Оптоэлектронный логический элемент

Союз Советских Социалистических РеспубликО Л И С -АН И" Е ИЗОБРЕТЕИИЯ п 1 684484 АВТОРСКОМУ СВКДЕУСеЧОС 3 ВУ б) Дополнительное к авт. свид-ву22) Заявлено 05.07,76 (2) 2381972/18-2 5) М. Кл. 602 Е Э/ заявкис присоедииени (23) Приоритет есудврстеенный комет ссср аа делам нзоеретеннй н отнрьлнй(7) Заявител ЭЛЕКТРОН 1 ЫЙ ЛОГИНЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ 54) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.Известен оптоэлектронный логический элемент, осуществляющий логические функции посредством дискретного отклонения луча света при поступлении на входы соответствуюших сигналов. Для отклонения луча используют двупреломляюшие кристаллы, отклоняющие перпендикулярно поляризованные обыкновенный и необыкновенный лучи на разные углы, в переключение поляризации света осушествляют посредством врашения плоскости поляризации в электрооптических кристаллах, к которым приютадываютвходные электрические сигналы, необходимая амплитуда которых определяетсяполуволновым напряжением, характернымдля используемого электрооптическогоматериала. При различных комбинацияхвходных сигналов луч выходит из такойсистемы по разным путям, что и позволяет осушествить логические функции ,11. Недостатками известного логическогоэлемента являются большие размеры,обусловленные применением электрооптических и двулучепреломляюших кристаллов, и необходимость в управляюшнх напряжениях большой амплитуды.Известен также оптичсский логический элемент, содержащий источник света,проводящую отражающую мембрану, диэлектрическую пластину, высокорезистивный слой с окнами, фоторезистивныйслой с прозрачным электродом 21.При освешении фоторезистивного слояисточником света освешенные участкиего становятся лроводяшими, а поле между мембраной и верхней поверхностьюслоя при этом становится достаточносильным для того, чтобы отклонить мембрану. Прогнувшаяся часть мембраныосушествляет модуляцию падающего лучапо фазе,Недостатком данного устройства является ограниченные функциональные возможности, поскольку оно в состоянии68 1484 4что рЕ 1 - переходы получают обрет 1.Ое Гме(ение, 11 ри Отсутствии Входныхо- световых Потоков 13 и 14 большая 10 обесеОчить Выио(иецио ции 1 двух лог( ческцх функций,Це 71110 (зобретаиил РИ 1 лстол расшир цие функииОцал(ИЕ(х Воз(Еожосто ЙЙ 1 я этОГО нал Отрежете(11 п(л(и мем . ОРана 1 И СаЕ(0117 ЕЕЫ 11 ПСЛЕЕЕ(ж 1 С. ОТРажатели 1 два цад первым окном четыре ЦаД ВТОРЫМ И 2 1 ал ЕЕ -Е ОКЦОМ окна В высокорезистивиом слое выполнены прямоугольными, отражательные мембраны цад окнами Выио(Иены ио шприце меньше ширины окоц с ослаблением ио линии, иериен(вкуллрцой к незакРе(елецеплл кРалм л(ол(бРае(т ПРичел истоеник света, отражател(ие,(е мембраны, нее(одвижные отражатели оити(ескц последовательно связаны между собой. На ЧЕРТЕЖЕ ИРИВЕЛЕЫ КОЕ(СТРУКИИЛ элемента, ;70ОПТОЭЛЕКТрОННЬй ЛОГИЧЕСКИЙ Э(ЕЕоцт содержит источнгк света 1., Ееаиример светодиод или лазер, полу(рсееолиико(ЕЫ(1 кристалл 2, нагримео кремний ге-т(еиа проводимости в Виде отполированной25 пластие(ы 1(розрач(В(ц э; ектрол 8. 1(ацесенный е(а по 7 уировс 7(це(коЫй кристалл 2, например с иомоии,ю поверхностной диффузии, фОтодиойы 4 и ,7, оформирОВанные на полу 1 роволникоьом кристалле 230 с Гомошью диффузии ца Р - (1 иерехолех, резистивцый слой 6, цацесееиеый НЗ МаТЕриаЛа С ВЫСОКИМ уДЕЛ ЬНЫМ СО- противлением, например пол упроволяи(его5 стеея(а причем удельное сопротивление этого слоя подбира(от таким, чтобы оио имело промежуточное значение л 1 ежцу аффекгивным значением телэ(ового удель- НОГО сопротиВл ения Р ЕЕ - персходОВт 0 и епс эффективным уе 1 ельным соирот(влением при полном освещении, прямоугольные окне 7 и 8 в резистивном слое 6 в местах сформированньгх фотодиодов, электрод 9 имеющий омцческий контакт45 с резистивним слоем 6, отражающую л.ембрану 10, расположенную повсрх Всех структуры и имею 1 цую омический контакт с электродом 9, например( металлизировеннея полимерная пленка, неподвижные50 Отражатели 11 и 12, упревля 1 ошие входные световые потоки 13 и 14, логические вьио тсг 15- 17, контакты 18 и 19 длч подкл 1 счения напряжения питания.Логический элемент работает следую 55 щим образом.