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

12261. Ғалам эволюциясы идеясының қалыптасуы 44.5 KB
  Ғалам эволюциясы идеясының қалыптасуы Қазіргі таңда бүкіл ғалам эволюциясының идеясы жаратылыстанушы ғалымдардың арасында қарсылық тудырмай қабылдануда. Бірақ бұл жағдай бірден пайда бола салған жоқ. Кезкелген ұлы ғылыми идея секілді ол да ғылымда басты оры
12262. Ғалам эволюциясының моделі 51.5 KB
  Ғалам эволюциясының моделі 1922 жылы А.А.Фридман Эйнштейннің салыстырмалық теориясына сәйкес Әлемнің эволюциялық сипатын ашты. Бұдан кейін В.М.Слайфер галактикалардың көпшілігі өзінің өлшеген 41 ден 36 2000 км/с жылдамдықпен алыстап бара жатқандығын және тек бірнеше гал
12263. Жер планетасының эволюциясы 788.5 KB
  Жер планетасының эволюциясы Жерді Күн жүйесінің планетасы және аспан денесі ретінде қарастырсақ ол диск тәрізді айналып тұрған газды шаңды бұлттан 47 млрд жыл бұрын пайда болған. Қазіргі кезде осы бұлттың температурасына деген көзқарас бойынша зерттеушілердің бі
12264. Жұлдызды аспан көрінісінің жыл бойындағы өзгеруі 44.5 KB
  Жұлдызды аспан көрінісінің жыл бойындағы өзгеруі Координаттардың экваторлық жүйесі. Жер бетіндегі кез келген елді мекеннің географиялық координаталармен бір мәнді белгіленетіні сияқты шырақтардың аспан сферасындағы орны экваторлық координаттармен анықталады. Олар...
12265. Күн жүйесінің эволюциясы 45.5 KB
  Күн жүйесінің эволюциясы Біздің Құс Жолы атты спираль тәріздес галактикамыз шамамен 150 млрд жұлдыздан құралған оның өзінің ядросы мен бірнеше спираль тәріздес тармақтары бар. Оның мөлшері 100 мың жарық жылына тең. Біздің галактикамыздағы жұлдыздардың басым көп
12266. Планетадағы заттардың айналымы. Өзектілік қағидасы 38 KB
  Планетадағы заттардың айналымы. Өзектілік қағидасы Жердің затымен төмендегі негізгі үш түрлі ішкі процестер үнемі жүрген және қазір де орын алып отыр: 1. Біз атқылаған вулкандардан лава түрінде бақылайтын балқыған тау жыныстарының магмалардың ысты
12267. Шолпан планетасы 1.29 MB
  Шолпанның бетін Жерден оптикалық құралмен бақылау қиын өйткені ол бұлтқа оранған. Сондықтан ғаламшардың физикалық сипаттары радиометод және ғарыштық зерттеулермен алынған. Шолпанның массасы Жердің 0815 массасына тең ал оның радиусы R = 6050км немесе Жердің 0950 р
12268. Қазақстанның ауылшаруашылығы кешенінің даму бағыттары 423.5 KB
  Кіріспе Ел экономикасының қуаттылығы оның қазба байлықтары мен минералдық ресурстар базасының көлеміне емес алысты аңғаратын экономикалық реформалар стратегиясының бәсекелестікке қабілетті жоғарғы технологиялық тауар мен сапалы қызмет жасауға жағдай туғызуға...
12269. Екі мәрте Социалистік Еңбек Ері Жазылбек Қуанышбаевтың туғанына – 110 жыл 54.5 KB
  Жаз дидарлы ата жайында айтсақ... Екі мәрте Социалистік Еңбек Ері Жазылбек Қуанышбаевтың туғанына 110 жыл Даналар көп менің мына даламда Атағы аян осынау кең ғаламға. Дәріс алған табиғаттың өзінен Жүгінбеген қағаз бенен қаламға. ...