Mikroelektronika alapjai, logikai elemek áram vagy feszültség átvitelével
A közvetlen kapcsolatú (TLSL) tranzisztoros logika a tranzisztoros kulcsok párhuzamos (vagy soros) csatlakozásán alapul és közös kollektorterhelés használatával (3.4. Ábra). Szerkezetileg a T 1, T 2, T 3 tranzisztorokat kombinálják a kollektorban, és az Rk ellenálláson keresztül kapcsolják az Ek buszra. A bemeneti jelek a tranzisztorok aljára kerülnek. A kimenetek ugyanazon elemek bemenetére vannak csatlakoztatva. Az áramkört úgy számítják ki, hogy amikor egy vagy több tranzisztor alapjára egy nagyfeszültséget (logikai egységet) alkalmaznak, a tranzisztorok telítettek, és a kimeneti potenciál alacsony szintre csökken - az U 0 = Uost maradékpotenciál.
Ábra. 3.4. A TPLN alapvető logikája
A kimeneti potenciál megfelel a logikai zérusnak, és az összes terhelés-tranzisztor zárva van. Ha a logikához tartozó alacsony potenciált a T 1, T 2, T 3 tranzisztorok bemenetére alkalmazzuk, akkor minden tranzisztor zárva van, összegyűjtési potenciáljuk felemelkedik, és elérje az Ek szintet. Ebben az esetben a későbbi tranzisztorok nyitva vannak, mert a kimeneti feszültség potenciálja megfelel a telített tranzisztor bázispotenciáljának. Ez a potenciál logikai is, tehát a pozitív logikában a TLSN diszjunkciós műveletet hajt végre, megvalósítva a kimeneti függvényt
Ez megfelel az OR kapunak. A TMLN elem fő előnye az egyszerűség. A legfőbb hátrány az, hogy a folyamatok erősen függenek a tranzisztorok jellemzőitől. Ez elsősorban a jelszintek megváltoztatásával nyilvánul meg a bemenetek és a terhelés számának változásával.
A kollektorok alapáramai egyenetlenül oszlanak el a tranzisztorok paramétereinek elterjedése miatt. A tranzisztorok áramának lehallgatása van. Ebben az esetben a Ek forrás forrásának nagy része áramlik az egyik tranzisztor alapjába, míg a fennmaradó telítési módokat nem érjük el. A TLSN áramkörök működése megbízhatatlan.
A TLDN munkájának megbízhatatlansága több fejlettebb opció keresését eredményezte. Megjelent a tranzisztor logika rezisztív csatolással (TLRS és RTL). A fő különbség a tranzisztorok és ellenállások alapvető áramköreinek beépítése 102 Ohm-os impedanciával (3.5. Ábra). Az ellenállások jelenléte lehetővé teszi az alapáramkörök bemeneti áramainak kiegyenlítését. Az Rbi ellenállások ellenállásának nagynak kell lennie ahhoz, hogy kiegyensúlyozza a bemeneti jellemzőket, és ugyanakkor elegendően kicsi legyen, hogy ne akadályozza a tranzisztorok telítettségét az alapáram csökkentése miatt. Ezeket az ellentmondó követelményeket egy bizonyos Rb / Rk optimális arány kielégíti, amelynél a kapacitás a maximális érték lesz.
Ábra. 3.5. Logikai séma RTL
Azt is meg kell jegyeznünk, hogy az RBi ellenállások bevezetése csökkenti az áramkör sebességét, köszönhetően a kulcs elejének hosszának növekedésével.
Az áramkör végrehajtja a funkciót
Ellenállás-kapacitív tranzisztor logika
Az ellenállás hatásának csökkentése az elem sebességére, célszerű kis kapacitású kondenzátorral lekapcsolni. Ennek az elvnek a logikáját rezisztív-kapacitív tranzisztor logikának (RETL) nevezik (3.6. Ábra).
