFET(第4のGaAsFET)55を介
してドレイン、即ち主電源VDDに接続している。
ここでDFET53はその飽和ドレイン電流が
DFET55のそれより大きくなるように設定され
ている。また制御電源VSSは主電源VDDに対して
0<VSS<VDDなる所定の値に設定されている。
入力信号VINはゲート・ソース間を共通接続させ
たDFET(第5のGaAsFET)56aを介して
EFET51のゲートに供給されると同時に、もう1
つのゲート・ソース間を共通接続させたDFET
(第6のGaAsFET)56bを介してDFET53
のゲートにも供給されるようになつている。出力
信号VOUTはEFET51のドレインから取出され
る。 この回路の動作は次のように説明できる。 まず入力信号VINが高レベル(VH)であると、
ドライバのEFET51とDFET53はオン(導通
状態)となる。その条件は、DFET53のピンチ
オフ電圧をVP2,EFET51のスレツシヨルド電
圧をVthとすると、 VH−VFETb>VSS+VP2 VH−VFETa>Vth と表わされる。但しVFETaはDFET56aのドレ
イン・ソース間電圧、VFETbはDFET56bのド
レイン・ソース間電圧である。これら2つの
DFET56a,56bはEFET51,DFET53の
ゲートに印加される入力信号がゲート・ソース間
のクランプ電圧以上になつてゲートからソースに
向けて電流が流れ出すと、自分自身のドレイン・
ソース間電位差を増大させ、EFET51,DFET
53のゲートにある一定以上の電流が流れないよ
うなリミツタとしての動作を行なう。その閾値電
流はDFET56a,56bの飽和ドレイン電流に
等しい。従つてこの飽和電流値がEFET51,
DFET53のクランプ電圧VCE,VCDにおけるゲ
ート電流IGE,IGDとなるようにDFET56a,
DFET56bを設計しておくこと、入力信号が
EFET51,DFET53のクランプ電圧以下の時
はほぼ直接各々のゲートに印加され、クランプ電
圧以上になると各々のゲート電圧はクランプ電圧
に保持され、ゲートに流れ込む電流はこれ以上増
大しない。クランプ電圧は当然Vth,VP2より大
きい値でありEFET51,DFET53のオン,オ
フ動作に影響は与えない。従つて,式はゲー
ト電圧がクランプ電圧以下の場合で考えてもよく VH>VSS+VP2 ′ VH>Vth ′ と書き換えることができる。 このとき、DFET53がオンであつて、その飽
和ドレイン電流のDFET55のそれより大きいこ
とから、DFET53のドレイン電流はほぼVSS
なり、これが負荷のDFET52のゲートに印加さ
れる。一方、EFET51がオンであるから、もし
DFET52がオンであれば主電源VDDからDFET
52→ダイオード541,542→EFET51を通
つて接地へと電流が流れる。このとき出力端電位
をVOUT1、ダイオード541,542での電圧降下
を2×VDとすると、DFET52のソース電位は VOUT1+2×VD である。DFET52のピンチオフ電圧をVP1(負)
とすれば、 VSS<VOUT1+2×VD+VP1 が成立するとDFET52はオフ(非導通状態)と
なる。そのための十分条件は、VOUT0である
から、 VSS<2×VD+VP1 ′ となる。 こうして、〜′の条件を満たすことによつ
て、DFET52の過去の状態の如何にかかわら
ず、入力信号VINが高レベルVHのとき、EFET5
1はオン,DFET52はオフとなる。 次に入力信号VINが低レベルVLであると、
DFET53とEFET51はオフとなる。その条件
は VL<VSS+VP2 VL<Vth と表わされる。このとき、DFET53がオフとな
るのでそのドレイン電位はほぼ主電源VDD電位と
なり、これがDFET52のゲートに印加される。
これによりDFET52はオンとなりそのソース電
位はほぼVDDとなる。従つて出力信号VOUT2は VOUT2=VDD−2×VD となる。 以上のように、入力が高レベルVHであると出
力はほぼ0(接地電位)、入力が低レベルVLであ
ると出力は式で表わされる高レベルとなる。以
上の動作をする条件をまとめると、 VH>VSS+VP2 ′ VH>Vth ′ VSS<2×VD+VP1 ′ VL<VSS+VP2 VL<Vth VH≡VOUT2=VDD−2×VD VL≡VOUT10 となる。以上の式において回路中にはダイオード
順方向の立上り電圧相当の電位が発生しているこ
とが前提となるが、これを満たすには微小電流が
ダイオードに流れているだけで十分である。 この実施例では、EFET51とDFET52は一
方がオンのとき他方がオフであつて、主電源VDD
→DFET52→ダイオード541,542→接地と
流れる電流は殆んどない。つまりEFET51と
DFET52とは疑似相補型動作をするので、ここ
での消費電力は極めて小さい。また出力部の駆動
能力を増すにはDFET52、EFET51の電流駆
動能力を増せばよいが、駆動能力を増しても上述
のように相補型動作をするため、この部分での消
費電力増加はわずかである。 一方、主電源VDD→DFET55→DFET53→
制御電源VSSの回路部は基本的には反転動作とレ
ベルシフト動作を行なうものであるが、その負荷
はDFET52のゲートだけなので、駆動能力の小
さい低消費電力構造としても高速性が損なわれる
ことがない。 次に検討すべきは前段からの電流の流れ込み
(次段への電流の流れ出しと等価)による電力消
費についてである。これは、入力信号VINが高レ
ベルVHのときのみ問題となる。一般にMESFET
を用いる回路において入力信号はFETのゲート
に印加されるがゲートがシヨツトキー接合型であ
るため、ゲート・ソース間電圧がシヨツトキー接
合の順方向立上り電圧以上になると急激に電流が
流れ出す。従つて入力信号がある値以上になる
と、これによる電力が消費されることになる。と
ころが本実施例回路では、DFET56a,DEF
56bをそれぞれEFET51,DFET53のゲー
ト部に付加することにより、入力電圧が順方向立
上り電圧以上になつてもゲート電圧はそれ以上上
昇せず、ゲート電流が急激に出すことはない。従
つて、従来のMESFETを用いた論理回路のよう
なゲート電流が流れることによる電力消費はほと
んどない。このDFET56a,DFET56bを存
在させたことで、本実施例回路における相補型動
作による低消費電力性が更に補強されている点が
本実施例の特徴の一つである。 DFET56a,DFET56bの存在は動作条件
を緩和するというもう一つの効果を持つている。
第7図には、第5図に示す本実施例回路の入出力
伝達特性(○印)と、DFET56a,56bを除
いた回路の入出力伝達特性(×印)を示す。本実
施例回路によれば、入力が1V以上高くなつても
出力電圧の浮き上りがない。DFET56a,56
bのない回路では浮き上りがあり、そのためVDD
として設定できる電圧は1V程度という制限があ
る。ところが本実施例回路によれば、DFET56
a,56bの働きで、VDDを1V以上に設定しても
