Интегральная логическая схема

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ВТОооСКОМУ СВИДЕПДЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл 2) 3 но 10.01.77 (21) 2441910/18-2 некием заявкис присое (23) При.0127/04 03 К 19/00 Госуд рстооннь й номнтСССРлом нзоорвтеннйн открытий ет К 621.38(088.8) летень19ния 29.05,79 убликовано 25.05,79. Дата опубликования опи Я, Кремлев, А. Р. Назарьян, В. Н. Кокни и А, В, Лубашевский 72) Авторы изобретены(54), ИНТЕГРАЛЬНАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА чны с затвозатво ми и ба- одклюя.ючатель- ектирую экономичную цепьй биполярный трап щего контакта. Настоящее изобретение относится к области микроэлектроники, а именно, к производству полупроводниковых интегральных схем высокой степени интеграции.Известны интегральные логические схемы с непосредственными связями для цифровых уст- . 5 ройств обработки и хранения дискретной информации (1, Логические схемы данного класса содеожат переключательные биполярные трап. зисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, и нагрузочные элементы. В качестве последних в известных схемах используются пассивные и активные электронные элементы.Наиболее близкими к предлагаемой по технической сущности являются схемы, которые содержат переключательные биполярные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, активные нагрузочные элементы, входные, выходные электроды и электроды цепи питания, соединенные соответственно с базами, коллекторами и эмиттерами переключательных транзисторов 2.Однако эти схемы имеют непитания, представляющую собо зистор дополняющего типа проводимости, включенный по схеме с общей базой и имеющий резкий коэффициент передачи тока между эмитте-ром и коллектором. В связи с этим значительная часть мощности, потребляемой логической",хемой от источника питания, рассеивается в схеме, Кроме того, нагрузочная способность схемысравнительно невысока, что обусловлейо коэффициентом усиления переключательного транзисгора и необходимостью в открытом состояниипропускать сравнительно большой ток, равныйсумме базовых токов транзисторов, подключен. ных к выходу схемы. Цель изобретения - уменьшение потре мой мощности. Это достигается выполнением нагрузо элементов в виде полевых транзисторов рами в виде р-п-переходов, соединением ров и стоков соответственно с эмиттера зами переключательных транзисторов и чением истоков к электроду цепи литани Причем коллекторный переход перекл ного транзистора выполнен в виде неинжНа фиг. 1 изображена предлагаемая логическая схема; на фиг, 2 - структура инвертора, являющегося частью схемы на фнг, 1 (ограниченапунктиром) .Предлагаемая логическая схема содержит:электрод 1, цепи питания (в данном конкретном фслучае положительный), земляной" электрод 2яцепи питания, базы 3, 3, 3 переключательныхтранзисторов, эмиттеры 4, 4, 4" переключательных транзисторов, коллекторы 5, 5, 5 переключательных транзисторов, затворы 6, 6, 6нагрузочных транзисторов, источники 7, 7, 7"нагрузочных транзисторов, стоки 8, 8, 8 нагрузочных транзисторов, входные электроды9, 9, 9 ф схемы, выходной электрод 10 схемы.В схеме истоки 7, 7, 7 полевых транзисто Иров подключены к электроду 1 цепи питания,затворы б, б, б - к "земляному" электроду2, стоки 8, 8, 8 - к базам 3, 3 , 3 переключательных транзисторов и ко входным электро.дам 9, 9, 9 ф схемы,29В инверторе область 11 является одновремен.но эмиттером биполярного переключательноготранзистора и затвором полевого нагрузочноготранзистора, область 12 - истоком полевоготранзистора, область 13 - .стоком полевого ибазой биполярного транзистора, область 14 - каналом полевого транзистора, область 15 - коллектором биполярного транзистора.зоОдним из возможных вариантов воплощенияизобретения является выполнение переключатель.ного биполярного транзистора в виде р-и-иструктуры, а нагрузочного униполярного тран.зистора п.канальным. Данный вариант интеграль.ной схемы имеет повышенное быстродействиеблагодаря использованию неинжектирующего перехода в качестве коллектора переключательноготранзистора. Другим важным преимуществом дан.