Триггер

 

Изобретение относится к импульс ной технике, в частности к устройствам с двумя устойчивыми состояниями. Цель изобретения - повышение быстродействия триггера - достигается путем уменьшения насьпцения основного транзистора. Для зтого .в данном триггере основной биполярный транзистор 1 первого типа проводимости выполнен из материала с шириной запрещенной зоны большей, чем у вспомогательного транзистора 2, второго типа проводимости . Триггер содержит также резисторы 3 и 7, источники смещения 4 и 8, резистор нагрузки 5, источник питания 6. Отмечается, что пары кремний - германий и, особенно перспективный вариант, арсенид галлия - кремний, имеют различные по ширине запрещенные зоны, что определяет различие на несколько порядков обратных тепловых токов и обеспечивает уменьшение насыщения основного транзистора 1. 1 ил. с € (Л 4 «Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

П, 13

НЬЛ11(; -"-

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3857960/24-21 (22) 05.12.84 (46) 30.06.86. Бюл. У 24 (71) Московский институт электронной техники (72) Г,П. Тулункин, В.С. Сапрыкин, А.И. Лукьяненко, В.Ф. Людвигов и О.Л. Жуковский (53) 621.374(088.8) (56) Перлов Б.В. Импульсные устройства на транзисторах с проводимостью разного типа. M., "Энергия", 1972, с. 114, рис. 3-1.

Будинский Я. Транзисторные переключающие схемы. М., "Связь", 1965, с. 355, рис. 263. (54); ТРИГГЕР (57) Изобретение относится к импульс ной технике, в частности к устройствам с двумя устойчивыми состояниями.

„„SU„„ 1 241427 A 1 (5D 4 Н 03 К 3/286

Цель изобретения — повышение быстродействия триггера — достигается путем уменьшения насыщения основного транзистора. Для этого в данном триггере основной биполярный транзистор

1 первого типа проводимости выполнен иэ материала с шириной запрещенной эоны большей, чем у вспомогательного транзистора 2, второго типа проводимости. Триггер содержит также резисторы 3 и 7, источники смещения 4 и

8, резистор нагрузки 5, источник питания 6. Отмечается, что пары кремний — германий и, особенно перспективный вариант, арсенид галлиякремний, имеют различные по ширине запрещенные зоны, что определяет различие на несколько порядков обратных тепловых токов и обеспечивает уменьшение насыщения основного транзистора 1. 1 ил.

1241427

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам с двумя устойчивыми состояниями, Целью изобретения является повышение быстродействия триггера путем уменьшения насьпценнй основного транзистора.

На чертеже представлена принципи.альная схема триггера.

Триггер содержит два биполярных транзистора — основной 1 и вспомогательный 2, соответственно первого и второго типов проводимости, эмиттер основного транзистора 1 подключен к общей шине, к его. базе подключены коллектор вспомогательного транзистора .2 и через первый резистор 3— шина первого источника 4 смещения, коллектор основного транзистора 1 соединен с базой вспомогательного транзистора 2 и через резистор 5 на-., грузки с шиной источника 6 питания, а эмиттер вспомогательного транзисто. ра 2 через второй резистор 7 подключен к шине третьего источника 8 смещения.

Триггер работает следующим образом.

В исходном состоянии оба транэиа- ( тора 1 и 2 закрыты, соответственно, источниками смещения 4 и 8, напряже ние от которых поступает на базу ос новного транзистора 1 через первый резистор 3, а на эмиттер вспомогательного транзистора 2 — через второй резистор 7. Ток через резистор

5 нагрузки и напряжение на ней близки к нулю.. Поступление положительного импульса включения на базу основного транзистора 1 вызывает уве-. личение его коллекторного тока, а также тока базы вспомогательного транзистора 2. Следойательно, начинает увеличиваться его коллекторный ток, что способствует дальнейшему открыванию транзистора 1. Развивается лавинообразный процесс включения транзисторов, который теперь может продолжаться без внешнего воздействия. Переходный процесс включения завершается, когда вспомогательный транзистор 2 входит в насыщение и рост его токов прекращается.