インバータとしての動作を安定に行なうことがで
きるという大きな長所を持たせることができる。 以上のように本実施例の回路は大駆動能力かつ
低消費電力という特徴をもち、しかも正常動作を
させることのできる電源電圧範囲が広いというこ
とが明らかとなつた。 具体的には例えば VP1=−0.5V VP2=−0.5V Vth=0.2V VD=0.8V VCL=0.7V VDD=3V VSS=1V に設定すると、〜の全ての式を満足すること
ができ、本実施例回路のインバータ動作が正常に
行なわれる。 次に上記動作条件を考慮して、インバータ回路
とこれを用いたリングオシレータ回路を試作し、
負荷容量を負わせた場合につき、そのゲート当り
の伝播遅延時間および消費電力を測定し、また比
較のため第3図のE/D型DCFLを用いたリング
オシレータ回路を試作してその特性を測定した。
そのデータを以下に説明する。FETおよびシヨ
ツトキーダイオード用の活性層の形成はCrドー
プ半絶縁性GaAs基板への28Si+の直接イオン注入
により行なつた。注入条件は第1表に示すとおり
である。また、実施例回路のデバイス寸法は第2
表、比較例回路のデバイス寸法は第3表にそれぞ
れ示した。 所望のFET,シヨツトキーダイオード特性を
得るためにこのあと、AsH3(1%)+Arの雰囲気
下で850℃、15分間のキヤツプレスアニールを行
なつた。次に、AuGeオーミツク電極を形成しこ
のあとFETのシヨツトキーゲート電極、シヨツ
トキーダイオードのシヨツトキー電極としてPt
を蒸着し400℃のシンタ処理を用いてFETのピン
チオフ電圧、スレツシユホールド電圧の制御を行
ない、EFETのスレツシユホールド電圧を0.2V、
DFETのピンチオフ電圧を−0.5Vに設定した。 リングオシレータ回路は15段であり、各段に容
量負荷として1辺50μmの正方形のシヨツトキー
ダイオードを出力ラインと接地端間に挿入した。
その回路図を第6図に示す。 リングオシレータ発振波形を測定し、1段当り
の伝播遅延時間τpd、消費電力Pd、論理振幅ΔV
を求めた結果を第4表に示す。 【表】 【表】 【表】 【表】 リングオシレータ各段の負荷容量は数pF〜
10pF程度であり、高集積GaAsLSIで想定される
回路内部の負荷、外部回路の負荷条件に近いもの
であつて、第4表の測定結果は実際のGaAsLSI
中の特性を示したものと考えてよい。本実施例の
回路は、τpd・pd積という指標でみれば、E/D
型DCFLに比べて1/7以下であり、高速性,低消
費電力性に優れた回路であることが明らかとなつ
た。しかも論理振幅は2.5Vと大きく、DCFLに比
べて4.5倍になつている。 本実施例の回路において、EFET51とDFET
52の疑似相補型動作のためにはDFET55は本
質的ではないが、このDFET55はDFET52を
オフからオンにするときの動作を高速にする上で
大きな意味をもつ。 また第5図から明らかなように、本実施例の回
路では製造上プロセス制御が難しいEFETは1個
しか用いていず、他は全て製造の容易なDFETで
ある。その結果、本実施例回路の製造歩留りは
E/D型DFETと基本的に同一レベルと考えてよ
く、ICの性能/価格比は高いものとなる。この
ように製造歩留りの低いEFETが1個だけで疑似
相補型動作を実現できるのは、ダイオード54の
存在と制御電源VSSの供給によるためであるが、
制御電源VSSの必要性は本発明の利点を減じるも
のではない。何故なら、主電源VDDに対して制御
電源VSSは常に0<VSS<VDDなる関係にあり、IC
内部で例えばシヨツトキーダイオードにより主電
源VDDの電圧を落とすことで制御電源VSSを得る
ことができ、IC外部からは単一電源動作のよう
にして動作させ得るからである。 本発明の回路は、電源電圧VDD,VSS、シヨツ
トキーダイオード54の個数や逆方向飽和電流
(これはダイオード接合面積による)、DFETのピ
ンチオフ電圧、EFETのスレツシヨルド電圧など
を変えることで、論理振幅を大きくすることがで
きる。しかも本発明回路は、DFET56a,
DFET56bの働きによりFETのゲート部にお
けるクランプ現象が起こらないようになつている
ので、論理振幅を大きくするための各部の変更に
際し、自由度が大きい。 従つて本発明の回路は、TTLコンパチブルの
レベルで動作させることも容易に実現でき、
GaAsICと他の回路とのインターフエース方式の
問題も解決できる。またGaAsICだけでシステム
を作り上げる場合にもICチツプ同志の間の信号
伝送には耐ノイズ対策は重要でそのためには論理
振幅をIC内部に比べ、IC外部で大きくしておく
ことが一つの方法だが、この目的のためにも本発
明回路は有効である。 またラインドライブなどのためドライブ能力を
増したい場合には、EFET51,DFET52のゲ
ート幅を大きくすればよく、それにもかかわらず
相補型動作のため消費電力は大きくならないとい
う利点をもつ。 以上詳述したように本発明によれば、従来の
BFLやSDFL並みのデバイス数とDCFL並みのプ
ロセス技術でこれらの回路より格段に優れた高速
性,大駆動能力および低消費電力性を実現するこ
とが可能となり、GaAsICのLSI化に果たす役割
は極めて大きい。 なお、以上の説明では専らGaAsICを用いた例
を示したが、MESFETを構成FETとしている点
から、他の半導体材料、例えばInP,Si等を用い
た場合にも本発明を適用することが可能である。
また第5図においてDFET55はDFET53の負
荷としての役割をもつものであるから、これを抵
抗に置換しても同様の効果が得られる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to GaAs logic integrated circuits. [Technical background of the invention and its problems] Conventional GaAs logic integrated circuit (hereinafter abbreviated as GaAsIC)
As a circuit configuration method, BFL (Buffered FET
Logic), SDFL (Schottky Diode FET Logic)
