4.4.5. Інтегральні схеми на моп–транзисторах.

Інтегральні схеми на МОН–транзисторах (метал–оксид–напівпровідник) мають нижчу швидкодію, ніж елементи ТТЛ- або ЕЗЛ–типу. Однак ці елементи відрізняються меншою потужністю споживання, більшою навантажувальною здатністю і завадостійкістю, потребують меншу площу на поверхні ІС, дешевше елементів ТТЛ- і ЕЗЛ–типу. Тому вони широко застосовуються, особливо в цифрових пристроях невисокої швидкодії або в пристроях, для яких важлива висока ступінь інтеграції.

В основі роботи МОН–транзисторів лежить ефект керування полем (польові транзистори – див. ч. 2, п. 2.3). За принципом дії вони є аналогами електронних ламп, оскільки керуються напругою, а не струмом. МОН–транзистори бувають n- і p–типу.

На рис. 4.30 наведені схеми інвертора на МОН–тразисторі n–типу: а) – з навантажувальним резистором, б) – з навантажувальним транзистором n–типу, в) – з навантажувальним транзистором p–типу. Виток В транзистора виконує тут роль, схожу з роллю емітера в транзисторах. До затвору З (входу схеми) прикладається керуюча напруга, стік С є виходом схеми. При зміні напруги на затворі З змінюється опір між витоком В і стоком С (від сотень Ом до сотень мОм), що призводить до зміни струму, який протікає через транзистор, і вихідної напруги схеми. При надходженні на затвор З сигналу високої напруги, опір між витоком В і стоком С падає і на виході встановлюється низька напруга. При надходженні на вхід сигналу низького рівня опір транзистора стає дуже великим і на виході встановлюється висока напруга. Як навантажувальний опір в схемах на МОН–транзисторах технологічно зручно використовувати МОН–транзистор, на затвор З якого подається напруга, що ставить його в режим відкритого транзистора (рис. 4.30-б).

а) б) в)

Рис. 4.30.

Поряд з навантажувальним резистором в схемах на МОН–транзисторах використовуються МОН–транзистори p–типу, живлення яких і керування проводиться від’ємними напругами. Інвертор з транзисторами n- і p–типів наведений на рис. 4.30-в. Тут при надходженні на вхід високої напруги відкривається нижній транзистор, а верхній закривається, і, навпаки, при надходженні на вхід низької напруги відкривається верхній транзистор, а нижній закривається.

а) б) в) г)

Рис. 4.31.

Схеми з доповнюючими транзисторами (комплементарні схеми) відрізняються малою потужністю споживання і більш високою швидкодією, оскільки в колах заряду і розряду паразитних ємностей виявляються включеними малі опори відкритих транзисторів.

Схеми, що реалізують функції І або АБО, будуються відповідно послідовним і паралельним включенням МОН–транзисторів. При цьому звичайно на виході схеми отримуються функції І – НЕ або АБО – НЕ. На рис. 4.31 показані: а) – елемент І–НЕ з навантажувальним транзистором; б) – елемент АБО–НЕ з навантажувальним транзистором; в) – елемент І–НЕ з доповнюючими транзисторами; г) – елемент АБО–НЕ з доповнюючими транзисторами.