Логический элемент

.,Я 01223357 А сю 4 Н 03 К 19/09 У "ъь1ф. , цъ" СОбъОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ -;:", цН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Фа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский институт электронной техники(56) Агаханян Т.М., Плеханов С.П. Интегральные триггеры устройств автоматики. М.: Машиностроение, 1978, с, 174, рис. 2.62.Шагурин Н.И., Петросянц К.О. Проектирование цифровых микросхем на элементах инжекционной логики. М,: Радио и связь, 1984, с. 8, рис.1.2.(57) Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - повышение надекности работы логическогоэлемента, содерзищего и -р-ь-транзистор (Т), эмиттер которого соединен собщей шиной 2, коллектор - с выходом3, а база - с входом 4 и коллекторомрр Т 5. База Т 5 соединена с шиной 2, а эмиттер - с шиной 6 питания.База и коллектор дополнительногорр Т 7 соединены соответственнос коллектором и базой Т 1, а эмиттерс дополнительной шиной 8 питания.В описании приведена интегральнаяструктура логического элемента. Введение дополнительного Т 7 и егофункциональные связи позволили расширить область допустимых значенийпараметров компонентов и увеличитьнагрузочнув способность. 1 ил.Изобретение относится к импульснойтехнике, а именно к логическим элементам (ЛЭ) с инжекционным питанием.Цель изобретения - повышение надежности работы логического элемента 5путем расширения области допустимыхзначений параметров входящих в негокомпонентов,На фиг.1 приведена принципиаль 1 Оная электрическая схема ЛЭ; на фиг.2- 0интегральная структура ЛЭ, поперечное сечение", на фиг.З - эквивалентная схема для анализа взаимодействияЛЭ при реализации различных логических Функций.Логический элемент (фиг.1) содержит н -р-и-транзистор 1, эмиттер которого соединен с общей шиной 2, коллектор соединен с выходом 3, а база - с входом 4 и коллектором р-н-ртранзистора 5, база которого соединена с общей шиной 2, а эмиттер подключен к шине 6 питания, база и коллектор дополнительного р-и-р-тран- .зистора 7 соединены соответственно25с коллектором и базой -р-ь-транзистора 1, а эмиттер подключен к дополнительной шине питания 8.Интегральная структура (фиг,2) содержит подложку 9, эпитаксиальнуюппенку-типа 1 О с высоколегированным и - скрытым слоем 11, инжекторную область р -типа 12 и базовую область р-типа 13, расположенные вэпитаксиальной пленке, коллекторную 35область -типа 14, расположенную вбазовой области 13, и высоколегиро"ванную поликремниевую область рф-типа 15, расположенную на коллекторнойобласти 14, 40Работу ЛЭ рассмотрим в цепи аналогичных элементов (фиг.З), когдавход каждого последующего элементасоединяется с выходом предыдущего,При этом ЛЭ нагружен на один, но более мощный ЛЭ (например, площадир-ь-переходов нагрузочного элементав К, раз превышают аналогичные площади рпереходов исследуемого элемента), и токи, втекающие из шин питания в нагрузочный элемент, в К.раз больше токов, втекающих из шинпитания в исследуемый ЛЭ, где К,коэффициент разветвления по выходуЛЭ в реальной логической схеме. 55Максимальный коэффициент К, при котором ЛЭ работоспособен, характеризует его нагрузочную способность, Аналогичным образом вход исследуемого ЛЭ считаем соединенным с одним таким же элементом, параметры которого в К аз отличаются от параметров исРследуемого ЛЭ, где К - коэффициент объединения по входу ЛЭ в реальной логической схеме.Поскольку к шинам питания могут подключаться как генераторы тока, так и генераторы напряжения, возможны четыре различных режима питания ЛЭ: когда обе шины питания подключены к генераторам тока: когда одна из шин питания подключена к генератору тока, а другая - к генератору напряжения, когда обе шины питания подключены к генераторам напряжения,.