Alternatively, something called DCFL (Direct Coupled FET Logic) is known, and vigorous research and development is being carried out in various places. Components of the circuit include FETs, diodes, resistors, etc. Among these, Schottky gate type FETs (MESFETs) are used as the most important FETs for realizing GaAsICs, but they can be roughly divided into two types. That is, normally-on type FET and normally-off type FET. The former is in a conductive state between the drain and source when the gate voltage is zero with respect to the source electrode, and is also called a depletion type, and the latter is in a non-conductive state when the gate voltage is zero, and is also called an enhancement type. Below, normally-on type FET is called DFET, and normally-off type FET is called DFET.
It is called EFET. A circuit that uses DFET as a basic FET
It is DCFL. BEL in Figure 1, SDFL in Figure 2,
Figure 3 shows the circuit configuration of the DCFL. In the BFL shown in Figure 1, it becomes the driver.
DFET 11 (11 1 to 11 4 ) and DFET as load
12 in series to invert the input signal V IN .
This inverted signal level is used by the next stage input gate.
Since it is composed of DFET, it cannot be used as is and requires level shifting. Therefore, a level shift circuit consisting of a source follower DFET 13, Schottky diodes 14 (14 1 to 14 3 ), and a DFET 15 as a current source is provided at the output stage. A current always flows through this level shift circuit by the DFET 15 as a current source, so power consumption is large. In the SDFL shown in FIG. 2, an inverter is configured with the DFET 21 as a driver and the DFET 22 as a load, and the level shift of the input signal is performed at the input section of the inverter. That is, the Schottky diode 23 (23 1 , 23 2 ) for the logic gate, the Schottky diode 24 for the level shift, and the Schottky diode 24 for the current source.
The DFET 25 constitutes an input level shift circuit to obtain a signal level for operating the inverter driver EFET 21. This is because there is no FET equivalent to the source follower FET of the BFL, and because the Schottky diode 23 is used as a logic gate instead of the FET group 11 like the BFL, the power consumption is lower than that of the BFL. ,
However, power must still be consumed for level shifting. In the DCFL shown in Figure 3, the driver
EFET31 is used and DFET32 is used for the load.
Therefore, the level of the output signal V OUT can operate the gate of the next stage, and can be made level compatible with the input signal V IN . Therefore,
It does not require a level shift circuit like BFL or SDFL, and can operate with lower power consumption. On the other hand, since an EFET is used as a driver, in order to output a low level, it is necessary to use a load DFET with a smaller current capacity than the driver, which affects the drive capacity and slows down the operation speed. There is. FIG. 4 shows the relationship between delay time per gate and power consumption of various logic integrated circuits that have been reported to date. It is clear that DCFL has the lowest power consumption in GaAs, but BFL using DFET and
The operating speed tends to be slightly slower than SDFL. In terms of power consumption, GaAs is similar to Si.
CMOS because it is difficult to realize FET with MOS structure
The circuit cannot be obtained and even DCFL is 1 lower than Si-CMOS.
