Инжекционный логический элемент

САНИ РЕТЕНИ МУ СВИДЕТВЛЬСТВУ 11) 5 А)7 ОЧ 4 мвттмстммвскмРесяублнк ИЗ втоРСкО(6) Дополнительное к авт. свил 22) Заявлено 27,11,7 2 ) 20 7 8 48 Э/18-2 Кл,3 К 19/00 1 соедииением звявк судврстаеанмв конететаавтв Мвнкстроа СССРвв делам нзвбретеен открытий 23) Г 1 риорит(45) Дата опубликования описания ЧПЗЛ 3 53) УЛ 1 081.З 2,66 (088,8) 2) Авторы изобретен В. Я, Кремле Р, Ж, Ержанов и А, Н, Марк осковский институт электр техник 1) Заявитель 4) И 11 ЖЕКЦИ 011 НЫЙ ПОГИЧЕО(ИЙ ЭЛЕМЕ 1 Т Изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к интегральньм ипжекнионным логическим элементам, выполняющим функцию НЕ - ИЛИ.Известны интегральньн. полупроводниковыеэлементы, выполнякнщие логические функции,реализуемые как на биполярных транзисторах, так и на униполярных транзисторах 2,а также комбинированные, содержащие биполярные и униполярные транзисторы 3, 4Все указанные известные логические элементы имеют один общий недостаток - большую потребляемую мощность.Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является инжекционный лоъческий элемент НЕ - ИЛИ, содержащийр - и - р-транзисторы с общей базой, коллек 5торы которых .являются входами схемы,и п - р - и-траизисторы с общим эмиттером, ба.зы которых соединены с коллекторами р - пртранзисторов, а коллекторы объединены и являются выходом схемы. Токи питания схемыпоступают в эмиттеры р- ир-транзисто 20ров 6,Недостаток указанного устройства заклю.чается в том, что потребляемая им мощностьне обеспечивает возможности работы от малсмощных источников питания. 25 Союз Советскихфее,Соц х 11 ель изобретения - распшрение диапазонарабочих токов в область малых значений и темсамым уменьшение потребляемой мощности.оставленная цель достигается тем, чтологический элемент дополнительно содержитполевой и-канальный транзистор с напряжени.ем отсечки, большим нуля, причем нолевойтранзистор подключен параллельно и - р- птранзистору.На чертеже представлена принципиальнаяэлектрическая схема логического элемента НЕ-ИЛЙ, выполненного согласно данному изобретению,Устройство содержит р- и р транзисторы1, 2, включенные по схеме с общей базой,коллекторы которых являются входами 3 и 4,схемы; ирп транзисторы 5 и 6, нкдкценныепо схеме с общим эмитгером, базы которыхсоединены с коллекторами р- и- р-транзисторов 1, 2, а коллекторы объединены и являютсявыходом устройства 7 (А + В), полевые и-кянальиые транзисторы 8 и 9 с затворами. изолпровянными р- - и переходами, истоки которыхсоединен с обшей шиной, а затворы - совходами 3 и 4 соответственно, а истоки . свыходом 7 усгройства, эмиттеры р- и - р гранзисторон 1, 2 являются входами 10, 1 токовпитания устройства.Работа устройства происходит следун 1 цич образом.Токи питания 1 втекают через вновь )О. 1 в эмиттеры р в -п - р-транзисторов, 2 ц с коэффициентом передачи .р переаОтея цд коллекторы транзисторов 1, 2. Токи, вытекаюцие 5 из коллекторо р и р-транзисторов 1 и 2, в заВисимостц От,Огического состояния ца Входах 3 и 4 цлп лекант ца общун циц через открытые выходные транзисторы предыдущих лоических элечсцтов, или, если последние зднер 10 ты, протекают через переводы база-э.;Иттер (Б - Э) транзисторов 5, 6 и через р - и-персходы затвор-канал полевых и-канальных рынзисторов 8, 9. Полевые и-канальные транзисторы 8, 9 изготовлены ца одном кристалле илупроводника (кремния) вместе с р в .п- -р- и и - р - п-транзисторами и хдрактерцзунгея такими парамеграми: прц:ыпряжеции пд затворе относительно общей шины 0-:+О," в канал полевого транзистора заперт слоем ооьемнцо заряда р - п-перехода затвор-канал; при напряжении ны затворе +0,3 и выше канал полевого транзистора открыт. Обозначим лог 1 ческим 0 .ца Вход( такое состояние, Огда Вхд зыкорочен на общуо шину через ОткрьТыс выходные транзисторы предыдущих элементов и имеЕт НИЗКИЙ ПОтЕццнаЛ О-;+ Г 1, В, д ЛОГИИЕЕКОй 1 на входе - такое состояние, когда заперты выходные транзисторы предыдущих элементов, соединенные с данным входом, и цы входе поддерживается высокий положительный потенциал +0,5 Ю,7 в -- прямое падение напряжения на параллельно вклОчецных ЗО р - и-переходах Б - Э и затвор-канал транзисторов 5,8 (или 6, 9) обусгквленцн протекаюьцим черс" цил тОкОм рр 1Логическая схема НЕ - ИГ. И .рукциопир- ет в соответствии с таблицей истинности:Вх. Л Вх. В Вых.