Транзистора уменьшается

Схема интегрального элемента диодно-транзисториой логики (ДТЛ) показана на 3-18 и представляет собой клапан И—НЕ для положительных сигналов высокого уровня или клапан ИЛИ —НЕ для сигналов низкого уровня напряжения. В отличие от диодно-транзисторно-го клапана И—НЕ, собранного из дискретных радиокомпонентов, в интегральном клапане ДТЛ отсутствует базовый резистор или базовая /?С-цепь смещения, а функцию смещения уровня выполняет пара последовательно включенных диодов Д0. Кроме того, резистор, подключенный к базе транзистора, вследствие отсутствия RC-цепи подсоединяется другим своим концом не к источнику отрицательного напряжения смещения, а непосредственно к эмиттеру транзистора. Использование запертых диодов смещения для образования порогового уровня

Схема интегрального элемента диодно-транзисторной логики (ДТЛ) показана \м 3-18 и представляет собой клапан И—НЕ для положительных сигналов высокого уровня или клапан ИЛИ—НЕ для сигналов низкого уровня напряжения. В отличие от диодно-транзисторно-го клапана И—НЕ, собранного из дискретных радиокомпонентов, в интегральном клапане ДТЛ отсутствует базовый резистор или базовая /?С-цепь смещения, а функцию смещения уровня выполняет пара последовательно включенных диодов Д0. Кроме того, резистор, подключенный к базе транзистора, вследствие отсутствия RC-цепи подсоединяется другим своим концом не к источнику отрицательного напряжения смещения, а непосредственно к эмиттеру транзистора. Использование запертых диодов смещения для образования порогового уровня

Рассмотрим работу элемента. Если на все входы подано напряжение U1 (логическая 1), все диоды (Дь Д2, Д3) будут закрыты и ток в цепи источник ?ь резистор R{, открытые диоды Дс пройдет в базу транзистора. Вследствие падения напряжения на резисторе Rt потенциал q>i окажется несколько ниже потенциала + ?ь диод Д^ будет открыт и потенциал базы фБ транзистора меньше потенциала q>! на значение падения напряжения на диодах Дс (но выше 0,6 В, так что транзистор будет находиться в режиме насыщения). На выходе элемента НЕ установится низкое напряжение U°, соответствующее логическому 0. Если хотя бы на один вход, например Вхь будет подано напряжение 17°, то соответствующий диод Д1 будет открыт и потенциал Ч>1 будет % U°. Ток от источника ?t будет проходить через резистор RI. Часть тока замкнется через открытый диод Дь источник 17°, источник ?,, часть — через смещающие диоды Дс, резистор R2 и источник ?]. Потенциал базы фБ = 1/БЭ будет ниже потенциала (pi на значение падения напряжения на смещающих диодах Дс. При этом элемент рассчитывают таким образом, чтобы падение напряжения на диодах Дс было таким, чтобы срБ = 1/БЭ > 0, но значительно меньше 0,6 В. В этом случае транзистор будет закрыт и на выходе элемента НЕ напряжение окажется равным ?к > U°, т. е. получим логическую 1. Логический элемент И — НЕ транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Простейший элемент И — НЕ показан на 21.5,а. Он состоит го двух частей: элемента И на многоэмиттерном транзисторе Г, и элемента НЕ на транзисторе Т2. Связь непосредственная: коллектор Tj соединен с базой транзистора Т2. Смещение в цепи базы транзистора Т2 выполняет коллекторный переход 7\. Три эмиттерных перехода Ть подключенных к входу элемента ( 21.5,6), выполняют функции входных диодов в схеме И на диодах.

Входные характеристики. При С/КБ = 0 входная характеристика С/эв = /1 (1э) ( 12-9, а) практически близка к вольт-амперной характеристике реального диода, отличия которой от характеристики идеализированного диода были рассмотрены в § 11-3. При С/ЭБ < 0 ток /э = /эвк- Этот ток и его зависимость от напряжения ?/Эв определяются рядом физических параметров материала (сравнительные величины составляющих теплового тока, тока генерации и тока утечки), площадью перехода и т. д. При UQB >• 0 характеристика отличается от характеристики •идеализированного транзистора вследствие влияния процессов рекомбинации в эмиттерном переходе, а также за счет падения напряжения на объемном сопротивлении базы.

полученных в § 12-2. Пользуясь этими зависимостями, можно объяснить и характер изменения /г-пара-метров или статических характеристик транзистора вследствие изменения температуры.

Активный режим. На эмиттерный переход подано прямое напряжение, а на коллекторный — обратное. Этот режим является основным режимом работы транзистора. Вследствие того, что напряжение в цепи коллектора значительно превышает напряжение, подведенное к эмиттерному переходу, а токи в цепях эмиттера и коллектора практически равны, следует ожидать, что мощность полезного сигнала на выходе схемы (в коллекторной цепи) может оказаться намного больше, чем во входной (эмиттерной) цепи транзистора. Именно эта гипотеза может быть принята в качестве рабочей для последующего (параграф 7.6) исследования усилительных свойств транзистора.

