Элементы логики с инжэкционным питанием

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 И^гЛ, 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 а_и. 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 a_aIJN, 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 +U_a._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= Х_г = 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 =X_X + X₂. На выходе нагрузочного инвертора (транзистора VT4) Y = Х₁ + Х₂-Уровень напряжения на выходе ЛЭ И²Л составляет U _вых= 0,1В, U ¹_вых =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 t_3CP < 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.

1. Элементы статистики комбинаторики и теории вероятностей в основной школе

   Дипломная работа >> Педагогика
   ... образования, по теме – Элементы логики, комбинаторика, статистика и ... выводов. В результате изучения элементов логики, комбинаторики, статистики и теории ... школе. – 2004. – №5. Макарычев Ю.Н., Миндюк Н.Г. Элементы комбинаторики. // Математика в школе. – 2004. – ...

2. Логика и теория аргументации

   Конспект >> Философия
   ... процессе построения формального доказательства. Элементы дедуктивной логики высказываний. Теорема дедукции в исчислении ... Эмпирическое и дедуктивное доказательства Логические выводы. Логика и внелогические элементы мышления. Доказательство и интуиция. « ...

3. ... основе агентно-ориентированного подхода и диалоговых логик

   Диссертация >> Информатика, программирование
   ... Здесь ! – квантор существования единственного элемента, т.е. !а  a(ba). Назовем совокупность ... логик, бирешётки При использовании многозначных логик с размерностью более 3 элементов ... [17,18], а именно такие логики ...

4. Логика как наука. История развития логики

   Реферат >> Логика
   ... , самое непосредственное. Именно логика является теоретической основой современных ... – раздел математической логики, называемой алгеброй логики. Прежде чем перейти ... использующий законы математической логики. Математическая логика изучает вопросы применения ...

5. Логика полный курс

   Закон >> Логика
   ... логики. Логика и другие науки о мышлении. Логика и психология. Логика и конкретные науки. Теоретическое и практическое значение логики. Значение логики ... в состав конкретной мысли ее элементов; 3) способ изложения мыслей. 3. Логика – это наука … 1) об ...

Хочу больше похожих работ...