集成注入逻辑
自集成注入逻辑电路诞生以来,它发展迅速,极大地推动了双极大规模集成电路的发展。
它具有高集成度,功耗延迟时间积,制造工艺低,可与同一芯片上的模拟集成电路和其他数字电路相结合。
它的出现标志着双极集成电路集成和功耗的巨大突破,为双极大规模集成电路的发展开辟了新的途径,并受到越来越多的关注。
在双极大规模集成电路的开发中,遇到了许多困难。
综上所述,大致有三点:(1)单门电路的结构相对复杂,有许多元件。
虽然经常使用一些简化的门结构,但仍然不够简单; (2)需要隔离技术。
在一个普通的双极电路中,隔离占芯片面积的40-60%,这是复杂工艺的主要原因; (3)需要电阻器,这使得难以降低功耗并减小芯片面积。
在开发双极大规模集成电路的实践中,人们逐渐意识到:(1)饱和开关电路使用共发射极晶体管作为基本开关元件。
如果衬底用作发射极区,则可以省略晶体管。
(2)电路中的电阻是消耗功率和大表面积的无源元件,如更换有源元件,可以降低功耗,提高集成度; (3)积分电路中的晶体管具有寄生晶体管效应,应该最小化或消除。
然而,如果寄生晶体管可以有效地用作电路设计中的组件,则可以增加集成并且可以简化工艺。
正是沿着这些路线,人们选择了最简单的直接耦合晶体管逻辑电路作为改进的对象,并成功开发了I2L电路。
1.集成注入逻辑电路的优点:1,双极电路制造工艺简单,芯片面积小,集成密度高; 2低功耗,可在低电压和低电流下工作,更好功耗是延迟时间的乘积。
2,集成注入逻辑电路的缺点:1低速,主要原因是PNP横向晶体管PNP电流增益低,NPN晶体管结电容较大,基极区串联电阻较大,导致交叉流源逆变管充电放电时间较长;在图2中,NPN晶体管的基极区域中存在少数载流子减速场(发射极区域在下方,集电极区域在上方),截止频率低; 3I2L电路本身是饱和开关电路。
晶体管内存储的电荷过多会增加电路的切换时间。
此外,IL电路具有小的逻辑摆幅,差的抗干扰能力和多个I2L逻辑电路组,并且存在注入电流可以均匀地分布在每个电路块中的问题。
1.反相NPN管的共发射极电流增益β1增加了发射极区(N型衬底或N外延层)与基极区的杂质浓度比; 2增加了发射极区和基极区中少数载流子的寿命;减小基区的宽度;如图4所示,使集电极结与发射极结面积之比接近15,以改善表面状态,从而降低表面复合率。
2,基极串联电阻rB反向使用NPN管1)对电流增益的影响β2)对输出低电平的影响VOL 3)对传输时间的影响tpd 3,共基极电流增益横向PNP管α1基区的宽度小,即注入带到NPN管底部的间距小; 2少数修剪机的使用寿命尽可能长(因此不需要进行黄金操作); 3发射器底部区域与侧面区域的比例尽可能地接地很小,因此注射条应采用窄条形; 4两个发射器的发射比尽可能大。
对于那边,PB& gt;& gt; PC是必需的,而对于底面,Pc& gt; PB;需要图5来改善表面状态并降低表面复合率。