6300

Элементы логики с инжэкционным питанием

Контрольная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Элементы логики с инжэкционным питанием. Интегрально-инжекционная логика (И2Л), которую вернее было бы назвать логикой с инжекционным питанием, не может быть реализована на дискретных компонентах. Вариант структуры логики ИгЛ, изготовленной, н...

Русский

2014-12-28

93 KB

11 чел.

Элементы логики с инжэкционным питанием.

Интегрально-инжекционная логика (И2Л), которую вернее было бы назвать логикой с инжекционным питанием, не может  быть реализована на дискретных компонентах. Вариант структуры логики ИгЛ, изготовленной, но изопланарной технологии, изображен на рис.1. Он представляет собой комбинацию многоколлекторного транзистора р-п-р-типа с «боковой» структурой и нескольких многоколлекториых п-р-п-транзисторов. Структура размещается на кристалле из кремния п+-типа, имеющего нулевой потенциал. Низколегированный эиитаксиальный слой п - типа  служит базой многоколлекторного транзистора р-п-р. Этот транзистор является источником тока или инжектором для переключательных  п-р-п-транзисторов.

Переключательные многоколлекторные транзисторы, расположенные по обе стороны инжектора, образуются областью п (эмиттер), р (база) и областями п+  (коллекторы).  Неосновные носители, которые инжектируют из области р в область п, преодолевают небольшое расстояние от эмиттера р до коллектора р (ширину базы р-п-р транзистора), это обеспечивает достаточную величину коэффициента передачи тока инжектора аи. Инжектор создает довольно большой ток эмиттерного  перехода п-р  переключательного транзистора п р-n. Этот ток  и является током питания логического элемента И2 Л. При наличии тока эмиттера переключательный транзистор находится в режиме насыщения, коллекторные переходы р-n открыты, а при  наличии  внешней цепи там возникает коллекторный ток. Изоляцию между соседними логическиими  элементами обеспечивают разделительные области SO2.


   Ток  инжектора  делится  между  многими логическими элементами, число которых  на  кристалле может доходить до нескольких сотен. Ток каждого коллектора многоколлекторного инжектора равняется aaIJN, где N  -    число коллекторов р в структуре И2Л, оно равняется  числу логических элементов (многоколлекторных транзисторов п-р-п). Особенность структуры транзисторов п-р-п состоит в том, что они работают как бы в инверсном режиме: площадь коллекторов п' мала, а концентрация носителей в них самая высокая. Как следствие, значение коэффициента передачи тока базы β этого транзистора составляет всего несколько единиц. Однако насыщенное состояние в нем все же наступает даже в микро режиме,  при токе эмиттера 5...10 мкА. Это позволяет обеспечить   экономичность И2Л    логики.

Сумма падений напряжения на переходах в структуре И2Л состоит из суммы падений напряжений на двух открытых эмиттерных переходах инжектора и ключевого транзистора U= 0,7...0,8 В и остаточного напряжения коллекторного перехода p-ni  U OC] =0,1В. Напряжение питании ЛЭ И2Л может быть 1,5...4В. Общий ток инжектора I устанавливается общим для всего кристалла резистором Ru (он показан на рис. 1 пунктиром). В другом возможном варианте структуры И2Л все логические элементы микросхемы выполняются на кристалле с высокой проводимостью р+-типа, который подключается к +Ua.n. Эта  р+ - область выполняет функцию инжектора для всех переключательных п-р-п - транзисторов на кристалле. В таком варианте р-п-р-транзистор инжектора имеет вертикальную структуру, в остальном он не отличается от изображенного на рис. 1.

Эквивалентная схема, отображающая процессы, происходящие в ЛЭ И'Л, показана па рис. 2, где изображен инжектор, VT1  и два переключательных транзистора VT2, VT3, Входом первого логического элемента является база транзистора VT2. Когда на вход ЛЭ VT2 подан сигнал Х1 =1 (контакт разомкнут, (U= U1), ток инжектора I2 протекает через эмиттерный переход VT2. Транзистор VT2 находится в состояний; насыщения. В результате ток инжектора  замыкается  через коллекторную цепь VT2, а ток


эмиттера транзистора VT3 равняется нулю и он заперт, то есть У= Хг = 1. При X1= 0 логические состояния меняются на противоположные. ЛЭ выполняет операцию инверсии по обоим выходам и является инвертором.