При этом основной транзистор 1 остается в активном режиме и в иасьпцение не входит., если он выполнен из материала с большим потенциальным барьером, чем вспомогательный транзистор, Таким образом, роль вспомогательного транзистора 2 состоит в создании регенерации. (положительной обратной связи) в течение переходных процессов и обеспечении необходимой величины статического тока включенного состояния основного транзистора 1„

Для устойчивости включенного сос-!

О тояния триггера необходимо выполнение условия

6 6

„ !.!8 !1>л -11бэ6

Rò

6 6 6 6666 6 + П вЭ6 U4 этого второго статического состояния триггера, в котором через резистор

5 нагрузки протекает ток открытых транзисторов 1 и 2.

Ug-0 к р 6 5

При поступлении на базу основного транзистора 1 отрицательного импульса выключения транзисторы 1 и 2 начинают запираться, вновь протекает лавинообразный регенеративный переходный процесс, но в обратном направлении. В результате оба транзистора 1 и 2 оказываются закрытыми, 30 т.е. схема возвращается в исходное состояние. Так как основной транзистор 1 не был в области насьпцения, а вспомогательный транзистор 2 хотя

И находился в насыщении, но работал с небольшим коллекторным током, близким к току базы основного транзистора l, переходной процесс выключения оказывается очень коротким, а обычный для триггера .этап задержки рас6!О сасывания практически отсутствует.

Следовательно, управляющие сигналы переключения могут иметь значительно: большую частоту повторения без нарушения работы устройства.

Количественный анализ предлагаемо; го решения проводится с использованием уравнений модели по ЭберсуМолпу. Введем обозначения токов I4, Ig, Ig„ протекающих через резисторы

50 4, 6, 8 соответственно. Преобразования уравнения Эберса-Молла, записанных для структурных связей схемы триггера, приводят к выражению для тока коллектора основного транзисто55ра l

Т кбО!

КВО6 К&02 х(Х4ск<+Х (1 е(,)+I (1 ф К })6

1241427

Составитель А. Янов

Редактор А. Долинич Техред Н.Воикало

Корректор А. Зимокосов

Заказ 3611/53 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 где ас и ? — коэффициент передачи кьо в схеме ОБ и тепловой ток коллекторного пе-. рехода транзисторов.

Иэ этого выражения следует, что при

Выполнении условия I w I к607 кбо

c ywevoM I, I6+I - полУчим ?к, I>,.

Последнее выражение является ус- . ловием нахождения основного транзистора 1 в активном режиме и отсутствием насьпцения независимо от величины внешних токов. Величина теплового тока р-.n перехода определяется формулой

qD: S Ч

I =I == — — ехр (- — ) о кто 1. N Ч т где q — - заряд электрона;

D — - коэффициент диффузии;

L — - диффузионная длина неосновных носителей в базе;.

N — концентрация легирующей при. меси базы;

S — площадь р-и перехода; (g — - ширина запрещенной зоны и-п 3 материала, выраженная в вольтах ((р (Се) 0,67 В;CP (Si) 1,11 В;(p (азСа)

1,4 В для обычной температуры;

Я ; температурный потенциал (25 мВ при 300 К).

Таким образом, основной причиной, определяющей уровень теплового тока, является ширина запрещенной зоны (от величины которой тепловой л ток зависит экспоненциально. Пары кремний-германий и арсенид галлиякремний имеют отличие в ширине зоны порядка (0,3-0,4)В, что определяет различие обратных тепловых токов на несколько порядков (при прочих равных условиях), т,е. применение транзисторов из укаэанных пар материалов автоматически реализует условие !

0 ?км ?кпо, полученное вьппе а результате анализа отсутствия насьпцения основного транзистора 1 в структуре триггера. с

Формула изобретения

Триггер, содержащий основной транзистор первого типа проводимости, эмиттер которого соединен с обер щей шиной, база подключена к коллектору вспомогательного транзистора второго типа проводимости и через первый резистор — к шине первого источника смещения, коллектор основного транзистора соединен с базой вспомогательного транзистора и через резистор нагрузки с источником питания, а эмиттер вспомогательного транзистора через резистор подключен к шине второго источника смещения, о:т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, основной транзистор выполнен из материала с шириной запрещенной зоны большей,чем вспомогательныйтранзистор.