Рассмотрим режим, когда обе шины питания подключены к генераторам тока (фиг.З). Если исследуемый ЛЭ 16 находится во включенном состоянии,то транзисторы 1,5 и 7 работают в насыщенном режиме. При этом потенциал на входе 4 соответствует высокому логическому уровню (уровню логической "1") и равен падению напряженияна рпереходе база-эмиттер насыщенного -ртранзистора 1, а потенциал на выходе 3 соответствует низкому логическому уровню (уровню логического "О") и равен падению напряжения на насыщенном ь-р-и-транзисторе 1, Ток 1 шины 6 питания через транзистор 5 с соответствующим коэффициентом передачи поступает в базу транзистора 1. Ток второй шины 8 питания через транзистор 7 с соответствующими коэффициентами передачи поступает в коллектор и базу транзистора 1,Соседние логические элементы 17 и 18, соединенные соответственно с входом 4 и выходом 3 ЛЭ 16, находятся в выключенном состоянии: ключевые -р-ь-транзисторы работают в режимеотсечки, а р-ь-р-транзисторы - в нормальком активном режиме (НАР), При этом на выход 3 ЛЭ 16 поступает сумма коллекторных токов рр-транзисторов из ЛЭ 18, а на вход 4 - базовый ток рр-транзистора из ЛЭ 17,Из эквивалентной модели типа Эберса-Молла следует ограничение на область допустимых значений параметров компонентов ЛЭ, которое выражает условие работоспособности (условие1223357 6расширяется при увеличении коэффициента передачи Ы.Выполнение ЛЭ согласно предлагаемому изобретению позволяет расши(1 ) +Р 1 +0=0, (6) 5 рить область допустимых значений па+ (2раметров компонентов и увеличить где р и- коэффициенты, зависящие нагрузочную способность по сравнеот коэффициентов пере- нию с известным во всех режимах пидачи б., коэффициента тания. Причем в зависимости от веК напряжения О тепло личины коэффициента передачи Ы; вве 1 ф 2вых токов 1 и темпера- , денного р-н-р-транзистора можно выотурного потенциала Ч бирать тот или иной режим питаниятЛЭ для обеспечения максимальной обР=1(с, К,О ,1,1 2=1 (ос,КО 1 ,ч ) ласти допустимых значений парамет 15 ров компонентов. Таким образом, вИ, наконец, если обе шины б и 8 сравнении с известным предлагаемое питания подключены к генераторам выполнение ЛЭ позволяет повысить нанапряжения О и 0 (фиг,3) работа дежность его работы путем расширения2фЛЭ во включенном и выключенном состо- области допустимых значений параметяниях аналогична предыдущему случаю 20 ров компонентов. режимы работы транзисторов не изменяются.1Ограничение на область допустимыхзначений параметров компонентов ЛЭ25в данном режиме питания имеет вид 5В данном режиме питания токсвязан с напряжением на шине 8 пйтания О соотношением вида Формула изобретения Логический элемент, содержащий ь-р-ь-транзистор,эмиттер которого соединен с общей шиной, коллектор - с выходом, а база - с входом и коллектором рр-транзистора, база которого соединена с общей шиной, а эмиттер подключен к шине питания, о т л и,ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности работы логического элемента, в него введен дополнительный р-к-р-транзистор, база и коллектор которого соединены соответственно с коллектором и базой -р-П-транзистора, а эммитер подключен к дополнительной шине питания. г кМ к+т1 и, СтЬК+оС (ехр, - ф -)30 где ток 1 д связан с напряжением О на шине 8 соотношением (6).Условие расширения области допустимых значений параметров компонентов ЛЭ в данном режиме питания по сравнению с известным (условие (4) имеет видЫ )1/(К,+1). И в данном случае область допустимых значений 8ВНИИПИ Зака 1723/58 16 Подписи лиал ППП "Патент", г. Ужг л. Проектная, 4