К контактам 18 и 19 призладывеется напряжение питания (порядка десятых долей вольта), причем текой полярности,часть Напрем(жения Окезываетс:я триложен неям к р - 1- переходам, поэтому цаирл(кееетет 11 ызьиаетшее пе(рсрлтице 10 Оч ражаюших мембран цал окнами 7 и 8, оказывается малым Ешц равным нулю и деформация отраекаюших мембран отсутстВует, Луч сзета от источника 1, последовательно отражаясь от мембраны 10 нал окном 7 неподвижного отражателя 11 и мембраны нал оком 8 Выходит ца лоГи(ескиЙ Выхол 16.Ири освец(еции управляющим светоВым потоком 13 фотолиода 4 происходит перераспределение цаиолженцл между резистивным слоем 6 в районе окна 7 и фотоди 07(ом 4. Осиовиое напряжение оказываетсл ирДоженцым к резистиВ- ному слоев возле окна 7 ( р- переход лцола и электрод 9), благодаря Вь(бору сопротВ 7(ения резист(еезцого слоя с промежуточным значением темцового уде 7(ь - ного соиротивлсццл диода и его аффек- ТИВНОГО УДЕЛЬНОГО СО(ЕРОТЕВ 7(ЕЕ 1(т(Е ПРН (10 лном ОсВеиеции,(оск 07(еку у 1 ру( ая отражающая мембрана металл(зирсваиа и имеет омический контакт с электродом 9, нанесенным ца резистивный слсй 6, то напряжение оказывается цри ложенным к 1,"зта 7(леезированному слою отражавшей упругой пленки и р-переходу диоде 4. Эго напряжение Вызывает появление сил притлжене(я между слоем металла на отражающей мембране .и р - переходом диода 4, что приводит к деформал(111, лД(7 ее(цой опоры отражавшей мембраны нал окном 7 с вершиной прогиба по оси оне, перпенд(екуллрной плоскости распространения луча, Для того чтобы вершина прогиба мембраны располагалась вдоль этой оси окна необходимо уменьшить сечение пленки, либо выполнить боковые надрезы вдоль этой оси, Теперь луч источника света 1, Отражаясь От ееаБеонеЕОЙ плоскости с деформированной отражающей мембраны над окном 7 неподвижного отражателя 12 и мембраны над окном 8 попадает не логический выход 16. При прекращении светового потока 14 напряжение снова оказывеется предложенным к диоду 4 (между р -переходом и электродом 3), и отражающая мембрана над окном 7 ПОД ДЕЦСТВ ИЕ Л". С Ит( У(тт УГОС ГИ ВОЗВ Рат(ЕЕТ ся в исходное по(чоекеепге 1 с 7 й подан голько управляеоший входной сВетоВойцрц увеличении числа окон количествовыполняемых операций может быть ешеувеличено, и следовательно, описанныйлогический элемент обладает большимифучгк)гпональцыми возможностями чтопозволи. более широко его применять вустройствах, прелназначенцьгх для обработки информации.Формула изобретенияптоэлектроцный логический элемент,солержацгий источник света, проволягпиеотражательные мембраны, дцэлектрическуго ила.тццу высокорезистивцый слойс окнами, фоторезистивный слой, прозрачный электрод, о т и и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей, над отражатолыплми мембранами установленынеподвижные отражатели: два цал первымокгом четыре над вторым ц 2надг 1. -м окном, окка в высокорезистивном .слое выполнены прямоуголькымц отражательные мембраны цал окнами выполнены по ширине меньше ширины окон сослаблением по линии, перпендикулярнойк незакрсплсцным краям мембран, причемисточник света, отражательные мембраны,неподвижные отражатели оптически послэловательно связаны межлу собой.Источники информации припятые вовнимание прц экспертизе,1. Авторскю свидетельство СССРМо 419059 кл, 602 Г 3/00 1975.2. Патент США % 3553460,юг. 250-217, 1972. 684484 поток 14 то луч света источника 1, послеловательцо отражаясь от отражающей мембраны цал окном 7 неподвижного отражателя 11 и наклонной плоскости имеющей одинаковый угол наклона с наклонной плоскостью отражаюшей мембраны нал окном 7 прц ее леформашги) отражающец мембраны нал окном 8, сформированной пол действием управляюшего входного светового потока 14, выходит 10 также на логическиц выход 16.Таким образом, при наличии одного из двух управляющих входных световых потоков 13 цли 14, луч света от источника 1 выхолцт на логический выход 16. Это достигается благодаря соответствуюшему расположению неподвижных отражателей 11 и 12. Прц наличии двух уцравлягоцгих входных световых потоков 13 и 14 луч источника 1, последовательно отражаясь от сформированной отражаюшей мембрацы цал окном 7, неподвижного отражателя 12, сформированной отражаюгдей мембраны нал окном 8, выходит на логический выход 17.Таким образом предложенный оптоэлектронный логический элемент реализует слелуюгдие логические функггии:Выход 15 -Х ; выход 16-ХАРЧУЯ выход 17 = Хгде,х ц- входные световые потоки 13 и 14 соответственноно.Таким образом, прц наличии минимального числа окон двух) описываемое устройство в состояния выполнять как минимум три логические фунюпцг