ного варианта является возможность формироващя в базовой области р-типа переключательноготранзистора диодов Шоттки (или иных выпрям 46ляющих диОдОВ), Вьполннощих роль входьхэлектродов.Интегральная схема работает следующим образом. Электроды 1 и 2 подсоединяются к поло 4жительному и "земляному" электродам источника питания, Если, по крайней мере, на одномиз входов 9, 9 или 9" имеет место высокийпотенциал - "1", величиной, больше величинынапряжения открывания эмиттерного р - п.перехода,.то на выходном электроде 10 будет ниэ.кий потенциал - "0", величиной, равной величине напряжения насыщения биполярного транзистора, На выходе электрода 10 напряжение логичес.кой единицы "1" будет только в том случае,если к электродам 9, 9 и 9 ф будет приложеннулевой потенциал, Предлагаемая интегральнаясхема работает, как схема ИЛИ - НЕ, логическая единица - высокий потенциал, логический нуль - низкий потенциал.Нагрузкой для данной схемы являются входы аналогичных схем, т.е. предлагаемая логичес. кая схема работает на себе подобных без дополнительных промежуточных каскадов.Полевой транзистор цепи питания работает при постоянных напряжениях на истоке и затворе, К истоку 12 приложено напряжение литания схемы большее напряжения открывания эмиттерного р-п.перехода биполярного транзистора, зат. вор 14 - заземлен, На стоке 13 напряжение изменяется в пределах от логического нуля до логической единицы. При этом напряжение на р-п. переходе сток - затвор изменяется от 0 до открывающего напряжения порядка 0,7 В и, следоза. тельно, толщина слоя объемного заряда изменяется от максимальной до минимальной (при 0,7 В можно считать толщину равной О), Изменение толщины слоя объемного заряда регулирует ток питания (ток базы) переключательного трап. зистора, Ток питания максимален, когда на базе переклр)чательного транзистора приложено открывающее напряжение и транзистор открыт, и минимален, когда транзистор закрыт.В структуре фиг, 2 имеется возможность формировать области 12 и 13 с различными напряжениями открывания р - п.переходов исток - затвор 12-11 и база - эмиттер 13-11. Если напряжение открывания перехода 12-11 меньше напряжения открывания перехода 13-11; то логическая схема не будет потреблять ток от источника питания в закрытом состоянии, Следствием этого является повышение нагрузочной способности и. уменьшение рассеивающей мощ. ности предлагаемой схемы по сравнению с из вестными,Предлагаемая интегральная логическая схема может быль изготовлена по обычной технологии, используемой в производстве интегральных схем. Рабочие области нагрузочного и переключательного транзисторов могут быть сформированы диффузией и ионной имплантацией с применением четырех фотошаблонов. Специальных разделительных областей в данной структуре не требуется.Интегральная логическая схема может найтиширокое применение при построении сложных вычислительных систем, например микропроцессорных, в виде болыпих интегральных схем,Формула изобретения1, Интегральная логическая схема, содержащая переключательные биполярные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, активные нагруэочные элементы, входные, выходные электроды и электроды цепи питания, соединенные633395 г./ Составитель О. Федюва ТехредЛ. Алферова орректор И. Муск актор Т. Коло Тираж 922 ЦНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Раушскказ 2896/5 Подписное тета СССР крытиия наб., д. 4/5 агент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 соответственно с базами, коллекторами и эмиттерами переключательных транзисторов, отличающаяся тем, что, с целью уменьшенияпотребляемой мощности, нагрузочные элементывыполнены в виде полевых транзисторов сзатворами в виде р - п-переходов, при этом зат.воры, стоки и истоки соединены соответственно с эмиттерами, базами переключательныхтранзисторов и электродом цепи питания. 2. Схема по п. 1, отличающаяся тем, чтоколлекторный переход переключательного трап.зистора выполнен в виде неинжектирующегоконтакта.5 Источники информации, принятые во внима.ние при экспертизе1, Патент Франции Иф 2017324, кл, Н 01 1. 27/00,1973.2, Патент Франции Мф 2175752, кл, Н 01 1. 27/00,1 о 1975.