Логический элемент

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1173551 А 03 К 19(51) 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТВУ ВТОРСКОМУ СВИ димости с инжекционным питанием, эмиттер которого подключен к общей шине, коллектор - к выходу элемента и к коллектору транзистора второго типа проводимости, эмиттер которого подключен к шине питания, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и увеличения быстродействия, введен диод Шоттки, анод которого подключен к базе транзистора первого типа проводимости, а катод - ко входу элемента и через резистор - к базе транзистора второго типа проводимости. авров,в2015840 СР557438, ЛЕМЕНТ, со- .типа провоСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(54) (57) ЛОГИЧЕСКИЙ Эдержащий транзистор первог фСЕСОЮщю д 13, " ц БИБй 1 .;,у11Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано в цифровых интегральных схемах.Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности и увеличение быстродействия.На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема логического элемента;на фиг, 2 - пример токологической схемылогического элемента; на фиг, 3 - разрезА-А на фиг. 2.Логический элемент (фиг. 1) содержиттранзистор 1 первого типа проводимостис инжекционным питанием в виде источника 2 тока, подключенного к базе транзистора 1, эмиттер транзистора 1 подключенк общей шине, коллектор - к выходу элемента 3 и к коллектору транзистора 4 второго типа проводимости, эмиттер которогоподключен к шине питания 5, а база подключена через резистор 6 к входу элемента 7, база транзистора 1 - к аноду диодаШоттки 8, катод которого подключен к входуэлемента 7.Полупроводниковая структура предлагаемого элемента может быть создана по любому технологическому процессу, позволяющему создавать комплементарные биполярные транзисторы.Транзистор 1 и источник 2 тока выполняются в виде ИЛ-вентиля 9, а транзистор 4,резистор 6 и диод Шоттки 8 выполняютсяв виде функционально-интегрированногоэлемента 10. Структура создается следующим образом (фиг, 3).На р-подложке 11 выращивается и -эпитаксиальный слой 12 область и-типа с созданием и+ скрытых слоев 13, после этогосоздаются разделительные диффузионныеобласти р+-типа 14 и диффузионные областир-типа 15, а затем диффузионные областип+" -типа 16.Для функционально-интегрированногрэлемента 10 выход 17 является эмиттеромтранзистора 4, вывод 18 - - коллекторомтранзистора 4, вытянутая и зауженная область и -типа 12 реализует резистор 6, первым своим выводом интегрально соединенный с базой транзистора 4, а вторым выводом является вывод 19, который одновременно является входом элемента 7; металлический контакт 20 и п -эпитаксиальныйслой 12 реализуют диод Шоттки 8, катодомкоторого является вывод 19, а анодомконтакт 20. Для И-Л-вентиля 9 вывод 21является инжектором (эквивалентный источник 2 тока), вывод 22 - базой транзистора 1, вывод 23 - коллектором транзистора 1, 73551 2530 35 40 45 50 10 15 20 2Таким образом, предлагаемый элемент, выполненный в виде ИЛ-вентиля 9 и функционально-интегрированного элемента 10 занимает площадь на кристалле, эквивалентную площади 2" - 3" стандартных ИЛ- вентилей.Логический элемент работает следующим образом. Если на входе элемента 7 присутствует сигнал логической 1 (управляющий этим входом инжекционный транзистор предыдущего каскада закрыт), то ток источника 2 поступает в базу транзистора 1, который находится в режиме насыщения, на выходе элемента 3 присутствует сигнал низкого уровня (:0,1 В), т, е. логический О. Ток базы транзистора 4 в этом случае определяется коллекторным током утечки управляющего входом элемента 7 транзистора и обратным током диода Шоттки 8, которые очень малы, поэтому базовый ток транзистора 4 достаточно мал, что соответствует закрытому состоянию транзистора 4. В этом состоянии логический элемент потребляет ток, равный току источника 2. При подаче на вход элемента 7 сигнала логического О (управляющий этим входом транзистор предыдущего каскада насыщен) ток источника 2 ответвляется из базы транзистора 1 в коллектор управляющего транзистора. Транзистор 1 запирается. Одновременно с этим возникает ток через резистор 6, что вызывает отпирание транзистора 4, коллекторный ток которого осуществляет форсированный перезаряд суммарной нагрузочной емкости на выходе элемента 3. Когда перезаряд емкости заканчивается, на выходе элемента 3 устанавливается сигнал, соответствующий логической 1, равный (13 и.д. - Цв) (Бхз - напряжение коллектор - эмиттер транзистора 4 в режиме насыщения). В этом состоянии элемент потребляет добавочный ток, ограниченный резистором 6 и поэтому не зависящий от коэффициентов усиления транзисторов.Таким образом, средний потребляемый ток предлагаемого логического элемента (полусумма токов потребляемых в состояниях логического О и логической 1) равен току источника 2 и половине тока резистора 6 в состоянии логической1 на выходе элемента 3, т. е. половине тока базы транзистора 4 в этом состоянии. Задержка пере. ключения предлагаемого элемента определяется временем переключения транзистора 1.Редактор Н. ШвыдкаяЗаказ 5078/55ВНИ Составитель АТехред И. ВересТираж 872И Государственногоделам изобретенийМосква, Ж - 35, РаушП сПатеит, г. Ужгор комитета и открыт ская наб од, ул. П ЛЯ ЛЯ Я 1 рректор МдписиоеСССРийд. 4/5роектная,