3.3.2.4 Логічні елементи на мен-транзисторах

Варіанти схем логічних елементів НІ, АБО-НІ на МЕН-транзисторах показані на рис. 3.10.

Схема НІ (рис. 3.10,а) містить пасивний транзистор VT1 (нормально відкритий) і вхідний активний транзистор VT2 (нормально закритий). Пасивний транзистор VT1 включений за схемою двухполюсника й виконує роль джерела стокового струму, значення якого практично не змінюється в широкому діапазоні зміни напруги між стоком і витоком.

До виходу елемента НІ підключається аналогічний інвертор. Він у статичному режимі представлений еквівалентною схемою з послідовно включених діода Шотки (бар'єра метал-напівпровідник) і опору між затвором і джерелом . Напруга джерела живлення в схемі В; усереднені значення граничних напруг для транзисторів VTI і VT2 відповідно рівні й .

При транзистор VT2 закритий, струм стоку й на виході встановлюється рівень напруги . Струм відкритого транзистора VT1 перемикається в затвор інвертора навантаження. Оскільки струм становить одиниці міліамперів, а опір виміряється десятками Ом, то вихідний рівень практично визначається прямою напругою на діоді VD рівним 0,6 В.

Схема двухвхідного елемента АБО-НІ містить нормально відкритий пасивний транзистор VT1, вхідні нормально закриті транзистори VT2 і VT3, включені паралельно (рис. 3.10,б).

Рисунок 3.10 - Варіанти схем логічних елементів НІ, АБО HІ на МЕН-транзисторах

При транзистори VT2 і VT3 закриті, на виході У встановлюється високий рівень напруги . Якщо на одному із входів або на обох діє напруга то відповідний транзистор (або обоє) відкриваються й на виході встановлюється рівень .

Параметри елемента АБО-НІ аналогічні схемам, зображеним на рис. 3.11, а.

Схема двухвхідового елемента АБО-НІ з підвищеною завадостійкістю показана на рисунку 8,в. Вхідні діоди Шотки VD1 і VD2 реалізують операцію АБО, транзистори VT1 і VT2 створюють інвертор, а транзистор VT3 разом з діодами — це ланцюг зсуву рівня порога транзистора VT2.

3.3.2.5 Інтегральна інжекційна логіка

Різновидом транзисторних схем є елементи інтегральної інжекційної логіки (АБО або И²Л). Схемотехніку И²Л використовують для побудови мікропроцесорних і запам'ятовувальний ВІС (серії ДО582, ДО583, ДО584 і ін.).

Схема логічного елемента И²Л показана на рис. 3.11.

Рисунок 3.11 - Схема логічного елемента И²Л

Схема включає інжекційні транзистори VT1, VT2, включені за схемою із загальною базою, і вхідні багатоколекторні транзистори VT3, VT4, включені за схемою із загальним емітером. Емітери транзисторів VT1, VT2 називаються інжекторами, протікає через них дірковий струм — інжекційним. Кожний із транзисторів VT1, VT2 утворить разом із джерелом живлення й зовнішнім резистором джерело струму, що живить індивідуальним струмом входи транзисторів VT3, VT4.

Особливостями елементів И²Л є:

• "безрезисторність", характерна для МОН-структур, що вперше була реалізована в схемотехніці И²Л;

• з'єднання областей бази й колектора інжекційних р-п-р транзисторів відповідно з областями емітера й колектора вхідних п-р-п транзисторів, а також мале число схемних компонентів і з'єднань між ними;

• низький рівень напруги В знімається з колектора насиченого транзистора, а високий рівень напруги В — з колектора закритого транзистора, причому цей рівень обмежується напругою бази насиченого транзистора навантаження; використовується режим мікрострумів, у якому струми колектора змінюються від десятків до сотень мікроамперів; працездатність елементів зберігається при зміні значення струму в них на кілька порядків;

• на колекторах вхідного транзистора реалізується інверсія змінної, а на з'єднаних колекторах транзисторів VT3, VT4 виконуються операції АБО-НІ.

Вхідні транзистори управляються перемиканням струму на їхніх входах. Якщо до входу Х₁ підключений колектор лівого насиченого транзистора, то струм замикається на нього й не надходить у базу транзистора VT3, що закривається й створює на своїх колекторах режим розімкнутих контактів. Якщо до входу підключений колектор лівого закритого транзистора, то струм надходить до бази VT3, насичує його та забезпечує на колекторах режим замкнутих контактів.

Затримка поширення сигналу в елементі И²Л при струмі 100 мкА становить приблизно 5-10 нс, потужність «споживання» — до 20 мкВт. Відзначені властивості елементів И²Л и ВІС на їхній основі надають їм технологічність і компактність, вони мають невисоку вартість при великій швидкодії.