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

7463. Вариантное проектирование фундаментов промышленного здания 160.5 KB
  Тема: Вариантное проектирование фундаментов промышленного здания 1. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства 1.1.Определение наименования грунтов, их состояния, величины условного расчетного сопротивления Рассмотрим грунты, данн...
7464. Менеджмент - наука, практика и искусство управления: эволюция становления и развития 184 KB
  Тема 1: Менеджмент - наука, практика и искусство управления: эволюция становления и развития Введение в менеджмент. История развития управленческой мысли. Становление и развития менеджмента. Опыт и основные тенденции развития...
7465. Понятие, предмет, метод, источники и система административно-процессуального права. Понятие и структура административного процесса 153.5 KB
  Тема 1. Понятие, предмет, метод, источники и система административно-процессуального права. Понятие и структура административного процесса Учебные вопросы: 1. Понятие, предмет и метод административно-процессуального права. 2. Источники административ...
7466. Информатизация общества, понятие информации и системы управления 136.5 KB
  Тема 1 Информатизация общества, понятие информации и системы управления 1. Информация и различные аспекты ее обработки 2. Система и системный подход в управлении Измерение производительности - способ оценки возможностей страны обеспечить повыше...
7467. Метрологическое обеспечение на этапах жизненного цикла продукции 36.5 KB
  Тема 1.1 Метрологическое обеспечение на этапах жизненного цикла продукции Студент должен иметь представление: - о роли и значении метрологического обеспечения в управление качеством продукции - об отражении треб...
7468. Метрологическая экспертиза технической документации 51.5 KB
  Тема 1.2 Метрологическая экспертиза технической документации Студент должен иметь представление: - о необходимости метрологической экспертизы технической документации знать: - порядок метрологической экспертизы т...
7469. Метрологическое обеспечение технологического процесса изготовления продукции 71 KB
  Тема 1.3 Метрологическое обеспечение технологического процесса изготовления продукции Студент должен иметь представление: - о необходимости метрологического обеспечения средств измерений, обеспечивающих стабильность технологическо...
7470. Рулевое управление ВАЗ 2121 62 KB
  Рулевое управление ВАЗ 2121 Рис. Рулевое управление. 1. Боковая тяга 2. Сошка 3. Средняя тяга 4. Маятниковый рычаг 5. Регулировочная муфта 6. Нижний шаровой шарнир подвески 7. Поворотный кулак 8. Верхний шаровой шарнир подвески 9. Подшипник ...
7471. Исследование напряженно-деформированного состояния элементов составных балок 9.79 MB
  Исследование напряженно-деформированного состояния элементов составных балок Введение Балки являются одним из самых употребляемых строительных элементов любых зданий и сооружений. По своей статической схеме балки представляют конструкцию, как правил...