It has grown by more than an order of magnitude. By the way, when considering high integration of GaAsIC, the IC
Considering the heat dissipation conditions, the practical upper limit is about 1W per chip. This is a direct application of the SiIC example; in the case of GaAs, the thermal conductivity is lower than that of Si, so the upper limit may be lower than that of Si. Therefore, the number
In order to realize a GaAs LSI with more than 1000 gates, the power consumption per gate needs to be less than several 100 μW. It is impossible to achieve this with BFL or SDFL, and even if DCFL is used, it is expected to be difficult. Further, in the case of DCFL, there is a problem in that the operating speed becomes slower due to the increased load as the degree of integration increases. This is due to the small drive capacity of DCFL. Therefore, the load dependence of the propagation delay time τpd per gate is large in the case of DCFL. This poses another problem for higher integration of ICs. That is, LSI
Since the length of wiring to transmit signals from one logic gate to the next reaches several millimeters on average, the capacitance between it and the ground plane becomes a large load, and multilayer wiring The capacity of the crossover section also becomes a load. Furthermore, the output of one logic gate generally needs to be connected to the inputs of several logic gates due to the circuit configuration, and the input capacitance of the next stage also becomes a large load. These capacitive loads are 100 to 200fF/mm, 4μm/4μm with 4μm width wiring.
It is estimated to be 5 to 10 fF/piece for a crossover of
The average wiring length inside is 3mm, the average fanout is 3,
If the average number of crossovers is 20, the load capacitance carried by one logic gate is 0.7 to 1.4 pF. In the case of a DCFL logic gate composed of an FET with a gate length of 1 μm and a gate width of about 10 to 20 μm, this corresponds to a τpd of several 100 psec, assuming a current drive capacity of several mA. Furthermore, when considering the interface with the external circuit of the IC, the output circuit needs to drive a load that is at least one order of magnitude larger than the capacitive load of the internal circuit. If we do not lose the speed of the IC in this output circuit,
The drive current of the FET in the output circuit is required to be several tens of mA or more, and even if the power supply voltage is 1 to 3 V, the number of outputs of the IC is 10.
Even with ~20 units, the power consumption of the output circuit alone will be about 1W. As described above, it is clear that trying to achieve LSI-level integration with GaAsIC while maintaining low power consumption and high speed will be extremely difficult with currently known circuit configurations. [Object of the Invention] The present invention has been made in view of these drawbacks of conventional GaAsIC circuit configurations, and provides a basic gate circuit configuration with low power consumption per gate and high drive ability that can withstand increased loads. The purpose is to [Summary of the invention] The present invention uses an EFET as a driver and an EFET as a load.
Based on an inverter circuit using a DFET, the load DFET is controlled by an input signal to turn on and off.
Turn off and perform pseudo-complementary operation. Specifically, EFET as a driver (first
GaAsFET) and DFET as load (second
An inverter is configured in which one or more level-shifting shot-key GaAs diodes are interposed between the DFET (GaAsFET) and one or more level-shifting shot-key GaAs diodes are interposed between the DFET (second In addition, a DFET (fourth GaAsFET) is provided with the gate and source commonly connected between the drain and gate of the second GaAsFET.
GaAsFET). In addition, prepare a DFET (fifth GaAsFET) whose gate and source are commonly connected, and connect its source to the gate of the first GaAsFET and its drain to the signal input terminal, and further DFET whose gate and source are commonly connected. (6th
GaAsFET) and its source as a third
Connect the gate and drain of the GaAsFET to the signal input terminal. By setting the characteristics of each element and the potential relationship of each part, when the input signal is at a high level and the first GaAsFET is turned on, the third GaAsFET is
Turn on the second GaAsFET, apply a control voltage to the second GaAsFET so that its gate-source voltage is below the pinch-off voltage, and turn on the second GaAsFET.
Turn off. For example, if the saturation drain current (drain current when the gate-source voltage is zero) of the third GaAsFET is made larger than that of the fourth GaAsFET, the control power supply can be applied almost directly to the gate of the second GaAsFET. You can turn this off by giving: Also, when the input signal is low level and the first GaAsFET is turned off, the third GaAsFET is turned off.
The GaAsFET is turned off and the main power supply voltage is applied to the gate of the second GaAsFET via the fourth GaAsFET to turn it on. [Effects of the Invention] The circuit according to the present invention has a driver as described above.
Load FET is off when FET is on, driver
Complementary operation is performed in which the load FET is on when the FET is off. As a result, no through current flows even when the driver FET is on. Also
Unlike a DCFL, the current capacity of the load FET can be increased, so when the driver FET is off, it can have the drive ability to supply sufficient load current to the next stage. In addition, the third and fourth
Since the GaAsFET circuit uses only the load FET as a load, high speed performance is not compromised even when the drive capacity is low and the power consumption is low. Further, fifth and sixth GaAsFETs are connected between the gates of the first and third GaAsFETs and the signal input terminals, respectively.
By interposing the gate, it is possible to effectively suppress the flow of current from the gates of the first and third GaAsFETs even when the input signal level is higher than the clamp voltage of the first and third GaAsFETs, and also to reduce the main power supply voltage level. When the voltage is increased, it is possible to prevent the low level output from rising and to perform stable inverter operation. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a GaAsLSI that has low power consumption and is capable of high-speed operation. [Examples of the Invention] Next, the present invention will be specifically described with reference to Examples. FIG. 5 shows a circuit of one embodiment. The EFET (first GaAsFET) 51 serving as a driver and the DFET (second GaAsFET) 52 serving as a load are connected to the main power supply.
