Логический элемент и-не ишл

.А.Головле ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Московский ордена, Трудово Красного Знамени инженерно-фи кий институт(56) Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. М,: Радио и связь, 982, с.70, рис.2.18.Технология биполярных БИС фирмы "Ри 11 рв", сочетаюших в себе достою инства Ыоттки /ТТЛ- и И Л-приборов Электроника, т,51, 1978, У 12 (538) С 13(54) ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ И-НЕ И 11 Ц (57) Изобретение относится к импульс ной технике, в частности к интеграль ным схемам на элементах инжекционной асгНИЯ И " 10 оттки логики (НШП). Цель изобретения - повышение быстродействия иуменьшение площади, занимаемой элементом на кристалле. Для достиженияцели в логический элемент (ЛЭ) введены резисторы 3.1-3.0-1 и дополнитель-ные транзисторы 2;2-2-И второго типа проводимости, ЛЭ также содержиттранзистор 1 первого типа проводимости, второй транзистор 2.1 второго типа проводимости, диоды Шотткн 4,14.М, дополнительные входы 5.1-5 Л,выходы 6.1-6,И, источник 7 тока. Предложенный ЛЭ выполняет функции ЛЭ И-НЕс разветвлением по выходу с помощьюдиодов Шоттки, Транзисторы 2.1-2,В Еуменьшают степень насыщения транзистора 1 и тем самым повьпнают его быстродействие. В описании приводятся эс- Скиэ топологии ЛЭ И-КЕ ИШП в соответствии с л. 2 формулы изобретения и его 3поперечное сечение. 1 з.п. Ф-лы,4 кп.зобетеццР стсэгс к имцуьсцо гекццке, я цмеццо к ицтегряцьцымсхемам цд элементах ццжекционцой Ыотткц 2 сэк (1 ц) .1 е 2 ь изсэбретеия - увеличениебыстродействия и уменьшение площади,занимаемой элемецтом на кристалле.Иа Фиг,1 показана принципиальнаясхемалогического элемецта 11-РЕ И)Л;ца Фиг, 2 - возможный эскиз топологии логического элемента ИЕ ИЦ 1)1 всоответствии с п.2 фсэрмуы изобретения; цд фцг, 3 - сечение -Л нд фиг,.2; на фиг. 4 - сечение В-Х на фиг,2Логический элемент И-ИЕ И)1 П содержит перв.п транзистор 1 первого типап 1 эоноди 2 Ости Втоэой н дОполнитРль -цые трдцзисторы 2,1-2,И второго тицапроводимости, резисторы 3.1-3.И,диоды Шоттки 4,4-4.И и дсэполцительые входы 5,1-5.И, н.ход 6,1-6 И нисточник 7 тока,Ваза транзистора 1 соединена сэмиттером транзистора 2,1, с входнойшиной 5,.1, с резистором 3.1, Коллектор транзистора 1 соединен с бязямитранзисторов 21-2,И с первыми н: -иодами диодов Йоттки 4,1-4,И, вторыеньнодькотО 1 эых ссэедицРны сООтветст -ненно с ныходцьми пиям 6,1-6:И,Эмиттер транзистора 2 К (2 К И) соединен с эмиттером транзистора 2,К"-через резистор З,К, с эмиттеромтранзистора 2,Кчерез резистор З.К,с входной шиной 5.К, эмиттер транзистора 2,И соединен с входом 5.,Иэ спервым выводом источника 7 тока,второй вывод которого соединен с пиной8 питания, эмиттер транзистора 1 соедицен с коллекторами транзцсторон2.1-2 И и с общей шиной.Кроме того, при изготовлении логического элемента н интегральном ншесоответственно базовые и эмихтерньеобласти транзисторов 2,1-2 И и соот-ветственно области коллектора и базытранзистора 1, а также коллекторныеобласти транзисторов 2,1-2,И могутбыть вьяолцены н виде единьос областейполурсэвэд 2 кя (фиг,2-4). При этомпхощядь логического элемента на кристалле будет минимальна.Логический элемент И-НЕ работаетспедующэи .Образом,При низком потеццидле на одном извходов 5.1-5,И ток 1 источника 7 тока вытекает во внепсихо цепь, Хрянзис"тор 1, транзисторы 2,-2,И здкрьглй:)1 д ээссэдду э,-ц, ) Иох 2 с 1 жцсРтс:я ы- ССЭК 2 ОТРЦЦЯЛ Э СЭЦ)ЭЕ 2 ЕРГС Д)УГИ МИ ПОСЛРДОНЯТЕЛЬНО ВККЭЧРЦЦЬМЦ ЗЦЕметами,5 При высоких потенциалах ця всехвходах 5.1-5.И логического элементаток Т,э затекает в базу транзистора 1,он открывается, иа нсех выходах поддерживается низкий потенциал.Таким образом, предложенный элемент выполняет функции логическогоэлемента И-НЕ с разветвлением по выходу с помощью диодов Шоттки,Транзисторы 2,1-2.И уменьшаютстепень насьпцения транзистора 1 и,тем самым, увеличивают его быстродействие.