Многоэмиттерные транзисторы

рования низкоомных, так называемых, скрытых слоев, уменьшающих сопротивление коллектора транзистора. Планарно - эпитаксиаль-ная структура является универсальной и позволяет реализовать различные компоненты (все транзисторные структуры, описанные ранее). Кроме того, структура дает возможность создать многоэмиттерный транзистор, диоды Шот-ки, n-p-n-транзистор с коллекторным р-п-пере-ходом, шунтированным ДШ, и другие элементы ИМС.

110. Многоэмиттерный транзистор

В большинстве схем ТТЛ в целях полного использования логического элемента по нагрузочной способности и быстродействию применяют сложные выходные каскады ( 112). На входе схемы включен многоэмиттерный транзистор 77, коллектор которого подключен к входу сложного инвертора, собранного на транзисторах Т2, ТЗ, Т4. В данной схеме многоэмиттерный транзистор 77 открывается при наличии логического нуля хотя бьг на одном из его эмиттеров. При этом транзистор Т2 закрывается^, так как потенциал его базы уменьшается. Все напряжение источника питания -{-Е будет падать на большом сопротивлении: закрытого транзистора Т2, в результате чего напряжение на базе транзистора Т4 снизится и этот транзистор также закрывается. На выходе схемы установится высокий уровень, т. е. логическая единица.

В схемах ТТЛ во входных цепях используются многоэмиттер-ные транзисторы ( 6.5, а). По принципу построения, а также по важнейшим параметрам они близки к схемам ДТЛ. Эмиттер-ные переходы многоэмиттерного транзистора выполняют функцию, аналогичную функции диодов в схемах ДТЛ, а коллекторный переход играет роль смещающего диода. Многоэмиттерный транзистор — специфичный интегральный полупроводниковый

Многоэмиттерный транзистор представляет собой совокупность нескольких транзисторных структур, имеющих общий коллектор и непосредственно взаимодействующих друг с другом только за счет движения основных носителей заряда. На 6,9, а, б

В семействе ТТЛ удалось избежать основного недостатка элементов ДТЛ — большого количества диодов. В базовом элементе семейства ТТЛ ( 20.2,6) функции диодов выполняет входной многоэмиттерный транзистор УТ1.

Создается многоэмиттерный транзистор одновременно с другими элементами схемы; поэтому параметры областей коллектора, базы и эмиттера у него те же, что и у обычного п—р—п транзистора: один и тот же концентрационный профиль, одинаковые удельные емкости и пробивные напряжения переходов.

Конструктивно многоэмиттерный транзистор выполняют так, чтобы толщина пассивной базы была намного меньше расстояния лгежду эмиттерами; поэтому большая часть неосновных носителей, инжектируемых в базу, не доходит до соседнего эмиттера, а улавливается коллектором. Однако при отсутствии прямой связи между соседними эмиттерами связь между эмиттерами осуществляется через коллекторный переход ( 4.7). При прямом смещении одного из эмиттерных переходов неосновные носители попадают в коллектор и смещают его в прямом направлении. Открытый коллекторный переход инжектирует неосновные носители в базу под закрытым эмиттером, который коллектирует электроны, инжектированные коллектором. Это приводит к появлению тока во вход-

На 6.39 изображена ТТЛ-схема логического элемента И-НЕ, содержащая многоэмиттерный транзистор, который реализует функцию И, и инвертор на транзисторах 77—Т4.

Первыми интегральными элементами, изготовленными по технологии интегральных микросхем, были логические элементы (вентили) ТТЛ-типа. Основным узлом этих схем является многоэмиттерный транзистор (МЭТ).

Основная область применение МЭТ — цифровые микросхемы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) (см. § 7.3). В этих микросхемах они включаются на входе и выполняют функцию диодной сборки ( 3.7, а), состоящей из m + 1 диодов, где т — число эмиттеров (входов схемы ТТЛ). Многоэмиттерный транзистор можно представить в виде совокупности отдельных п-р-п транзисторов, число которых равно числу эмиттеров ( 3.7, б). Все базовые выводы этих транзисторов, как и коллекторные, соединены между собой.

Несмотря на удовлетворительные показатели ДТЛ логики по быстродействию, экономичности, помехоустойчивости, прогресс в технологии полупроводниковых ИМС, позволяющий осуществить компактные и более простые по структуре многоэмиттерные транзисторы, привел к появлению нового типа логики.

Вместо диодов в настоящее время используются многоэмиттерные транзисторы.