Ábra. 3.6. RETL logikai rendszer
Szerkezetileg ilyen kondenzátort fordított pn csomópontként kapunk. A kapcsolás során a kondenzátor rövidre zárja az RB nagy ellenállású ellenállást, ami a bázis áramáramlását eredményezi. Ez a módszer biztosítja a tranzisztorok leggyorsabb feloldását és reteszelését. Az optimális érték akkor felel meg, ha az RBopt / Rk ³10 feltétel teljesül, ami nagy területű nagy ellenállású ellenállás létrehozását teszi szükségessé. Az ilyen áramköröket a mikroelektronikai fejlesztés első szakaszában alkalmazták. Ennek eredményeképpen nagy ellenállók és kondenzátorok miatt nagy reménytelenség miatt kíméletlenek voltak.
Ennek eredményeképpen azt javasolták, hogy az áramot az alapba áramló valamennyi elemet egyetlen injektor helyettesítse (3.7. Ábra).
Ábra. 3.7. A TPLS (a) alakulása I2L-ben az aktuális generátorok (b)
Integrált befecskendezési logika
A diszkrét félvezető elektronika fejlesztése során alapvetően új, korábban ismeretlen logika jött létre: integrált injektálási logika (I2L). Az integrált befecskendezési logika középpontjában a funkcionálisan integrált tranzisztoros szerkezetek találhatók (3.8. Ábra). A T 1 tranzisztort célpontnak nevezzük. Az I injektorból áll, amely a töltőnyílás hordozóit a T3 multikollektoros tranzisztor emitterrégiójába bocsátja ki. A T1 tranzisztor p1-n1-p2, és vízszintesen helyezkedik el. A T 3n2-p2-n1 tranzisztor többvezető invertálója függőlegesen helyezkedik el, és közös emittere E. Az emitterrégió erősen adalékolt szubsztrátum szubsztrátum. A T3 tranzisztor emitterrégiója egyidejűleg szolgál a T 1 áramérzékelő tranzisztor alapjaként.
Ábra. 3.8. Az I2L logikai elem építése (a) és (b) sémája
A frekvenciaváltó be van kapcsolva, amikor a T 1 injektor áramát a T3 többkollektoros tranzisztor alapjáról egy másik áramkörre, például az áramkör korábbi szerkezetére választjuk ki. Az ilyen felvételt az Uin bemeneti feszültség megfelelő csökkenésével lehet biztosítani. Ez a feszültség egyidejűleg szabályozza az inszetelt a T3 frekvenciaváltó emittercsatlakozásánál.
Az I2L elem általában végrehajtja az OR-NOT funkciókat. Az AND függvény nem hajtható végre, ha a kollektor kimeneteket az AND független bemenetként használják a későbbi logikai elemekhez. A többkollektoros inverter jelenléte lehetővé teszi logikai szétkapcsolást további áramköri elemek nélkül.
Az I2L sémában szereplő logikai szinteket és logikai különbségeket mind a TLDN-ben írják le, és hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek. Az áramköri megoldás eredetiségét a technológiai megoldás eredetiségével ötvözik.
Az injektor egy hosszú p-szalag alakjában valósul meg, amelyet az alap diffúzió szakaszában végzünk. A p-n-p-tranzisztor alapja az epitaxiális n-réteg, és a gyűjtők az n-p-n-tranzisztorok alaprétegei. A p-n-p tranzisztorok elrendezése az injektorhoz képest lehet merőleges vagy párhuzamos.
Az I2L előnye a szigetelő zsebek és ellenállások hiánya, ami helytakarékossághoz, a tápfeszültség csökkentéséhez, teljesítményhez és késleltetési időhöz vezet. Alacsony kollektorméret, alacsony maradékfeszültség telített tranzisztorokon az n + kollektor alacsony ellenállású rétegének köszönhető. A befecskendező erejű szerkezetek meglehetősen univerzálisak. Használhatók aritmetikai eszközök, memóriaeszközök, logika készítésére. Az I2A áramkörök jól illeszkednek a TTL és a DTL rendszerekhez.