Входные характеристики. При С/КБ = 0 входная характеристика С/эв = /1 (1э) ( 12-9, а) практически близка к вольт-амперной характеристике реального диода, отличия которой от характеристики идеализированного диода были рассмотрены в § 11-3. При С/ЭБ < 0 ток /э = /эвк- Этот ток и его зависимость от напряжения ?/Эв определяются рядом физических параметров материала (сравнительные величины составляющих теплового тока, тока генерации и тока утечки), площадью перехода и т. д. При UQB >• 0 характеристика отличается от характеристики •идеализированного транзистора вследствие влияния процессов рекомбинации в эмиттерном переходе, а также за счет падения напряжения на объемном сопротивлении базы.

полученных в § 12-2. Пользуясь этими зависимостями, можно объяснить и характер изменения /г-пара-метров или статических характеристик транзистора вследствие изменения температуры.

Рассмотрим работу элемента. Если на все входы подано напряжение U (логическая 1), все диоды (Д„ Дг, Д3) будут закрыты и ток в цепи источник ?,, резистор Rl, открытые диоды Дс пройдет в базу транзистора. Вследствие падения напряжения на резисторе R\ потенциал <р; окажется несколько ниже потенциала +?",, диод Дсбудет открыт, и потенциал базы (рБ транзистора меньше потенциала ф, на значение падения напряжения на диодах Дс (но выше 0,6 В, так что транзистор будет находиться в режиме насыщения). На выходе элемента НЕ установится низкое напряжение U , соответствующее логическому 0. Если хотя бы на один вход, например Вх„ будет подано напряжение U , то соответствующий диод Д1 будет открыт и потенциал ср, будет = U , Ток от источника Е{ будет проходить через резистор Rt. Часть тока замкнется через открытый диод Д, источник U , источник Е{, часть - через смещающие диоды Дс, резистор R2 и источник Е\. Потенциал базы (рБ будет ниже потенциала (р} на значение падения напряжения на смещающих диодах Дс, При этом элемент рассчитывают таким образом, чтобы падение напряжения на диодах Дс было таким, чтобы срБ > 0, но значительно меньше 0,6 В, В этом случае транзистор будет закрыт, и на выходе элемента НЕ напряжение окажется равным Ек > U°, т.е. получим логическую 1.

Трудно переоценить проблему повреждения затвора МОП-транзистора вследствие его пробоя статическим электричеством. К счастью, разработчики МОП-транзисторов осознают серьезность этой проблемы и отвечают на нее новыми разработками с более высоким напряжением пробоя затвор-исток. Например, фирма Motorola выпустила новую серию «ТМОП IV» с напряжением пробоя затвор-исток ±50 В.

Следует отметить, что при условии, когда открыт (имеет прямое смещение) переход ДБк> а изолирующий переход Дкп заперт обратным смещающим напряжением, эти два перехода образуют паразитный р — п — р-транзистор (показан пуктиром). Влияние паразитного транзистора уменьшается, если под коллектором имеется скрытый слой, снижающий коэффициент усиления тока паразитного транзистора.

Перепрограммируемые ПЗУ выполняются на основе структуры МДП-транзистора," выполняющего роль запоминающего элемента ( 7.20, а). Подложка П отделена от затвора 3 двойным слоем диэлектрика—диоксида SiO2 и нитрида Si3N4 кремния. Для записи «1» на затвор подается положительный импульс, при котором электроны из подложки, имеющей и-проводимость, проходят через тонкий слой SiO2 и скапливаются вблизи границы раздела двух слоев—верхнего и нижнего, так как верхний толстый слой нитрида кремния не пропускает электроны. Накопленный заряд остается и после снятия импульса записи «1», а пороговое напряжение Uol на стоко-затворной характеристике транзистора уменьшается после подачи импульса на затворе до значения U02 ( 7.20, б).

При отсутствии напряжения на затворе канал заперт независимо от полярности напряжения Uc, так. как его можно рассматривать как два диода, включенных встречно. Под действием электрического поля источника э. д. с. Е3 поверхностный слой канала, прилегающий к диэлектрику, приобретает свойства дырочной электропроводности, замыкая «мостик» между истоком и стоком. С увеличением напряжения U3 толщина канала с ^-электропроводностью увеличивается, выходное сопротивление МОП-транзистора уменьшается.