Подобным же образом изготовляются многоэмиттерные транзисторы с числом сильнолегированных областей и+-типа от 2 до 8.

Многоэмиттерные транзисторы. Стремление получить большую мощность при высокой частоте сигнала привело к .разработке много-эмиттерных транзисторов, которые в настоящее время с успехом используются в схемах транзисторных генераторов мощностью до

Суммарный периметр структуры резко увеличивается при незначительном уменьшении площади эмиттерного д-р-перехода и допустимая плотность тока многоэмиттерного транзистора, а следовательно, и его мощность, существенно увеличиваются. Периметр каждого квадратика эмиттера составляет несколько десятков микрометров, общее число их достигает нескольких сотен. Все или группы эмиттеров имеют общие выводы. В настоящее время наиболее современными следует считать многоэмиттерные транзисторы пленарного типа.

Диоды и транзисторы в составе полупроводниковых ИС имеют примерно те же характеристики, что и в обычном конструктивном исполнении. Небольшое их различие заключается в несколько худших частотных свойствах, так как все выводы кристалла расположены в одной плоскости. Следует отметить, что многоэмиттерные транзисторы, а также диодные сборки применяют только в интегральном исполнении.

В БИС ППЗУ информация, подлежащая хранению, заносится однократно после сборки кристалла в корпус электрическими сигналами путем пережигания перемычек, включенных последовательно с ЗЭ ( 6.25,6), либо пробоем p-n-перехода ЗЭ ( 6.25, в, г). Наибольшее распространение получило программирование пережиганием плавких перемычек из нихрома, поликристаллического кремния или алюминия (реже). В первых отечественных ИМС ППЗУ (КР556РТ4) в качестве ЗЭ использовались многоэмиттерные транзисторы, в цепи эмиттеров которых включались нихромовые перемычки. Разрабатываются БИС ППЗУ по технологии ЭСЛ, ТТЛ, ТТЛШ, WJ\, «-МДП.

3.3. МНОГОЭМИТТЕРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

3.3. Многоэмиттерные транзисторы ........... 60

элемента с инвертором. Операция И реализуется здесь многеэмит-терным транзистором VT1. а транзистор VT2 служит в качестве инвертора. Многоэмиттерные транзисторы легко реализуются в интегральной технологии. Они являются основой ТТЛ-элементов. Если на всех входах (эмиттерах транзистора VT1) действует «+1» (высокий потенциал), то все переходы эмиттер-база транзистора VT1 закрыты. Потенциал базы транзистора VT2 близок к нулю, а переход коллектор—база транзистора VT1 открыт приложенным в прямом направлении напряжением источника -\-Ео. Ток коллекторного перехода транзистора VT1 проходит через переход эмиттер—база транзистора VT2, переводя его в режим насыщения, а на выходе появляется «О» (низкий потенциал). Если на одном из входов появится «О», то соответствующий переход эмиттер—база транзистора VT1 откроется, электроны перейдут в базу и далее в коллектор транзистора VT1, создавая обратный ток перехода эмиттер—база транзистора VT2. Это приведет к закрыванию этого транзистора и повышению выходного потенциала до уровня «1». Таким образом, сигнал «О» может быть на выходе только при всех

Рассмотрим принцип действия триггера. Предположим в триггере записано Q = 0, 6 = 1. При подаче входных сигналов, например, в виде J[ = J2 = -^3=1 и Ki=K2 = K^=0 запись 1 в триггер производится в следующей последовательности. Тактовый импульс положительной полярности, поступающий на вход С, во-первых, запирает транзисторы Т\4 и Т^ и тем самым отключает вспомогательный триггер от главного, во-вторых, разблокирует многоэмиттерные транзисторы Ту и Туй- Так как на всех эмиттерах Т20 действует повышенный потенциал (Ji = /2 = J} — 1, С --= 1, и так как в триггере был записан 0, то и на эмиттере, соединенном с инверсным входом, Q = = 1), то Туд переходит в инверсную активную область и своим коллекторным током отпирает транзистор Т&. По мере понижения потенциала коллектора Т\д увеличивается ток эмиттера Ги и соответственно ток его коллектора уменьшается, 'что приводит к запиранию инвертора Гц. Повышение потенциала коллектора Т ц способствует уменьшению тока эмиттера Tie и увеличению тока его коллектора, отпирающего инвертор на Tig. В схеме начинает действовать регенеративная обратная связь, которая приводит к перебросу главного триггера в новое состояние, при котором транзисторы Г^, Tn оказываются открытыми, а Гц, Т12 закрытыми.