SU790332A1 - Логический элемент - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к цифровой технике и может быть использовано при создании больших интегральных схем с инжекционным питанием.

Известен логический элемент ИЛИ- 5 НЕ инжекционного типа логики, содержащий многоколлекторный р-п-р транзистор, э 1иттер которого (инжек тор) подключен к шине питани , и П-р-п транзисторы, коллекторы кото- д рых подключены к выходу элемента,а базы ,соответственно,ко входам элемента причем области р-типа  вл ютс  одjioBpeMeHHO коллекторами р-п-р транзистора и базами п-р-п транзисторов , а область п-типа, подключенна  к общей шине - базой р-п-р транзистора и эмиттером каждого из п-р-п транзисторов 1 .

Недостатком этого элемента  в- jQ л етс  ограниченность функциональных возможностей.

иЬвестны логическ-ие элементы инжекционного типа логики, содержащие диоды Шоттки, образованные 25 металлическими контактами к области р-типа (базовой области п-р-п транзисторов ) , которые подключены, соответственно , между областью р-типа и входами элементов 21.

Недостатком этих элементов  в .л ютс  также ограниченные (1)ункциональные возможности.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей.

Дл  достижени  пост.авленной цели в логический элемент, содержащий элемент ИЛИ-НЕ инжекционного типа логики, входы и выход которого  вл ютс  одновременно входами и выходами элемента, введен дополнительный п-р-п транзистор инфекционной структуры, имеющий несколько металлических коллекторов, каждый из которых подключен к одному из входов элемента, и один полупроводниковый коллектор, подключенный ко второму выходу элемента, база дополнительного п-р-п транзистора подключена к дополнительному входу элемента.

Па Лиг. 1 представлена электрическа  схема элемента; на Лиг. 2 топологическа  схема элемента - нэ фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2..

Электрическа  принципиальна  схема элемента состоит из эмиттера (инжектора многоколлекторного р-п-р транзистора 1, подключенного к шине питани . 2. База транзистора. 1,  вл юща с  одновременно эмиттером каждого из п-р-п транзисторов 3-5, подключена к общей шине б, а каждый из коллекторов транзистора 1, соответственно ,  вл5теи1ийс  одновременно -и базой транзисторов 3-5, подключен к одному из входов элемента 7-9, на которые поступают переменные Х, Xj, Х. Коллекторы транзисторов 3 и 4 подключены к первому выходу элемента 10 (V.,) , полупроводниковый коллектор транзистора 5 подключен жо второму выходу элемента 11(Vj.) , один металлический коллектор транзистора 5 подключен к базе--транзистора 3, а второй - к базе транзистора 4.

В общем случае логический элемент может содержать более двух п-р-п транзисторов, а транзистор 5 - более двух металлических коллекторов.

В топологической схеме элемента р-область 12 образует инжектор, робласти 13  вл ютс  одновременно коллекторами р-п-р транзистора 1 и базами п-р-п транзисторов 3-5, области п-типа 14 образуют, соответственно , коллекторы транзисторов 3-5, металлические контакты 15 представл ют собой металлические коллекторы транзистора 5.

Полупроводникова  структура создаетс  на п подложке 16,  вл ющейс  общим эмиттером транзисторов 3-5. Высокоомные р-области 13 создаютс  эпитаксией. Область 12 (инжектор) создаетс  двойной диффузией доноров и акцепторов.

Диффузи  доноров создает области .п-типа 17, которые  вл ютс  базой транзистора 1 и изолируют базы транзисторов 3-5. На фиг. 3 дополнительно показан сильнолегированный слой р-типа 18, который создаетс  в мест контакта 19 к базе транизстора 5, 2.0 - контакт к полупроводниковому коллектору транзистора 5, 21 - пленка Si Оз. на поверхности структуры.

Устройство работает следующим образом .

Если на входе 9 переменна  X О, то транзистор 5 закрыт и на выходе 10 выполн етс  функци  ИЛИ-НЕ от двух переменных Х. и X,j, поступа щих на входы 7-8 ( Х + Хд). Ecj}K на входе 9 переменна  Х 1, то на вькоде 11 выполн етс  функци  У Ха и на выходе 10 Лущкци  эквивалентности 7 Xj (у 1, если Х и Xj одновременно равны О или 1, и У О, если переменные Х и Хд принимают различные значени  . Действительно,при Х и Хл равных О транзистор 3-5 закрыты , на выходах 10,11 - напр жение логической единииы, если одна из переменных Х , X,j равна О, а друга  1, то один из .транзисторов 3 и4 открыт и на выходе 10 будет

напр жение логического нул . В то же врем  на выходе 11 сохранитс  напр жение логической единицы, так как транзистор 5 попрежнему закрыт из-за низкого уровн  напр жени  на одном из металлических коллекторов Если обе переменные Х и X,, равны 1, то напр жение на базах транзисторов 3-4 повышаетс , транзистор 5 открываетс  и на выходе 11 устанав .ливаетс  напр жение логического нул .

В этом состо нии транзистор 5

имеет достаточно высокий (больше единицы ) коэффициент усилени  по металлическим коллекторам, в которые втекает весь базовый ток транзисторов

3-4. На металлических коллекторах , устанавливаетс  напр жение, равное напр жению насыи.ени  (,0,3-0,4 В) , при котором транзисторы 3-4 закрываютс , в результате чего на выходе 10 устанавливаетс  напр жение логической единицы.

Аналогично можно убедитьс , что при X 1 У Xj-XT и У Х,-Х.; при Xj 1 УЗ X -Х и У :Сх,

при X иУапри , Х иУ. Таким образом, на выходах логи ческого элемента выполн етс  четыре различные функции двух переменных: И-НЕ, ИЛИ-НЕ, И и эквива..

сти. Возможно использовать эл&мент,, например, в качестве схемы ко;...-утации . „При наличии только одной переменной , например Х, получим при Xj 1, У 1, Уа l, а при

х О Уд. 1,У, Х-(, т.е. переменна  X, коммутируетс  на выходы в зависимости от сигнала на управл ющем входе. При наличии третьего металлического коллектора у транзистора 5, соответственно, будут выполн тьс  функции трех перемен- ных. ..

Использование данного логического элемента в устройствах, выполн емых на элементах инжекционного типалогики, позвол ет уменьшить площадь, занимаемую на кристалле среднем в два раза.

Claims (2)

1.Патент Франции № 2138905, хл. Н 01 е 19/00, 1971.

2. Электроника. Пер. с англ. 1975, т: 48, № 14.