Потенциометр 470 ом позволяет изменять в пределах ±10% выходное напряжение выпрямителя, снимаемое с контактов 8в и 8а. Например, перемещением движка потенциометра 470 вниз снижают отрицательный потенциал базы правого транзистора МП25Б, что приводит к уменьшению его коллекторного тока и увеличению отрицательного потенциала коллектора и базы транзистора МП25Б регулирующей схемы. Сопротивление выходной цепи составного транзистора уменьшается и напряжение на выходе стабилизатора увеличивается. Унифицированный блок питания БПС 24/1 питается от сети переменного тока 220 в (50 гц) +10 — 15% (+1—2 гц).

Если изменение, напряжения на выходе стабилизатора происходит в сторону увеличения и вызывает соответствующее изменение тока в цепи делителя напряжения базы транзистора ТЗ, падение напряжения на резисторе R4 и регулировочном резисторе R3 увеличивается. Потенциал базы становится более отрицательным и еще больше открывает транзистор ТЗ. Внутреннее сопротивление транзистора уменьшается, ток в цепи и падение напряжения на резисторе R1 увеличиваются. Потенциал на коллекторе транзистора ТЗ, а также на базе транзистора Т2 становится более положительным и больше закрывает транзистор Т2. Внутреннее сопротивление транзистора увеличивается, ток в цепи и падение напряжения на резисторе R6 уменьшаются, потенциалы на эмиттере транзистора Т2, а также на базе транзистора Т1 становятся более положительными и больше закрывают транзистор Т1. Внутреннее сопротивление транзистора Т1 увеличивается, потенциал эмиттера становится более положительным. В результате напряжение на выходе уменьшается до заданного значения.

под шиной металлизации областей с повышенной концентрацией примесей того же типа, что и в подложке. При этом пороговое напряжение возрастает и, следовательно, крутизна паразитного транзистора уменьшается. Охранные области могут быть использованы в качестве шин питания и земли, что позволяет упростить выполнение пересечений в топологии схемы.

Часть входного тока 7ВХ, управляющего ключом, ответвляется в эмиттер паразитного транзистора, что приводит к уменьшению нагрузочной способности ключа, так как ток базы рабочего транзистора уменьшается на /э.Пз, поэтому при

Из-за действия паразитного транзистора уменьшается и выходной ток (на ig 1П), что также снижает нагрузочную способность ключа, так как возрастает ток -коллектора /к = /вых + + /б. аз, способствующий выходу тран-зистора из насыщения при меньшей 6.14. Переключатель- нагрузке.

Далее входное напряжение uBX(t) снова скачком изменяется от — Е! до +EI (см. 3.85, а). В силу большого накопления избыточного заряда неосновных носителей в базе транзистор первое время после изменения входного напряжения остается насыщенным и потому проводящим. По закону Ома входной ток i$(t) = «Вх(0/#б примет значение — Ei/R6, Так как этот ток теперь является втекающим, изменившим направление, то на графике базового тока (см. 3.85, б) он имеет отрицательное значение. Запирающий базовый ток — EJR^ начинает рассасывание избыточного заряда в базе транзистора. Степень насыщения транзистора уменьшается. На графике коллекторного тока (см. 3.85, г) процесс рассасывания можно отобразить

После того как напряжение на базе Т2 перейдет нулевой уровень, транзистор отпирается, появляется коллекторный ток, создающий положительное приращение напряжения на R К2, которое через конденсатор CV передается на базу Tlt выводит этот транзистор из насыщения и вызывает его переход в активный режим. Коллекторный ток транзистора уменьшается, напряжение на коллекторе получает отрицательное приращение, которое с коллектора 7\ через конденсатор Ci

Начинается процесс лавинного переключения. В это время в схеме действует положительная обратная связь через два контура, в каждый из которых входит транзистор Т3. В первом из этих контуров отрицательное приращение напряжения на эмиттерах Tj и 7j усиливается транзистором Ts (без изменения фазы скачка, поскольку при ?„ = const можно считать, что транзистор Т8 по переменной составляющей включен по схеме с общей базой). С коллектора Тя отрицательное приращение напряжения передается через делитель Rt,Rt на базу транзистора Tt, перешедшего в активный режим. Отрицательное приращение напряжения на базе Tt повторяется на его эмиттере, т. е. передается и на эмиттер Та. Контур положительной обратной связи замыкается. Коэффициент усиления по напряжению, больший единицы, в данном контуре создает каскад на транзисторе Ts, коллекторная нагрузка которого не должна быть очень малой. Второй контур включает коллекторную цепь транзистора 7\. Отрицательное приращение напряжения на коллекторе Г2 после усиления транзистором Та и передачи через делитель RsRe на базу Tt приводит к увеличению коллекторного тока транзистора Tt и повышению потенциала его коллектора. Положительное приращение напряжения с коллектора Tt через конденсатор С2 передается на базу транзистора Та, в результате чего коллекторный ток этого транзистора уменьшается, еще более снижая потенциал коллектора.