А+ В35 (точка 3) (точка 4) (точка 7)0 01 О 00 1 01 1 0 40Если ца входах 3 и 4 элемецтд сигналы логического 0 то токи 1 = а 1, вытекаюк р- -рщие из коллекторов транзисторов 1, 2, стекают через входы 3, 4 на общую шину. 11 отенциалы баз ир - и-трдцзисторов 5, 6 и затворов И- левых транзисторов 8, 9 ццзкце (О-: +0,1 в),45 п - р- д -транзисторы 5, 6 и полевые транзисторы 8, 9 заперты. На выходе схемы 7 появляется сигнал логической 1.Если на входе 3 сигнал логической 1, д на входе 4 сигнал логического 0, то ток 50 1= и 1, вытекающий из коллектора транл р-и-рзйстора 1, протекает через базоэмиттерцый переход транзистора 5 и частично через ри-персход затвор-канал полевого транзистора 8. Соотношение площадей р - п-переходов Б - Э транзистора 5 и затвор-канал полевого транзистора 8 таково, что основная часть тока 1 = о. 1 течет через р - п-переход Б - Эн р-ртранзистора 5. При этом п - р - п-транзистор 5 Открыт, Открыт и полевой тра:зцстоГ 8,как нд его затворе высокий положительный( + 0,5 в :0,7 в) потенциал, и слой объемного заряда ри-перехода затвор-канал не перекрываст все сечение каца.а транзистора. На вь(- ходе схемы 7 появляется сигнал логического 0,Если на входах 3 и 4 элемента си палы;ц- гической 1, то Огкрыты п - р - и-транзисторы 5, 6 ц полевые транзисторы 8, 9; на выходе 7 сигнал логического 0.Полевые транзисторы 8, 9, вклнченные параллельно и - ри-гранзисторам 5, 6, при боль - дих величинах цотресляемой мощности (больших токах питаниясхемы) играют вспомогательную роль и повышают цагрузочцую способность схемы, так как коэффициент усиления п - р - п-транзисторов достаточно велик. В этик условиях и основной ток нагрузки течет через насьщсчцые и- -ри-транзисторы 5, 6. Г 1 ри уменьшении мощности, потребляемой элементом от источника питания (уменьшении токов цтания 1), коэффициент усиления и - р - итрыцзисторов падаст до величины порядка единицы и менее, полевье и-кацалшпе транзисторы 8, 9 играют роль основных переключательных транзисторов, через цих протекает вссь ток нагрузки цлп оольшая его часть. При микрочощцоч режиме питания (малых токах питания 1 схемы) ир - и-транзисторы 5, 6 це работаютак усилительные элементы и могут быть исключены, ТОК 1 1 =- ц .1, вытекао(цие изл р-и -ркллекторов р- -й в -р-транзисторов 1, 2, при сигналах логической 1 ца входах 3, 4 потекут (при отсутствии и - р - и-транзисторов 5, 6) через переходы затвор-канал полевых п-ка- нальцыХ транзисторов 8, 9; при этом на затворах полевых транзисторов 8, 9 будет поддеркиваться высокий положительный потенциал +0,5 - :0,7 в (напряжение ца прямосмешенном кремниевом рп-переходе), что обеспечивает отрытос. состояние канала полевых транзисторов 8, 9 ц норма;ьную работу элемента.Предлагаемый ицжекионный логический элемент имеет бга О.(ыря введению полевых транзисторов прс имущество по сравнению с известным, заключа 1 ощееся в возможности работы при значительно меньцих токах питания. При этом, если элемент предназначен только для работы в микромощцом режиме, и - р - и- транзисторы с Ооцсим эмиттером могут быть исключены. А прц сольших токах питания (большой ппребляемой мощности) предлагаемый элемент имеет большую нагрузочцую способность по сравнению с известным.Формула изобретенияИцжекционный логический элемент, содержащий р - п - .р- и и - р - п-транзисторы, база р- - и - р-транзистора соединена с общей шиной, эмиттер - с шиной питания, коллектор подключен к входной шине и базе п - р - и-транзистора, эмиттер которого соединен с Обцей шиной, и коллектор подключен к выходной шине, гт,и(аюсциигя тем, что, с целью расшире597094 Лв 355744 с. 1, ге 35)3 с 19356789,42, ри . 120. А+В7 Составитель.ореловаТекрел О.,11 говая Корректор Л. Гривенки Тираж ПВ 7 Подписное Редактор Н. БелявскаяЗаказ 1 77155 Г 1 НП 1 ПИ Гос 1 ларственного кочи 1 гнн (.овета Министров (л(.Р но делая изоо 1)сто ний и открытии 1335, Москва. Ж, Рнугиская нав. д. 4 5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, 1 л. Проектная.5ги 11 диапазона раоочих токов в Облает малых значений, он дополнительно содержит юлевой и-канальный транзистор с напряжением отсечки, большим нуля, причем полевой транзистор подключен параллельно п - р - и-транзистору.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: б1. Авторское свидетельствокл. Н 03 К 19/00, 1970.2. Электроника,8, 1974,3. Авторское свидетельствокл. Н 03 К 19/08, 1970.5 4. Авторское свидетельствокл. Н 03 К 9(08, 1970.5. Электроника.4, 1974, с.