Устройство для сравнения аналоговых напряжений

)М. Кл 1/01 судаостоеннми комете овата Министров СССР по делам изобоетенийи откоытий(53) УД62 1.3 88. 45) Дата опубликования описания 1 О 2) Авторыизобретен А. Дахнович и М, К. Ковалева(71) Заявитель енинтрадский электротехнический институ , т,1, В, И, Ульянова (Ленина)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ся к области автомаизмерительной и выа более конкретно к но-дискретным устройовой аппаратуры. Изобретение относи тики и информационно числительной техники, микроэлектронным лине ствам для аналого-циф Известны линейно-дискретные электронные устройства, построенные на базе компаратора, осуществляющего по входу сравнение двух аналоговых сигналов с выдачей результата сравнения на выход в виде логического 0 или 1, и реализованные на одном кристалле 11. Такие компараторы обладают высокими характеристиками, малыми габаритами, однако все они реализованы традиционными методами транзисторной логики и содержат большое число транзисторов, диодов и пассивных элемен б тов, к которым предъявляется довольно высокие требования в отношении идентичности их характеристик в широком температурном интервале.Более перспективными по сравнению с интегральными схемами являются устройства функциональной микроэлектроники, в которых для реализации различных функций используются многомерные волновые процессы, в частности движение пакетов носителей заряда в объеме полупроводника 2. 25 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее. полупроводниковую пластину с двум я параллельными омическими контактами. между которыми расположены два эмиттера и два коллектора 3).Инжектируемые эмиттерами в базовую пластину пакеты носителей заряда дрейфуют в сторону коллекторов под действием электрического поля между омическими контактами, создаваемого источником питания,Известное устройство обладает недостаточной стабильностью характеристик.Цель изобретения - повышение стабильности.Для достижения этой цели в устройство введены элемент И и дополнительный омический контакт, расположенный между основными омическими контактами параллельно им, эмиттеры размещены параллельно между дополнительным и основными омическими контактами, первый коллектор расположен параллельно эмиттерам, а второй - под углом к ним, причем одни выводь 1 коллекторов равноудалены от соответствующих эмиттеров, а другие выводы подключены к элементу И.На фиг. 1 представлена конструкция предложенного устройства для сравнения аналого3вых напряжений; на фиг. 2 - разрез А - -Ана фиг. 1; на фиг. 3 - эпюры напряжений,поясняющие работу устройства,Устройство представляет собой прямоугольную базовую пластину 1, выполненную из полупроводникового материала любого типа проводимости. По краям пластины расположеныомические контакты 2 и 3. Посередине пластины и параллельно омическим контактам расположен третий омический контакт 4. По обестороны от этого контакта размещаются параллельно ему два эмиттера 5 и 6, представляющиесобой электронно-дырочные переходы. Междуэмиттером 5 и омическим контактом 2 расположен коллектор 7, представляющий собой узкий сильно вытянутый электронно- дырочныйпереход. Этот коллектор располагается параллельно эмиттеру и удален от него на некотороерасстояние 1. Между эмиттером 6 и омическимконтактом 3 расположен под углом второйколлектор 8 той же конструкции, причем одинконец коллектора 8 удален от эмиттера 6 нато же расстояние 1. Конкретное значение уг.,а ч между коллектором 8 и эмиттером 6зависит от желаемой логики функционирования устройства. Выводы коллекторов 7 и 8соединены с входами элемента И 9. Омический контакт 4 присоединен к шине нулевогопотенциала. Эмиттеры 5 и 6 соединены с выходом генератора 10 коротких импульсов.Устройство работает следующим образом.Входное напряжение 4 подается на контакт 2, а на контакт 3 подается опорное напряжение (.1. При поступлении с выхода генератора 10 короткого прямоугольного импульса нужной полярности (см. фиг. 2 а) каждыйиз эмиттеров 5 и 6 инжектирует в базовуюпластину 1 пакет носителей заряда. Пакет,инжектированный эмиттером 5, дрейфует в сторону коллектора 7 под действием тянущегоэлектрического поля, создаваемого входным напряжением 1-1 в. По прошествии времени11упакет носителей заряда доходит до коллектора 7 и на выходе коллектора появляется импульс напряжения (см. кривую 1 на фиг, З б),Здесь,л - подвижность носителей заряда.Пакет носителей заряда, инжектированныйэмиттсром 6, дрейфует в сторону коллектора 8под действием электрического тянущего поля,создаваемого опорным напряжением 11,. Эпюра напряжения на выходе коллектора 8 зависит от угла наклона Ч коллектора.Для примера берут случай Ч(0. В этомслучае обеспечивается минимальная задержка переднего фронта выходного импульса коллектора 8, тогда как задний фронт задержанна время 1 Ео - ц(см, фиг. 3 г).Если 1)еСГол, то с) г(см. фиг. 3 о, кривую 11), и на выходе элемента И импульс пепоявляется. Легко показать, что для случая Р= 0 импульс на выходе элемента И 9 появляется только при равенстве Ьвх и 1.3 Для случая 9О импульс на выходе появляется только при Ц,(Ц,.Введение третьего омического контакта, элемента И и изменение взаимного расположения электродов позволяет реализовать в предложенном устройстве функции, которые не могут быть реализованы известным устройством.Г 1 о сравнению же с известными сравниваю О щими устройствами на интегральных схемахпредлагаемос устройство обладает всеми достоинствами, присущими устройствам функциональной микроэлектроники: простотой конструкции, технологичностью, высокой надежностью. Кроме того, температурная зависимость характеристик полупроводникового материала не играет в предложенном устройстве существенной роли, так как температура может менять только абсолютные значения задержек т и тно не взаимное соотношение между ни ми. Действительно, подставляя в неравенствот (т, выражения для т и гполучаютСт. е, неравенство с;тс, будет выполняться для Ц,)Цо при любой зависимости подвижности и от те и пера туры.Для изготовления предложенного устройства достаточно одной диффузии, в то время как для изготовления существующих компараторов на монолитных интегральных схемах трео буется по меньшей мере четыре - пять диффузий, причем к проведению этой единственной диффузии предьявляются значительно менее жесткие требования.Формула изобретенияУстройство для сравнения аналоговых напряжений, содержащее полупроводниковую 4 О пластину с двумя параллельными омическимиконтактами, между которыми расположены два эмиттера и два коллектора, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности, в устройство введены элемент И и дополнительный омический контакт, расположенный между основными омическими контактами параллельно им, эмиттеры размещены параллельно между дополнительным и основными омическими контактами, первый коллектор расположен параллельно эмиттерам, а второй - под углом % к ним, причем одни выводы коллекторов равноудалены от соответствующих эмиттеров, а другие выводы подключены к элементу И.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Шилов В. Л. Линейные интегральныесхемы. М., Сов. радио, 1974, с, 181 - 191.2. Васенков А, А., Борисов Б. С., Лаврищев Е. П. Промышленная электроника 1973,6, с. 9.3. Авторское свидетельство СССР466831, 60 М кл, 6 06 К 15/20, 1973.603948 гаг. 2 а) ЦНИИ 1 ЧИ Государственного комите 1 а Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 1 3035, Москва, Ж.35, Раугпская наб., д. 45