Basically, an inverter is configured by connecting in series between V DD and ground. EFET51 drain and
Level shifting shot key GaAs diodes 54, 54 1 and 54 2 are provided between the sources of the DFET 52. The gate of DFET52 as a load is
It is connected to the control power supply V SS through a DFET (third GaAsFET) 53, and connected to the drain, that is, the main power supply V DD , through a DFET (fourth GaAsFET) 55 whose gate and source are commonly connected. There is.
Here, the saturated drain current of DFET53 is
It is set to be larger than that of DFET55. Further, the control power supply V SS is set to a predetermined value such that 0<V SS <V DD with respect to the main power supply V DD .
The input signal V IN is input through a DFET (fifth GaAsFET) 56a whose gate and source are commonly connected.
At the same time that it is supplied to the gate of EFET51, another
DFET with two gates and sources commonly connected
(6th GaAsFET) DFET53 via 56b
It is also being supplied to the gates of The output signal V OUT is taken out from the drain of EFET 51. The operation of this circuit can be explained as follows. First, when the input signal V IN is at a high level (V H ),
The driver EFET 51 and DFET 53 are turned on (conducting). The condition is expressed as V H −V FETb > V SS +V P2 V H −V FETa > V th , where V P2 is the pinch-off voltage of DFET 53 and V th is the threshold voltage of EFET 51. However, V FETa is the drain-source voltage of the DFET 56a, and V FETb is the drain-source voltage of the DFET 56b. these two
When the input signal applied to the gates of EFET51 and DFET53 exceeds the clamp voltage between the gate and source, and current begins to flow from the gate to the source, the DFET56a and 56b close their own drains.
Increase the potential difference between sources, EFET51, DFET
It operates as a limiter so that a current exceeding a certain level does not flow through the gate of 53. Its threshold current is equal to the saturated drain current of DFETs 56a and 56b. Therefore, this saturation current value is EFET51,
The DFET56a , _
DFET56b should be designed in advance so that the input signal is
When the voltage is below the clamp voltage of EFET 51 and DFET 53, it is applied almost directly to each gate, and when it exceeds the clamp voltage, each gate voltage is held at the clamp voltage and the current flowing into the gate does not increase any further. The clamp voltage is naturally larger than V th and V P2 and does not affect the on/off operations of EFET 51 and DFET 53. Therefore, the equation can be considered in the case where the gate voltage is less than the clamp voltage and can be rewritten as V H > V SS +V P2 ′ V H > V th ′. At this time, since DFET 53 is on and its saturated drain current is larger than that of DFET 55, the drain current of DFET 53 becomes approximately V SS , which is applied to the gate of DFET 52 as a load. On the other hand, since EFET51 is on, if
If DFET52 is on, the main power supply V DD to DFET
Current flows through 52 → diodes 54 1 , 54 2 → EFET 51 to ground. At this time, assuming that the output end potential is V OUT1 and the voltage drop across the diodes 54 1 and 54 2 is 2×V D , the source potential of the DFET 52 is V OUT1 +2×V D. DFET52 pinch-off voltage V P1 (negative)
Then, when V SS <V OUT1 +2×V D +V P1 is satisfied, the DFET 52 becomes off (non-conductive state). A sufficient condition for this is that V OUT is 0, so V SS <2×V D +V P1 '. Thus, by satisfying the condition ~', when the input signal V IN is at the high level V H , regardless of the past state of the DFET 52, the EFET 5
1 is on and DFET52 is off. Next, when the input signal V IN is at a low level V L ,
DFET53 and EFET51 are turned off. The condition is expressed as V L <V SS +V P2 V L <V th . At this time, since the DFET 53 is turned off, its drain potential becomes approximately the main power supply V DD potential, which is applied to the gate of the DFET 52 .
As a result, the DFET 52 is turned on and its source potential becomes approximately VDD . Therefore, the output signal V OUT2 becomes V OUT2 =V DD -2×V D. As described above, when the input is at a high level VH , the output is approximately 0 (ground potential), and when the input is at a low level VL , the output is at the high level expressed by the formula. To summarize the conditions for the above operation, V H >V SS +V P2 ′ V H >V th ′ V SS <2×V D +V P1 ′ V L <V SS +V P2 V L <V th V H ≡V OUT2 =V DD -2×V D V L ≡V OUT1 0. In the above formula, it is assumed that a potential equivalent to the rising voltage in the forward direction of the diode is generated in the circuit, but it is sufficient that a small current flows through the diode to satisfy this requirement. In this embodiment, EFET 51 and DFET 52 are such that when one is on, the other is off, and the main power supply V DD
→ DFET52 → Diodes 54 1 , 54 2 → Almost no current flows with the ground. In other words, with EFET51
Since the DFET 52 performs pseudo-complementary operation, the power consumption here is extremely small. In addition, to increase the drive capacity of the output section, it is possible to increase the current drive capacity of DFET52 and EFET51, but even if the drive capacity is increased, the increase in power consumption in this part is small because complementary operation is performed as described above. be. On the other hand, main power supply V DD →DFET55→DFET53→
The circuit section of the control power supply V SS basically performs inversion operation and level shift operation, but its load is only on the gate of DFET52, so even if it is a low power consumption structure with small drive capacity, high speed performance will be impaired. There is no. The next thing to consider is power consumption due to current flowing in from the previous stage (equivalent to current flowing out to the next stage). This is a problem only when the input signal V IN is at a high level V H . Generally MESFET
In a circuit using FET, the input signal is applied to the gate of the FET, but since the gate is of the Schottky junction type, current suddenly begins to flow when the gate-source voltage exceeds the forward rising voltage of the Schottky junction. Therefore, when the input signal exceeds a certain value, power is consumed accordingly. However, in this embodiment circuit, DFET56a, DEF
By adding 56b to the gate portions of EFET 51 and DFET 53, the gate voltage will not rise any further even if the input voltage exceeds the forward rising voltage, and the gate current will not be suddenly generated. Therefore, there is almost no power consumption due to the flow of gate current as in logic circuits using conventional MESFETs. One of the features of this embodiment is that the existence of these DFETs 56a and 56b further enhances the low power consumption achieved by the complementary operation in the circuit of this embodiment. The presence of DFET 56a and DFET 56b has another effect of easing operating conditions.
