Логический элемент
з . но;
ОП ИCАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Соеетскиз
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10. 07. 78 (21) 2639539/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)М. Кл. Н 03 К 19/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий Опубликовано 231280. Бюллетень Но47 (53) УДКб21, 374 {088.8) Дата опубликования описания 23. 12. 80 (72) Авторы изобретения А. Аваев и Ю. Е. Наумов Московский ордена Ленина авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Заявитель (54} ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ Изобретение относится 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-и-р транзистор, эмиттер которого (инжектор) подключен к шине питания, и п-р-и транзисторы, коллекторы кото- 10 рых подключены к выходу элемента,а базы,соответственно,ко входам элемента причем области р-типа являются одновременно коллекторами р-п-р транзистора и базами п-р-и транзисто15 ров, а область п-типа, подключенная к общей шине — базой р-и-р транзистора и эмиттером каждого иэ и-р-и транзисторов (1) . Недостатком этого элемента является ограниченность Функциональных возможностей. Известны логические элементы инжекционного типа логики, содержащие диоды Шоттки, образованные металлическими контактами к области р-типа (базовой области п-р-п транзисторов), которые подключены, соответственно, между областью р-типа и входами элементов f2). Недостатком этих элементов яв,ляются также ограниченные ггункциональные возможности. Цель изобретения — расширение Функциональных возможностей. Для достижения поставленной цели в логический элемент, содержащий элемент ИЛИ-НЕ инжекционного типа логики, входы и выход которого яв.ляются одновременно входами и выходами элемента, введен дополнительный п-р-п транзистор инг структуры, имеющий несколько металлических коллекторов, каждый из которых подключен к одному из входов элемента, и один полупроводниковый коллектор, подключенный ко второму выходу элег:ента, баэа дополнительного и-р-п транзистора подключена к дополнительному входу элемента. На Аиг. 1 представлена электрическая схема элемента; на гиг. 2 тогологическая схема элемента; на Фиг. 3 — разрез А-А íà Anr. 2.. Электрическая принципиальная схема элемента. состоит из эмиттера (инжектора) многоколлекторного р-и-р транзистора 1, подключенного к шине литания.2. База транзистора 1, являю790332 щаяся одновременно эмиттером каждого из и-р-п транзисторов 3-5, подключена к общей шине б, а каждый из коллекторов транзистора 1, соответственно, являющийся одновременно -и базой транзисторов 3-5, подключен к одному из входов элемента 7-9, на которые поступают переменные Х, Х, Х . Коллекторы транзисторов 3 и 4 подключены к первому выходу элемента 10 (У1), полупроводниковый коллектор трайзисторэ 5 подключен ко второму выходу элемента 11 (V ) один металлический коллектор транзистора 5 подключен к базе транзистора 3, а второй — к базе транзистора 4. B общем случае логический элемент может содержать более двух и-р-п транзисторов, а транзистор 5 — более двух металлических коллекторов. В топологической схеме элемента 20 р-область 12 образует инжектор, робласти 13 являются 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 представляют собой металлические коллекторы транзистора 5. Полупроводниковая структура соз- Зо дается на п подложке 16, являющейся общим эмиттером транзисторов 3-5. Высокоомные р-области 13 создаются эпитаксией. Область 12 (инжектор) создается двойной диффуэией доноров и акцепторов. Диффузия доноров создает области .и-типа 17, которые являются базой транзистора 1 и изолируют базы транзисторов 3-5. На фиг. 3 дополнительно показан сильнолегированный слой 40 р-типа 18, который создается в месте контакта 19 к базе транизстора 5, 20 — контакт к полупроводниковому коллектору транзистора 5, 21 — пленка Я 0 на поверхности структуры. 4$ Устройство работает следующим образом. Если на входе 9 переменная Х > = О, то транзистор 5 закрыт и на выходе 10 выполняется функция ИЛИ-НЕ от двух переменных Х1 и Х, поступающих на входы 7-8 (Y„-- Х„ + Х ). Если на входе 9 переменная Х З = 1, то на выходе 11 выполняется функция И- (Е У = X„ X и на выходе 10АУМкция эквивалейтности 7, = Х1 Х (У„ = 1, если Х„ и Х одновременно равны 0 или 1, и У„ = О, если переменные Х и Х принимают различные значения . Действительно,при Х1 и Х равных. "О" транзисторь 3-5 закры- dO Т ты, на выходах 10,11 — напряжение логической единипы, если одна из перемени х Х„ Х> Р вна "О". а другая "1", то один из .транзисторов 3 и 4 открыт и на выходе 10 будет 45 напряжение логического нуля. В то же время на выходе 11 сохранится напряжение логической единицы, так как транзистор 5 попрежнему закрыт из-за низкого уровня напряжения на одном из металлических коллекторов Если обе переменные X и Х равны "1", то напряжение на. базах транзисторов 3-4 повышается, транзистор 5 открывается и на выходе 11 устанавливается напряжение логического нуля. В этом состоянии транзистор 5 имеет достаточно высокий (больше единицы) коэффициент усиления по металлическим коллекторам, в которые втекает весь базовый ток транзисторов 3-4. На металлических коллекторах устанавливается напряжение, равное напряжению насыщения (0,3-0,4 В) при котором транзисторы 3-4 закрываются, в результате чего на выходе 10 устанавливается напряжение логической единицы. Аналогично можно убедиться, что при Х = 1 У1 — Х . Х и У1 = Х„ )-,, приХ2=1У Х.Х куй приХ=ОУ =Х ну в 1 приХ=ОУ,=Х 1 1 и У Х Таким образом, на выходах логи ческого элемента выполняется четыре различные функции двух переменных: И-НЕ, ИЛИ-НЕ, И и эквивалн нсти. Возможно использовать эл..-.мент,. например, в качестве схемы ко;....,-тации. При наличии только одной переменной, например Х1, получим при Х = 1, У1 = 1, Уд = Х1, а при Х = О У = 1У,,= Х1, т е. пере. менная Х„ коммутируется на выходы в зависимости от сигнала на управляющем входе. При наличии третьего металлического коллектора у транзистора 5, соответственно, будут выполняться функции трех перемен-ных. Использование данного логического элемента в устройствах, выполняемых на элементах инжекционного типа логик, позволяет уменьшить площадь, занимаемую на кристалле среднем в два раза. Формула изобретения Логический элемент, содержащий элемент ИЛИ-НЕ инжекциоиного типа логики, входы и выход которого= являются одновременно входами.и выходом элемента, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный iI-p-u транзистор инжекционной структуры, имеющий несколько металлических коллекторов, каждый из которых подключен к одному из входов элемента, и один полупроводниковый коллектор, подклкченный ко второму выходу 790332 iÕ ZP ig Zl Составитель Л. Петрова Техред,Н,Граб Редактор E. Лушникова Корректор О. Ковинская Заказ 9075/67 Тираж 995 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная. 4 элемента, база дополнительного п-р-п транзистора подключена к дополнительному входу элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции 1Ф 2138905, кл. Н 01 В 19/00, 1971. 2. "Электроника". Пер. с англ. 1975, "г . 48, Р 14.
