Логический элемент и-не ишл

 

Изобретение относится к импульс;н6й технике, в частности к интеграль ным схемам на элементах шщсекционной Шоттки логики (НИШ). Цепь изобретения - повьпиение быстродействия и уменьшение площади, занимаемой элементом на кристалле. Для достижения цели в логический элемент (ЛЭ) введены резисторы 3.1-3.N-1 и дополнительные транзисторы 2;2-2-N второго типа проводимости. ЛЭ также содержит транзистор 1 первого типа проводимости , второй транзистор 2.1 второго типа проводимости, диоды Шоттки 4.1 4.N, дополнительй 1е входы 5,1-5.N, выходы 6.1-6.N, источник 7 тока.Пред .ложенный ЛЭ вьтолняет функции ЛЭ И-НЕ с разветвлением по выходу с помощью а диодов Шоттки. Транзисторы 2.1-2.N (Л уменьшают степень насьпцения транзистора 1 и тем самым повьшают его быстС родействие. В описании приводятся эскиз топологии ЛЭ И-НЕ ИШЛ в соответствии с п. 2 формулы изобретения и его 5 поперечное сечение 1 з.п.ф-лы,4 йл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

20 А1 (19) 011 (50 4 Н 03 К l9 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3898401/24-21 (22) 20.05.85 (46) 07.10.86.Áþë. М 37 (71) Московский ордена, Трудового

Красного Знамени инженерно-физический институт (72) А.В.Алнппин, М.В.Алкппин, С.Н.Лубянов, В.Н. Волков н С.А. Головлев (53) 621. 374 (088. 8) (56) Алексенко А.Г., Шагурин И.И.

Микросхемотехника. М,: Радио и связь, 1982, с.70, рис.2.18.

Технология биполярных БИС фирмы

"Philips", сочетаюших в себе достоg инства Ыоттки /ТТЛ- и И Л-приборов.—

Электроника, т.51, 1978, У 12 (538), ;с,3,, (54) ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ И-НЕ HllU! (57) Изобретение относится к импульс ной технике, в частности к интеграль" ным схемам на элементах инжекционной

Ыоттки логики (НШП) . Цель изобретения — повышение быстродействия и уменьшение площади, занимаемой элементом на кристалле. Для достижения цели в логический элемент (ЛЭ) введены резисторы 3.1-3.N-1 и дополнительные транзисторы 2;2-2-N второго типа проводимости. ЛЭ также содержит транзистор 1 первого типа проводимости, второй транзистор 2.1 второго типа проводимости, диоды Шотткн 4.1

4.М, дополнительные входы 5.1-5.N выходы 6.1-6.N, источник 7 тока. Предложенный ЛЭ выполняет функции ЛЭ И-НЕ с разветвлением по выходу с помощью .диодов Шоттки. Транзисторы 2.1-2.!! уменьшают степень насьпцения транзистора 1 и тем самым повышают его быстродействие. В описании приводятся эс- С киэ топологии ЛЭ И-HE HHUI в соответствии с л. 2 формулы изобретения и его 3 поперечное сечение. 1 з.п. ф-лы,4 ют.

l 2 )272() 11 1<«бретelllle Отно< ll < << к импу«lьс

ll<)ll гехи!«ке, я нме«н<о K интегральным с«<ет«:»«ня элементах ннжекционной Ыотткн ло! ««ки (И11Ц1) .

11е!«ь изобретения — увеличение быстродеЙстния и умРньшение плОщяди занимяeMo«I элементоь« HG KpH<. .òeëëe, Иа фиг. l показана принципиальная схема логического элемента И-ИЕ И1ИЛ; на ф!<г. 2 — возможный эскиз топологии логического элемента И-i!E И1Ш1 в соотнетстнии с п.2 форму<«ы изобретения, на фнг. 3 — сечение <<«< — Л ня фиг,.

2; на фиг. 4 — сечен««е Б-Х на фиг,2,.

Логический элемент И-HE И111П содержит первьп« транзистор 1 первого типа прОнодимости, ВтОрОЙ н дОПОлнитРльные транзисторы 2.1-2.N второго тига проводимости, резисторы 3.1-3.N-! диоды Шоттки 4,4-4.N и дополнитель-!

«!le входы 5,1-5.N, ныходьt 6,1-6„И и истОчник 7 тока, Ваза транзистора l соединена с эмиттером транзистора 2.1, с входной шиной 5..1, с резистором 3.1, Коллектор транзистора 1 соединен с бязями трянзисторон 2,1-2,N, с первыми н«:!— иодами диодов Шоттки 4.!-4.И, вторые нынОды кОтОрых соединРны соотв<"тст ненно с нь«ходньп«и пн1ня ш 6, 1 -о, N, Эмиттер транзистора Z„K (2» К» Б) "a<=динен с эмиттером транзистора 2,К"-1 через резистор З,К-I, с эмиттером транзистора 2.К-I через резистор З.К, с входной шиной 5.К, эмиттер транзистора 2.N соединен с входом 5.,N,, с первым выводом и<точника 7 тока,второй вывод которого соединен с п«иной

8 питания, эмиттер транзистора 1 сое. — . динен с коллекторами транзисторон

2.1-2N и с общей шиной.