FIG. 7 shows the input/output transfer characteristics (marked with ◯) of the circuit of this embodiment shown in FIG. 5, and the input/output transfer characteristics (marked with x) of the circuit excluding the DFETs 56a and 56b. According to the circuit of this embodiment, there is no rise in the output voltage even if the input voltage increases by 1V or more. DFET56a, 56
In the circuit without b, there is a rise, so V DD
There is a limit to the voltage that can be set as 1V. However, according to the circuit of this embodiment, DFET56
Due to the functions of a and 56b, the inverter has the great advantage of being able to operate stably as an inverter even when V DD is set to 1V or more. As described above, it has become clear that the circuit of this example has the characteristics of large drive capacity and low power consumption, and also has a wide power supply voltage range in which normal operation can be performed. Specifically, for example, by setting V P1 = -0.5V V P2 = -0.5V V th = 0.2V V D = 0.8V V CL = 0.7V V DD = 3V V SS = 1V, all the equations can be satisfied. , the inverter operation of the circuit of this embodiment is performed normally. Next, considering the above operating conditions, we prototyped an inverter circuit and a ring oscillator circuit using it.
When a load capacitance is applied, the propagation delay time and power consumption per gate are measured.For comparison, a ring oscillator circuit using the E/D type DCFL shown in Figure 3 is prototyped and its characteristics are measured. did.
The data will be explained below. The active layers for the FET and Schottky diode were formed by direct ion implantation of 28 Si + into a Cr-doped semi-insulating GaAs substrate. The injection conditions are as shown in Table 1. In addition, the device dimensions of the example circuit are
The device dimensions of the table and the comparative example circuit are shown in Table 3, respectively. In order to obtain the desired FET and Schottky diode characteristics, a capsule annealing was then performed at 850° C. for 15 minutes in an atmosphere of AsH 3 (1%) + Ar. Next, an AuGe ohmic electrode is formed, and then Pt is used as the short-key gate electrode of the FET and the short-key electrode of the short-key diode.
The pinch-off voltage and threshold voltage of the FET were controlled using sintering at 400℃, and the threshold voltage of the EFET was set to 0.2V.
The pinch-off voltage of the DFET was set to −0.5V. The ring oscillator circuit had 15 stages, and a square Schottky diode with a side of 50 μm was inserted between the output line and the ground terminal as a capacitive load in each stage.
The circuit diagram is shown in FIG. Measure the ring oscillator oscillation waveform and determine the propagation delay time τpd, power consumption Pd, and logic amplitude ΔV per stage.
Table 4 shows the results. [Table] [Table] [Table] [Table] The load capacitance of each stage of the ring oscillator is several pF ~
It is approximately 10pF, which is close to the internal circuit load and external circuit load conditions expected in highly integrated GaAsLSIs, and the measurement results in Table 4 are based on actual GaAsLSIs.
It can be thought of as showing the characteristics inside. The circuit of this embodiment has an E/D ratio of τpd/pd product.
It has become clear that the circuit is less than 1/7 that of the type DCFL, and has excellent high speed and low power consumption. Moreover, the logic amplitude is large at 2.5V, which is 4.5 times that of DCFL. In the circuit of this example, EFET51 and DFET
Although the DFET 55 is not essential for the pseudo-complementary operation of the DFET 52, it is of great significance in speeding up the operation when the DFET 52 is turned on from off. Furthermore, as is clear from FIG. 5, the circuit of this embodiment uses only one EFET, which is difficult to control in manufacturing process, and all the others are DFETs, which are easy to manufacture. As a result, the manufacturing yield of the circuit of this embodiment can be considered to be basically at the same level as that of the E/D type DFET, and the performance/price ratio of the IC is high. The reason why quasi-complementary operation can be achieved with just one EFET, which has a low manufacturing yield, is due to the presence of the diode 54 and the supply of the control power supply V SS .
