Транзисторно-транзисторная логика на диодах Шотки

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 17:24, 7 января 2015.

В ТТЛШ используются транзисторы Шоттки, в которых барьер Шоттки не позволяет транзистору войти в режим насыщения в результате чего диффузионная ёмкость мала и задержки переключения малы, а быстродействие высокое.

ТТЛШ-логика отличается от ТТЛ наличием диодов Шоттки в цепях база — коллектор, что исключает насыщение транзистора, а также наличием демпфирующих диодов Шоттки на входах (редко на выходах) для подавления импульсных помех, образующихся из-за отражений в длинных линиях связи (длинной считается линия, время распространения сигнала в которой больше длительности его фронта, для самых быстрых ТТЛШ микросхем линия становится длинной начиная с длины в несколько сантиметров).

Диод Шоттки

Диод Шоттки - основан на контакте металла с диэлектриком.

Рис. 1.1

Транзистор Шоттки

Транзисторы Шоттки отличаются от обычных тем, что они не входят в глубокое насыщение, следовательно, в их базах в открытом состоянии накапливается мало носителей заряда, и в результате время их рассасывания меньше обычного.

Эффект Шоттки снижает напряжение открывания кремниевого p–n перехода от обычных 0,5 ... 0,7 В до 0,2 ... 0,3 В и значительно уменьшает время жизни неосновных носителей в полупроводнике. Эффект Шоттки основан на том, что в p–n переходе или рядом с ним присутствует очень тонкий слой металла, богатый элементами, свободный носителями.

Транзистор Шоттки можно представить как обычный транзистор с диодом Шоттки, включенном между его базой и коллектором.

Рис. 2.1 Транзистор Шоттки.

При открывании транзистора базовый ток нарастает только до значения, лежащего на границе активного режима и области насыщения, а весь избыточный базовый ток отводится через открытый диод Шоттки через коллектор и эмиттер открытого транзистора на землю.

Чем сильнее откроется транзистор, т.е. тем меньше падение напряжения коллектор–эмиттер, тем больший ток отводится через диод Шоттки, минуя базу, на землю. Это приведет к закрыванию транзистора, т.к. уменьшение тока базы закрывает транзистор. Так образуется обратная связь, саморегулирующая режим работы транзистора, удерживая его от глубокого насыщения.

Сами диоды Шоттки имеют очень малые задержки включения и выключения. Накопление заряда в диодах Шоттки не происходит, т.к. протекающий в них ток вызван переносом основных носителей. Когда транзистор заперт потенциал коллектора выше потенциала базы, а значит диод Шоттки смещен в обратном направлении и не влияет на работу транзистора.

Если в процессе отпирания транзистора потенциал коллектора становится ниже потенциала базы, диод Шоттки открывается и на нем устанавливается прямое напряжение Uпр. Поскольку это напряжение меньше 0,5 В, то коллекторный переход практически заперт, а следовательно, не возникает режима насыщения и связанных с ним двойной инжекции и накопления избыточных зарядов. Благодаря этому при запирании транзистора исключается задержка, вызываемая рассеиванием избыточного заряда.

Плюсы ТТЛШ

  • Высокое быстродействие
  • Низкое время переключения (до 25-30 МГц)