Если соединить выходы нескольких инверторов, например, двух   и подключить к точке соединения  нагрузочный  инвертор VT4 (на схеме отсутствует), то в этой точке будет реализоваться логическая функция ИЛИ-НЕ Y =XX + X2. На выходе нагрузочного инвертора (транзистора VT4) Y = Х1 + Х2-Уровень   напряжения   на   выходе ЛЭ  И2Л  составляет U вых=  0,1В, U 1вых =0,5…0,6В  величина .логического перепада U = 0,5В. Ток инжектора отдельного ЛЭ (в зависимости от  быстродействия) изменяется от 5...10 мкА до I  мА.  При  небольшом числе нагрузок (п = 1...2) значение задержки распространение соответствует ЛЭ среднего быстродействия t3CP <  10  нс. Допустимое напряжение помех          U пом_доп < 0,3 В. Таким образом, элементы   И'Л  пригодны  для создания  БИС  высокой  степей и интеграции (БИC  памяти,   микропроцессоры   и  др.),  так   как небольшие  размеры   позволяют  разместить   несколько тысяч 10 ЛЭ на  1   мм 2.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8396. Местоимения китайского языка 30 KB
  Местоимения китайского языка Личные местоимения Единственное число 1-е лицо [w] я 2-е лицо ты ? [n?n] Вы Вам(не имеет множественного числа) 3-е лицо он она оно, он, она (для неодушевленных предметов) Множественное чи...
8397. Мировые экономические отношения 142.5 KB
  Коренная причина возникновения и развития международных экономических отношений - это различия в наделенности стран факторами производства (экономическими ресурсами). С одной стороны, это ведет к международному разделению труда. С другой сторо...
8398. Чайное чувство. Особенности выращивания и разновидности чая в Китае 380 KB
  Чайное чувство. Содержание: Введение. Часть. От земли к небу. Растение чай. Виды китайского чая. Чай и вода. О пользе чая. Атмосфера чая: природа, образы и творения рук человеческих. Приготовление чая. Технич...
8399. История литературы Китая 121.41 KB
  История литературы Китая Литература Китая и вэнь Литературное творчество осмыслялось в Китае в рамках архаико-религиозных воззрений на вэнь и натурфилософских представлений, вэнь - это словесный узор. Исходная семантика вэнь - пиктограмма, и...
8400. Индия, Пакистан, Китай после Второй мировой войны 45 KB
  Индия, Пакистан, Китай после Второй мировой войны Завоевание Индией независимости. Развитие Индии и Пакистана. После окончания Второй мировой войны Индия переживала подъем национально-освободительного движения. Английские власти, стараясь у...
8401. Турция, Китай, Индия, Япония 40 KB
  Турция, Китай, Индия, Япония В колониях и зависимых странах под влиянием революционных событий в России все шире разворачивалась борьба за национальную независимость. В ходе этой борьбы ставились вопросы не только освобождения, но и обновления об...
8402. Китай в ХХ веке 55 KB
  Китай в ХХ веке. Версальский мирный договор 1919г., санкционировавший право Японии на германские владения в Шаньдуне, вызвал волну возмущения в Китае, надеявшимся стать союзником для держав Антанты в 1-й мировой войне. 4 мая 1919г....
8403. Периодизация истории и культуры Древнего Китая 196.5 KB
  Периодизация истории и культуры Древнего Китая Древнейший период - V - III тыс. до н.э. Период Шань-Инь - сер. II тыс. до н.э. (XVI - XI вв. до н.э.), I китайское государство Периоды Чжоу и Чжаньго XI...
8404. Современный Китай: тенденции развития экономики и политики. 119.5 KB
  Современный Китай: тенденции развития экономики и политики. Борьба за реформы и перестановки в КПК. Основные аспекты политической и экономической безопасности КНР. Китай, несмотря на его гигантские успехи в развитии экономики, - остается...