The need for a controlled power supply V SS does not diminish the advantages of the present invention. This is because the control power supply V SS always has a relationship of 0 < V SS < V DD with respect to the main power supply V DD , and the IC
This is because the control power supply V SS can be obtained internally by reducing the voltage of the main power supply V DD using, for example, a Schottky diode, and the IC can be operated from the outside as a single power supply operation. The circuit of the present invention can achieve this by changing the power supply voltages V DD , V SS , the number of Schottky diodes 54, the reverse saturation current (this depends on the diode junction area), the pinch-off voltage of the DFET, the threshold voltage of the EFET, etc. Logic amplitude can be increased. Moreover, the circuit of the present invention has DFET56a,
Since the DFET 56b prevents a clamping phenomenon from occurring at the gate of the FET, there is a large degree of freedom in changing each part to increase the logic amplitude. Therefore, the circuit of the present invention can easily be operated at a TTL compatible level.
It also solves the problem of interface methods between GaAsIC and other circuits. Also, when building a system using only GaAs ICs, noise resistance measures are important for signal transmission between IC chips, and one way to do this is to make the logic amplitude larger outside the IC than inside the IC. , the circuit of the present invention is effective for this purpose as well. Furthermore, when it is desired to increase the drive capability for line drive, etc., the gate widths of the EFET 51 and DFET 52 can be increased, and the advantage is that the power consumption does not increase due to complementary operation. As detailed above, according to the present invention, the conventional
With the number of devices comparable to BFLs and SDFLs and the process technology comparable to DCFLs, it is possible to achieve significantly superior high speed, large drive capacity, and low power consumption compared to these circuits, and GaAsIC will play an extremely important role in the development of LSI. big. Although the above explanation has focused on examples using GaAsIC, since MESFET is used as the constituent FET, the present invention can also be applied to cases where other semiconductor materials such as InP, Si, etc. are used. It is.
Furthermore, since the DFET 55 in FIG. 5 serves as a load for the DFET 53, the same effect can be obtained even if it is replaced with a resistor.

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

第1図はBFLと呼ばれるGaAsMESFETを用
いた論理ゲート回路の回路図、第2図はSDFLと
呼ばれるGaAsMESFETを用いた論理ゲート回
路の回路図、第3図はDCFLと呼ばれる
GaAsMESFETを用いた論理ゲート回路の回路
図、第4図は従来の各種論理回路の速度−消費電
力の領域を示した図、第5図は本発明の一実施例
のGaAsIC用の基本論理回路の回路図、第6図は
第5図の回路により試作したリングオシレータを
示す図、第7図は同じく第5図の実施例回路と、
第5図のDFET56a,56bを除いた比較例回
路を実際に試作して測定した入力−出力特性を示
す図である。 51…EFET(第1のGaAsFET)、52…
DFET(第2のGaAsFET)、53…DFET(第3
のGaAsFET)、541,542…シヨツトキー
GaAsダイオード、55…DFET(第4の
GaAsFET)、56a…DFET(第5の
GaAsFET)、56b…DFET(第6の
GaAsFET)、VDD…主電源、VSS…制御電源。
Figure 1 is a circuit diagram of a logic gate circuit using GaAs MESFETs called BFL, Figure 2 is a circuit diagram of a logic gate circuit using GaAs MESFETs called SDFL, and Figure 3 is a circuit diagram of a logic gate circuit using GaAs MESFETs called SDFL.
A circuit diagram of a logic gate circuit using GaAs MESFET. Fig. 4 is a diagram showing the speed-power consumption range of various conventional logic circuits. Fig. 5 is a diagram of a basic logic circuit for GaAs IC according to an embodiment of the present invention. The circuit diagram, FIG. 6 is a diagram showing a ring oscillator prototyped using the circuit of FIG. 5, and FIG. 7 is the same example circuit of FIG. 5,
6 is a diagram showing input-output characteristics measured by actually fabricating a comparative example circuit excluding the DFETs 56a and 56b of FIG. 5. FIG. 51...EFET (first GaAsFET), 52...
DFET (second GaAsFET), 53...DFET (third
), 54 1 , 54 2 ... shot key
GaAs diode, 55...DFET (fourth
GaAsFET), 56a...DFET (fifth
GaAsFET), 56b...DFET (sixth
GaAsFET), V DD …main power supply, V SS …control power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 インバータ回路のドライバとなるノーマリオ
フ型の第1のGaAsFETおよび負荷となるノーマ
リオン型の第2のGaAsFETと、これら第1、第
2のGaAsFETの間に介在されたレベルシフト用
のGaAsダイオードと、そのドレイン側を前記第
2のGaAsFETのゲートに接続して前記第1の
GaAsFETのゲートに供給される入力信号により
ゲート制御されて所定の制御電源を選択的に前記
第2のGaAsFETのゲートに供給するノーマリオ
ン型の第3のGaAsFETと、ゲート・ソース間を
共通接続して前記第2のGaAsFETのドレイン・
ゲート間に介在させたノーマリオン型の第4の
GaAsFETと、ゲート・ソース間を共通接続しソ
ース側を前記第1のGaAsFETのゲートに接続し
ドレイン側を信号入力端子に接続したノーマリオ
ン型の第5のGaAsFETと、ゲート・ソース間を
共通接続してソース側を前記第3のGaAsFETの
ゲートに接続しドレイン側を信号入力端子に接続
したノーマリオン型の第6のGaAsFETとを集積
し、且つ前記第1のGaAsFETとレベルシフト用
のGaAsダイオードとの接続部にインバータ回路
の出力端子を設けるように構成され、前記入力信
号が高レベルのとき前記第1および第3の
GaAsFETがオン、第2のGaAsFETがオフとな
り、前記入力信号が低レベルのとき前記第1およ
び第3のGaAsFETがオフ、第2のGaAsFETが
オンとなるように各部の電位関係を設定したこと
を特徴とするGaAs論理集積回路。 2 前記第3のGaAsFETは、その飽和ドレイン
電流が前記第4のGaAsFETのそれより大きく設
定されている特許請求の範囲第1項記載のGaAs
論理集積回路。 3 前記第5のGaAsFETは、その飽和ドレイン
電流が前記第1のGaAsFETのゲート・ソース間
ダイオード特性における順方向立上り電圧に対応
する電流より小さくなるように設定され、前記第
6のGaAsFETは、その飽和ドレイン電流が前記
第3のGaAsFETのゲート・ソース間ダイオード
特性における順方向立上り電圧に対応する電流よ
り小さくなるように設定されている特許請求の範
囲第1項記載のGaAs論理集積回路。
[Claims] 1. A first normally-off GaAsFET serving as a driver of an inverter circuit, a second normally-on GaAsFET serving as a load, and a level shift interposed between the first and second GaAsFETs. a GaAs diode for the second GaAs FET, and its drain side connected to the gate of the second GaAsFET.