В предложенном логическом элементе за счет протекания тока черен резистор 3,1 -З.И коллекторный переходтранзистора 1 находится под меньшимпрямым смещением, следовательно егостепень насыщения меньше, а быстродействие вьше (весь ток источника25 тока 1 э затекает н эмиттеры транзисторов 21-2.И, так как их переходыбаза-эмиттер находятся под большимпрямым смещением).При падении напряжения на резисЗО торах А У = (50-100) мВ (1 = 50- 200 мкл; К0,5-1,0 кОм) ток перехода база-эмиттер транзистора 2.ИЬ 0будет н е "- = 7-50 раз больше,чемтп ЗтЗ 5 ток перехода база-эмиттер транзистора 1, .поэтому последний будет находиться в слабонасыщенном состоянии(Я = 1) или в активной области, близкой к насыщению.При этом быстродействие предлагаемого элемента, будет выше.Использование предлагаемого логического элемента в составе базовогокристалла (БК) позволит сократить количество неиспользуемых элементов наБК иэ-за невозможности проведениянеобходимых шин металлизации,1Логический элемент представляетследуюце возможности при трассиров 5 О ке (Фиг,.2): подключаться к входу логического элемента в любом местетрассировочиогоканала; подключатьсяк выходу логического элемента в любом месте трассировочного канала;Б подключаться одновременно к входу ивыходу логнческого элемента; подключать источник тока к любому входулогического элемента, Степень насы 12 Ы 2 Ощения транзистора 1 при подключенииНк входам 5.М 5.К (М) изменяется незначительно.Все эти возможности позволяют из беать значительного количества вэаимопересечений шин металлизации и тем самым увеличить коэффициент используемых элементов на базовом кристалле, особенно с однослойной металлиза цией.Например, БК, построенный на предлагаемых элементах, позволяет реализовать различные триггерные устройства на расположенных рядом ячейках 15 без взаимопересечения, что увеличивает коэффициент используемых элементов на базовом кристалле на 1 О - 35 Е.Кроме того, использование предлагаемого логического элемента в состаО ве БК позволяет увеличить количество размещенных на нем элементов.за счет сокращения площади БК, отведенной для размещения "подныров" для исключения пересечения шин металлизации, либо уменьшить площадь БК при том же количестве элементов на 10-25 Х.,формула изобретения301. Логический элемент И-НЕ ИПШ, содержащий первый и второй транзисторы соответственно первого и второго типов проводимости, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей пиной, база - с эмиттером второготранзистора и входом, а коллекторподключен к базе второго транзистораи через соответствующие диоды Шотткик выходам элемента, коллектор второ-.го транзистора соединен с общей шиной, первый вывод источника тока подключен к шине питания, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введенырезисторы и дополнительные транзисторы второго типа проводимости, коллекторы которых соединены с общей шиной, базы - с коллектором первоготранзистора, а эмиттеры подключенык дополнительным входам и последовательно соединены между собой черезсоответствующие резисторы, при этомэмиттер первого дополнительного транзистора соединен с вторым выводом источника тока, а эмиттер последнегодополнительного транзистора через сбответствующий резистор подключен кэмиттеру второго транзистора,2, Логический элемент И-НЕ ИПШ поп,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью уменьшения площади при выполнении его на кристалле, соответствен-но базовые и эмиттерные области второго и дополнительных транзисторов нсоответственно области коллектора ибазы первого транзистора, а такжеколлекторные области второго и дополнительных транзисторов выполнены ввиде единых областей полупроводника.Тирам 816Государственного комитета СС делам иэобретений и открытий Москва, Ж-Э 5, Раушская наб. дписное 333035 роиэводственно-пЬлиг ое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4