Субмикронные интегральные схемы: элементная база и проектирование. Рындин Е.А - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

31
а б
Рис. 15. Логические элементы на основе GaAs с буферными каскадами:
а – с истоковым повторителем; б – без истокового повторителя
а б
Рис. 16. Логические элементы на основе GaAs: а - с диодами Шоттки;
б – на основе истоково-связанной логики
Рис. 17. Вольт-амперные характеристики НСПТ-инвертора: 1 – ВАХ ключевого
транзистора; 2 – ВАХ управляющего перехода Шоттки; 3 – ВАХ нагрузочного
транзистора
32
Достоинствами ЛЭ НСПТ-типа являются простота схем и малое число тран-
зисторов в вентиле. Это обеспечивает меньшие паразитные емкости, более высокую
степень интеграции, меньшую потребляемую мощность и более высокое быстро-
действие этих схем по сравнению с другими типами ЛЭ на GaAs [29].
Анализ ВАХ НСПТ-инвертора показывает, что максимальное значение вы-
ходного напряжения ограничивается высотой потенциального барьера управляюще-
го перехода Шоттки транзистора последующего ЛЭ (см. рис. 15, кривые 2, 3). Ис-
пользование в качестве нагрузки n-канального ПТШ, ПТШ без затвора или полу-
проводникового резистора (а не комплементарного транзистора, как в кремниевых
КМОП ЛЭ, см. подразд. 3.1., см. рис. 14) обусловливает сравнительно высокое ми-
нимальное выходное напряжение (см. рис. 17, кривые 1, 3). Вследствие этого НСПТ-
схемам присущи относительно небольшая величина логического перепада и малый
запас помехоустойчивости.
Необходимость получения малого разброса значений порогового напряжения
транзисторов на кристалле (вследствие использования нормально закрытых ключе-
вых ПТШ) накладывает жесткие ограничения на степень легирования и толщину
активного слоя транзисторов в НСПТ-схемах, что усложняет технологию их изго-
товления и приводит к необходимости использования таких дорогостоящих и мало-
производительных операций, как молекулярно-лучевая эпитаксия. Помимо этого,
для формирования на одном кристалле транзисторов, работающих как в режиме
обогащения, так и в режиме обеднения, требуется многократное проведение ионной
имплантации. В качестве примера на рис. 18, 19 показаны схематические изображе-
ния поперечного сечения GaAs ЛЭ на основе ПТШ и СЛПТ с самосовмещенными
затворами на различных этапах технологических процессов их изготовления [29].
С целью повышения помехоустойчивости и логического перепада созданы
ЛЭ с диодами Шоттки, ЛЭ с буферным каскадом, элементы с емкостной связью,
истоково-связанные элементы и др. (см. рис. 15, 16) [29]. Однако, обеспечивая по-
вышенный по сравнению с НСПТ-элементами запас помехоустойчивости, данные
ЛЭ требуют использования двух источников питания, характеризуются повышенной
мощностью и энергией переключения, более низким быстродействием и большей
занимаемой на кристалле площадью [29].

Страницы