A normally-on type third GaAsFET whose gate is controlled by an input signal supplied to the gate of the GaAsFET and selectively supplies a predetermined controlled power source to the gate of the second GaAsFET is commonly connected between the gate and the source. and the drain of the second GaAsFET.
A normally-on type fourth interposed between the gates.
GaAsFET and a fifth normally-on type GaAsFET whose gate and source are commonly connected, the source side is connected to the gate of the first GaAsFET, and the drain side is connected to the signal input terminal, and the gate and source are commonly connected. and a normally-on type sixth GaAsFET whose source side is connected to the gate of the third GaAsFET and whose drain side is connected to the signal input terminal, and the first GaAsFET and a GaAs diode for level shifting are integrated. An output terminal of the inverter circuit is provided at a connection point between the first and third inverter circuits when the input signal is at a high level.
The potential relationship of each part is set so that the GaAsFET is on and the second GaAsFET is off, and when the input signal is at a low level, the first and third GaAsFETs are off and the second GaAsFET is on. Features of GaAs logic integrated circuit. 2. The GaAs FET according to claim 1, wherein the third GaAsFET has a saturation drain current set to be larger than that of the fourth GaAsFET.
Logic integrated circuit. 3 The fifth GaAsFET is set such that its saturation drain current is smaller than the current corresponding to the forward rising voltage in the gate-source diode characteristic of the first GaAsFET, and the sixth GaAsFET is 2. The GaAs logic integrated circuit according to claim 1, wherein the saturated drain current is set to be smaller than the current corresponding to the forward rising voltage in the gate-source diode characteristic of the third GaAs FET.
JP58037501A 1983-03-09 1983-03-09 Gaas logic integrated circuit Granted JPS59163858A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58037501A JPS59163858A (en) 1983-03-09 1983-03-09 Gaas logic integrated circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58037501A JPS59163858A (en) 1983-03-09 1983-03-09 Gaas logic integrated circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59163858A JPS59163858A (en) 1984-09-14
JPH0347778B2 true JPH0347778B2 (en) 1991-07-22

Family

ID=12499269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58037501A Granted JPS59163858A (en) 1983-03-09 1983-03-09 Gaas logic integrated circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59163858A (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS546760A (en) * 1977-06-17 1979-01-19 Fujitsu Ltd Logic circuit
FR2449369A1 (en) * 1979-02-13 1980-09-12 Thomson Csf LOGIC CIRCUIT COMPRISING A SATURABLE RESISTANCE

Also Published As

Publication number Publication date
JPS59163858A (en) 1984-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5034629A (en) Output control circuit for reducing through current in CMOS output buffer
JPH03500114A (en) New family of anti-noise logic gates and memory cells
US4663543A (en) Voltage level shifting depletion mode FET logical circuit
US4810969A (en) High speed logic circuit having feedback to prevent current in the output stage
JPH06303126A (en) Interface circuit
JP2559032B2 (en) Differential amplifier circuit
US4931670A (en) TTL and CMOS logic compatible GAAS logic family
US4885480A (en) Source follower field-effect logic gate (SFFL) suitable for III-V technologies
US4712022A (en) Multiple input OR-AND circuit for FET logic
US4954730A (en) Complementary FET circuit having merged enhancement/depletion FET output
JPH0347777B2 (en)
US5852382A (en) Three-state CMOS output buffer circuit
JPH0347778B2 (en)
US5173622A (en) Source coupled logic circuit with reduced power consumption
JPH02280413A (en) Basic logic circuit
US4849717A (en) Oscillator circuit
JP3086754B2 (en) Semiconductor logic integrated circuit
US5343091A (en) Semiconductor logic integrated circuit having improved noise margin over DCFL circuits
JPH0411050B2 (en)
US6111430A (en) Circuit for interfacing a first type of logic circuit with a second type of logic circuit
JPH0347776B2 (en)
EP0282249A2 (en) Logic circuit employing field effect transistor having junction with rectifying characteristic between gate and source
CA1244529A (en) Depletion mode fet logic system
JP2751419B2 (en) Semiconductor integrated circuit
JP2830222B2 (en) Semiconductor integrated circuit device