Кроме того, при изготовлении логического элемента н интегральном н<ше соответственно базовые и эмихтернь«е области транзисторов 2,1-2И и соот--. ветственно области коллектора и базы транзистора 1, а также коллекторные области транзисторов 2,1-2,N могут быть вьп«олнены н ниде единь«х областей полупроводника (фиг,2-4). При этом площадь логического элемента на кристалле будет минимальна.

Логический элемент И-HE работает с!!едук<п«««и образом, При низком потенциале на одном из входов 5,1-5,И ток Х источника 7 то-ка вытекает во вне<«1«псс<« цепь, Транзис-. тор l, трап.- исторы 2.!-.2.И зякрьгвы

II;l т<««ходах 6, I -« . N 11< If!< гm

МИ ПОСЛРДОНЯТЕЛЬНО ВК««К«<«РНН«,<М11 ЭНЕментами, 5 При высоких и «тенниялях ня всех входах 5.1-5.N логического элемента ток I затекает в базу транзистора 1, он открывается, иа нсех выходах поддерживается низкий потенциал.

Таким образом, предложенный элемент выполняет функции логического элемента И-НЕ с разветвлением по выходу с помощью диодов Шоттки, Транзисторы 2,1-2.N уменьшают степень насьпцения транзистора l и, тем самь«м, увеличивают его быстродействие.

В предложенном логическом элементе за счет протекания тока черен резистор 3,1-3.N коллекторный переход транзистора l находится под меньшим прямым смещением, следовательно его степень насыщения меньше, а быстродействие вьш«е (несь ток источника

25 тока I<« затекает в эмиттеры транзисторов 2„1-2.И, так как их переходы база-эмиттер находятся под большим прямым смещением).

При падении напряжения на резисторах А U = (50-100) мВ (I = 50— — 200 мкл; К " 0,5-1,0 кОМ) ток перехода база-эмиттер транзистора 2.N

Ь U будет н e ---- = 7-50 раз больше,чем

m т

З5 ток перехода база-эмиттер транзистора 1, .поэтому последний будет находиться в слабонасыщенном состоянии (S = 1) или в активной области, близкой к насыщению.

При этом быстродействие предлагаемого элемента, будет вьппе.

Использование предлагаемого логического элемента в составе базового кристалла (БК) позволит сократить количество неис««ольэуемых элементов на

БК иэ-за невозможности проведения необходимых шин металлизации.

Логический элемент представляет следую«цие возможности при трассировM ке (фнг,2): подключаться к входу логического элемента в любом месте трассировочного канала; подключаться к выходу логического элемента в любом месте трассировочного канала;

55 подключаться одновременно к входу и выходу логнческого элемента; подключать источник тока к любому входу логического элемента. Степень насы126.> 72O щения транзистора 1 при подключении

N к входам 5.M. 5,N (Ю---) изменяется незначительно.

Нсе эти возможности позволяют из- 5 бе ать значительного количества вэаимопересечений шин металлизации и тем самым увеличить коэффициент используемых элементов на базовом кристалле, особенно с однослойной металлиза- 1О цией.

Например, БК, построенный на предлагаемых элементах, позволяет реализовать различные триггерные устройства на расположенных рядом ячейках без взаимопересечения, что увеличивает коэффициент используемых элементов на базовом кристалле íà 10 — 35K.

Кроме того, использование предлагаемого логического элемента в соста-2О ве БК позволяет увеличить количество размещенных на нем элементов.за счет сокращения площади БК, отведенной для размещения "подныров" для исключения пересечения шин металлизации, либо уменьшить площадь БК при том же количестве элементов на 10-25Х. ,Формула изобретения

1. Логический элемент И-НЕ ИПШ, содержащий первый и второй транзисторы соответственно первого и второго типов проводимости, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной, база — с эмиттером второго транзистора и входом, а коллектор подключен к 6азе второго транзистора и через соответствующие диоды Шоттки к выходам элемента, коллектор второ-. го транзистора соединен с общей тиной, первый вывод источника тока подключен к шине питания, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены резисторы и дополнительные транзисторы второго типа проводимости, коллекторы которых соединены с общей шиной, базы — с коллектором первого транзистора, а эмиттеры подключены к дополнительным входам и последовательно соединены между собой через соответствующие резисторы, при этом эмиттер первого дополнительного тран зистора соединен с вторым выводом источника тока, а эмиттер последнего

Ъ дополнительного транзистора через сбответствующий резистор подключен-к эмиттеру второго транзистора.

2, Логический элемент И-НЕ ИПШ по п.l отличающийся тем,что, с целью уменьшения площади при выполнении его на кристалле, соответствен- но базовые и эмиттерные области второго и дополнительных транзисторов н соответственно области коллектора и базы первого транзистора, а также коллекторные области второго .и дополнительньгх транзисторов выполнены в виде единых областей полупроводника.

126Z1О

1 4 г

< с

Т (=- 1,Л

) )!!

p, g, ( Д (U

l262720

Составитель А.Янов

Техред А.Кравчук . Корректор Л.Патай

Редактор А.Иандор Заказ 5446/58 Тирам 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

f13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная, 4