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

17979. Страхування та страховий ринок 111.5 KB
  Тема 6. Страхування та страховий ринок. Основні питання теми. 1.Економічна необхідність і роль страхування в забезпеченні безперервності суспільного виробництва. Форми й методи страхового захисту. Класифікація страхування за об'єктами та ознакою ризику. Види
17980. Фінансовий ринок 108 KB
  Тема 7. Фінансовий ринок Основні питання теми: сутність фінансового ринку. класифікація фінансових ринків. види цінних паперів основні їхні характеристики. правове регулювання фінансового ринку. оподаткування доходів від цінних паперів. ринок фін
17981. Государственное регулирование хозяйственной деятельности 125.5 KB
  18 Лекция № 3. Тема: Государственное регулирование хозяйственной деятельности. План 1. Средства и принципы регулирующего воздействия государства на деятельность субъектов хозяйствования. 2. Лицензирование отдельных видов хозяйств...
17982. Правовое регулирование финансовой деятельности 116.5 KB
  24 Лекция № 4 Тема: Правовое регулирование финансовой деятельности ПЛАН: 1.Понятие и виды правового режима имущества субъектов хозяйствования. 2. Порядок открытия и обслуживания банковского счета. 3. Правовое регулирование наличных и безналичны
17983. Хозяйственные обязательства и договоры 154 KB
  Лекция 5 Хозяйственные обязательства и договоры План 1.Понятие хозяйственного обязательства. 2.Классификация хозяйственных обязательств. 3.Возникновение изменение и прекращение хозяйственных обязательств. 4.Хозяйственные договоры. 5. Способы обеспечения ис
17984. Хозяйственно правовая ответственность и защита прав субъектов хозяйствования 155 KB
  Лекция 6 Хозяйственно правовая ответственность и защита прав субъектов хозяйствования. Понятие хозяйственноправовой ответственности и ее место в системе иных видов юридической ответственности. Способы защиты прав и законных интересов субъектов хозяйств
17985. Хозяйственное право в системе права Украины 169.5 KB
  Лекция № 1 :Хозяйственное право в системе права Украины План 1. Понятие и виды хозяйственной деятельности. 2.Понятие и виды хозяйственных отношений. 3. Методы государственного регулирования хозяйственных правоотношений. 4. Принципы хозяйственного права. 5. И...
17986. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ БАНК И ДЕНЕЖНО-КРЕДИТНАЯ ПОЛИТИКА 435.5 KB
  ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине ЦЕНТРАЛЬНЫЙ БАНК И ДЕНЕЖНОКРЕДИТНАЯ ПОЛИТИКА Тема 1. НАЦИОНАЛЬНЫЙ БАНК УКРАИНЫ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ БАНК СТРАНЫ Назначение и правовой статус центральных банков. Основные задачи функции и принципы деятельности НБУ. ...
17987. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ 1.33 MB
  конспект лекций по предмету Финансовый менеджмент Вступление В предлагаемом курсе лекций наложены основные методы и практические приемы которые применяются для эффективного управления формированием и использованием финансовых ресурсов предприяти...