2. Многоколлекторные транзисторы
Структура многоколлекторного транзистора (МКТ) (рис. 2.1) такая же, как и структура МЭТ, но используется она иначе. Здесь роль эмиттера выполняет эпитаксиальный n-слой, а коллекторами являются высоколегированные n-слои малых размеров. Поэтому МКТ можно рассматривать как МЭТ в инверсном режиме.
Исходя из такого использования структуры, необходимо увеличивать коэффициент инжекции эмиттера. С этой цепью подложку n+-типа располагают по возможности ближе к базовому слою. Будучи высоколегированной, она обеспечивает увеличение коэффициента инжекции. Общим эмиттером в этой структуре является n-слой, а коллекторами n+-область.
Рисунок 2.1 Структура многоколлекторного транзистора
МКТ используют для создания логических схем с инжекционным питанием, называемых схемами И2Л (интегральная инжекционная логика). Такие схемы нельзя выполнить на дискретных элементах. В общем случае схемы И2Л состоят из нескольких многоколлекторных n-р-n-транзисторов и многоколлекторного p-n-p-транзистора выполняющего функции источника питания многоколлекторных транзисторов и называемого инжекторным. Эмиттер инжекторного транзистора называют инжектором и обозначают И .
3.ПРИМЕНЕНИЕ МЭТ И МКТ В ИС.
3.1. Применение мэт.
Основная особенность схем ТТЛ заключается в том, что во входной цепи используется многоэмиттерный транзистор, осуществляющий операцию И. Число эмиттеров определяет число входов элемента.
При подаче на оба входа сигнала высокого уровня (1,1) транзистор VT1 оказывается включенным в инверсном режиме по схеме эмиттерного повторителя с высоким уровнем на базе, транзистор открывается и подключает базу транзистора VT2 к высокому уровню, ток идёт через первый транзистор в базу второго транзистора и открывает его. VT2 «открыт», его сопротивление мало и на его коллекторе напряжение соответствует низкому уровню (0). Если хотя бы на одном из входов сигнал низкого уровня (0), то транзистор оказывается включенным по схеме с общим эмиттером, через базу первого транзистора на этот вход идёт ток, что открывает его и он закорачивает базу второго транзистора на землю, напряжение на базе второго транзистора мало и он «закрыт», выходное напряжение соответствует высокому уровню.
Рисунок 3.1 Упрощённая схема двухвходового элемента И-НЕ (ТТЛ).
Применение МЭТ позволяет повысить помехоустойчивость и быстродействие элемента(схемы с многоэмиттерными транзисторами имеют время переключения 5 - 20 нсек), выполненного на их основе.
3.2. Применение мкт.
Элементы инжекционного типа представляют собой физически объединенные (совмещение) горизонтальные p-n-p и вертикальные n-p-n – транзисторы (рис. 3.2.1).
Рисунок 3.2.1 Эквивалентная схема (а), условное обозначение (б) элемента И2Л.
Эмиттерная область p-n-p –транзистора, называемая инжектором, подключается к положительному источнику питания. Общая область n-типа служит базой p-n-h –транзистора и эмиттером n-p-n –транзистора и подключатся к потенциалу «земля». Коллектор p-n-p и база n-p-n –транзистора также представляет собой единую область полупроводника p-типа. От одного инжектора может питаться несколько схем, т.е. горизонтальный p-n-p – транзистор VT0 может быть много коллекторным. Вертикальный n-p-n – транзистор обычно имеет несколько коллекторов, которые являются логическими выходами элемента (рис.1.28). При такой физической структуре не требуется изоляция между отдельными элементами И2Л, так как все они имеют общую n- область. Горизонтальный p-n-p – транзистор VT0 (рис.3.2.1) служит в схемах И2Л источником рабочего (переключаемого) тока Ip, пропорционального коэффициенту передачи тока α транзистора VT0 .
Типовой элемент И2Л представляет собой много выходной инверторов металлическими проводниками реализуется функция И (рис.3.2.2). На соединенных выходах F элементов в этом случае поддерживается низкий потенциал U0, если высокий потенциал U1подан хотя бы на один из входов (А или В). В результате выполняется коньюкция инверсных переменных А и В, которые образуются на выходах инверторов: F=АВ.
Рисунок 3.2.2 Реализация операции « Монтажное И».
Таким образом, если в схемах ТТЛ или ДТЛ операции И выполняются с помощью МЭТ или диодной сборки, то в схемах И2Л эта операция выполняется монтажным соединением. Используя элементы И2Л с монтажным соединением выходов, можно реализовать любую логическую функцию.