Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Особенности устройств цифровых интегральных схем на биполярных транзисторах.



В схемотехнике современных цифровых интегральных схем на биполярных транзисторах широко используются многоэмиттерные и многоколлекторные транзисторы. Применение таких транзисторов упрощает реализацию логических функций в этих ИС. Например, с помощью МЭТ в микросхемах транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) реализуется функция «И-НЕ» (рис.7.28). Действительно, низкий уровень напряжения на выходе логического элемента (логический 0)получается только тогда, когда на все эмиттеры МЭТ VT1 (входы логического элемента) подан высокий уровень напряжения (логическая 1) и соответствующие эмиттерные p-n переходы закрыты. При подаче на любой из входов элемента напряжения низкого уровня транзистор VT1 входит в режим насыщения, выходной транзистор закрывается и на выходе логического элемента устанавливается высокий уровень напряжения. Использование МЭТ для реализации логической функции одновременно решает и проблему электрической развязки входов логического элемента, поскольку в электронной схеме эти входы обычно подключены к выходам разных логических элементов, состояние которых должно оставаться независимым.

В микросхемах интегральной инжекционной логики (И2Л) основу составляют МКТ. Рассмотрим логический элемент И2Л более подробно. В конструкцию его базовой ячейки заложены две принципиально новые идеи: новый способ подачи смещения на базу усилительного транзистора, позволяющий вообще отказаться от использования резисторов, которые обычно занимают значительную площадь на поверхности кристалла; и функциональная интеграция рабочих областей транзисторов разного типа проводимости, при которой отпадает необходимость изолировать транзисторы друг от друга и создавать отдельные контакты к каждому их выводу (контакты также требуют дополнительного места на поверхности кристалла).

Рис.7.28.

Рассмотрим логический элемент И2Л более подробно. В конструкцию его базовой ячейки заложены две принципиально новые идеи: новый способ подачи смещения на базу усилительного транзистора, позволяющий вообще отказаться от использования резисторов, которые обычно занимают значительную площадь на поверхности кристалла; и функциональная интеграция рабочих областей транзисторов разного типа проводимости, при которой отпадает необходимость изолировать транзисторы друг от друга и создавать отдельные контакты к каждому их выводу (контакты также требуют дополнительного места на поверхности кристалла). Все это позволило увеличить плотность упаковки в микросхемах И2Л (число элементов, размещаемых на единице площади кристалла) в 10-30 раз по сравнению с другими типами биполярных ИС.

Базовый элемент И2Л (рис.7.29) представляет собой комбинацию горизонтального p-n-p –транзистора (так называемого инжектора) VT1 и вертикального усилительного n-p-n-транзистора VT2, который обычно делается многоколлекторным для реализации необходимых логических функций с помощью «проводного ИЛИ». Усилительный транзистор имеет «скрытый» эмиттер, сильно легированный коллектор и базу. При подаче на эмиттерный переход p-n-p –транзистора прямого смещения, инжектируемые из p+-области дырки попадают в p-область, которая одновременно является коллектором транзистора VT1 и базой транзистора VT2. Эти дырки создают в базе n-p-n-транзистора заряд, вызывающий открывание этого транзистора, если только вывод базы транзистора не соединен с общим проводом какого-либо другого логического элемента.

Логические элементы И2Л нашли широкое применение при создании цифровых ИС на биполярных транзисторах. В качестве примера можно привести выпускаемые отечественной промышленностью микромощные статические запоминающие устройства серии К541 и микропроцессорные комплекты серий К583, К584. Элементы И2Л обладают достаточно высоким быстродействием; в современных элементах задержка распространения составляет 320 пс/вентиль, а произведение времени задержки на среднюю мощность потребления (которое иногда называют энергией переключения) – 0, 02пДж.

 

 

Рис.7.29.

Интегральные диоды. Интегральный диод представляет собой диодное включение интегрального транзистора. Пять возможных вариантов диодного включения показаны на рис.7.30.

В таблице 7.3 приведены типичные параметры этих вариантов. Для них приняты следующие обозначения: до черточки стоит обозначение анода, после черточки-катода; если два слоя соединены, их обозначения пишутся слитно.

Рис.7.30.

Таблица 7.3.

 

Параметры. Тип диода
БК-Э Б-Э БЭ-К Б-К Б-ЭК
Uпр (В). 7-8 7-8 40-50 40-50 7-8
Iобр (нА) 0, 5-1 0, 5-1 15-30 15-30 20-40
Сдиф (пФ) 0, 5 0, 5 0, 7 0, 7 1, 2
С0 (пФ) 1, 2
Tв (нс)

 

Из таблицы видно, что варианты различаются как по статическим так и по динамическим параметрам.

Пробивные напряжения Uпр зависит от используемого перехода; они меньше у тех вариантов, в которых используется эмиттерный переход.

Обратные токи Iобр – это токи термогенерации в переходах. Они зависят от объема перехода и, следовательно, меньше у тех вариантов, у которых используется только эмиттерный переход, имеющий наименьшую площадь.

Емкость диода Сд (т.е. емкость между анодом и катодом) зависит от площади используемых переходов; поэтому она максимальна при их параллельном соединении (вариант Б-ЭК). Паразитная емкость на подложку С0 шунтирует на «землю» анод или катод.

Время восстановления обратного тока tв (т.е. время переключения диода из открытого в закрытое состояние) минимально у варианта БК-Э; у этого варианта заряд накапливается только в базовом слое (так как коллекторный переход закорочен). У других вариантов заряд накапливается не только в базе, но и в коллекторе, так что для рассасывания заряда требуется большее время.


Поделиться:



Популярное:

  1. I. Понятие и система криминалистического исследования оружия, взрывных устройств, взрывчатых веществ и следов их применения.
  2. II. Особенности организации метакогнитивного опыта
  3. IV. Организация функционирования сооружений и устройств железнодорожного транспорта
  4. IV. Порядок действий при неисправностях устройств диспетчерской централизации
  5. IV. Устройства железнодорожной автоматики и телемеханики
  6. IV.5. Особенности опробования тормозов у пересылаемого мотор-вагонного подвижного состава
  7. Peculiarities of Passive Voice Особенности пассивных конструкций
  8. VIII.l. ОСОБЕННОСТИ КЛИНИЧЕСКИХ ПРОЯВЛЕНИЙ НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ
  9. XI.6. Особенности графики аниме
  10. А, б – схемы применения приспособления; в – готовая рамка; 1 – рычаг; 2 – ролик; 3 – заготовка; 4 – оправка; А, Б – соответственно верхнее и нижнее положение рычага
  11. А. Особенности восприятия цвета и света
  12. АБОНЕНТАМИ И (ИЛИ) АБОНЕНТСКИМИ УСТРОЙСТВАМИ


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 695; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.014 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь