Основание и выбор элементной базы для проектирования
Логические элементы серий 155, 530, 531, явились результатом совершенствования микроэлектронной технологии, позволившей на рубеже 60-х и 70-х годов начать изготовление в масштабах серийного производства выпрямляющих контактов металл-полупроводник, известных как переходы Шоттки.
Объясняется это тем изяществом с которым технологи решили важную для интегральной схемотехники задачу. Металлический слой интегрального п-р-п транзистора, тужащий для омического контакта с базой, был продлен в сторону коллектора, образовав с n-областью коллектора переход Шоттки. Таким образом без введения дополнительной технологической операции переход база-коллектор оказался зашунтированным диодом Шоттки. А это и есть та обратная связь, которая позволила в 5 раз сократить время формирования положительного фронта выходного импульса.
Идея использования нелинейной отрицательной обратной связи для повышения быстродействия транзисторных ключей состоит в следующем. Известно, что время, затрачиваемое на формирование фронта выходного импульса, определяется рассасыванием инжектированных не основных носителей, когда транзистор переходит из насыщения в область отсечки. Поэтому разумным является решение предотвратить вхождение транзистора в режим глубокого насыщения. Это может быть достигнуто путем приложения к участку база-коллектор запирающего напряжения. В случае, если между базой и коллектором включить диод Шоттки, подсоединенный анодом к базе, то при отпирании транзистора на коллекторе в некоторый момент времени установится потенциал, отпирающий диод Шоттки. Напряжение отпирания перехода Шоттки 0,4-0,5 В, т.е. меньше, чем падение на переходе база-коллектор и, следовательно, диод Шоттки откроется раньше чем переход база-коллектор. Таким образом, коллекторный переход оказывается запертым и режим насыщения исключается.
Важным достоинством диодов Шоттки, помимо низкого порогового напряжения, является и то, что в них отсутствует инжекция не основных носителей. В связи с чем при выключении не затрачивается время на рассасывание избыточного заряда и время их переключения составляет около 0,1 нс. Если бы в качестве элемента обратной связи удалось использовать р-п переход, то эффект от его применения был бы незначителен, так как опять потребовалось бы время на рассасывание не основных носителей.