Триггер Советский патент 1986 года по МПК H03K3/286 

Изобретение относится к импульсно технике, а именно к устройствам с двумя устойчивыми состояниями.

Целью изобретения является повышение быстродействия триггера путем уменьшения насыщений основного транзистора.

На чертеже представлена принципи- .альная схема триггера.

Триггер содержит, два биполярных транзистора - основной I и вспомогательный 2, соответственно первого и второго типов проводимости эмиттер основного транзистора 1 подключен к общей шине, к его. базе подключены коллектор вспомогательного транзистора .2 и через первый, резистор 3 - шина первого источника 4 смещения, коллектор основного транзистора 1 соединен с базой вспомогательного транзистора 2 и через резистор 5 нагрузки с шиной источника 6 питания, а эмиттер вспомогательного транзистора 2 через второй резистор 7 подключен к шине третьего источника 8 смещения .

Триггер работает следующим образом.

В исходном состоянии оба транзистора 1 и 2 закрыты, соответственно, источниками смещения 4 и 8, напряже ние от которых поступает на базу ос новного транзистора 1 через первый резистор 3, а на эмиттер вспомога- тельног о транзистора 2 - через второй резистор 7. Ток через резистор 5 нагрузки и напряжение на ней близки к нулю.. Поступление положительного импульса включения на базу основного транзистора I вызывает уве личение его коллекторного тока, а также тока базы вспомогательного транзистора 2. Следовательно, начинает увеличиваться его коллекторный ток, что способствует дальнейще- му открыванию транзистора 1. Развивается лавинообразный процесс -включения транзисторов, который теперь может продолжаться без внешнего воздействия. Переходный процесс включения завершается, когда вспомогательный транзистор 2 входит в насыщение и рост его токов прекращается При этом основной транзистор 1 остается в активном режиме и в на- сьш5ение не входит., если он выполнен из материала с большим потенциальным барьером, чем вспомогательный транзистор. Таким образом, роль вспомогательного транзистора 2 состоит в создании регенерации, (положительной обратной связи) в течение переходных процессов и обеспечении необходимой величины статического тока включенного состояния основного транзистора 1 ,,

Для устойчивости включенного состояния триггера необходимо выполнение условия

Ug-UK9H. VT. 4-1

6,

5

0

,

5

0

5

0

5

0

5

Т Т

К2 9г1Ц

, + и&э ,

/3m;niR5 4 этого второго статического состояния

триггера, в котором через резистор 5 нагрузки протекает ток открытых транзисторов I и 2.

т Ч RJ

При поступлении на базу основного транзистора 1 отрицательного импульса выключения транзисторы 1 и 2 начинают запираться, вновь протекает лавинообразный: регенеративный переходный процесс, но в обратном направлении. В результате оба транзис- тора 1 и 2 оказьшаются закрытьми, т.е. схема возвращается в исходное состояние. Так как основной транзистор I не был в области насыщения, а вспомогательный транзистор 2 хотя и находился в насьш;ении, но работал с небольшим ко.пшекторным током, близким к току базы основного транзистора 1, переходной процесс выключения оказывается очень коротким, а обыч- ньй для триггера этап задержки рас- сасьтания практически отсутствует. Следовательно, управляющие сигналы переключения могут иметь значительно . большую частоту повторения без нарушения работы устройства. I

Количественный анализ предлагаемого решения проводится с использованием уравнений модели по Эберсу- МолЛу. Введем обозначения токов I., 1, Ig, протекающих через резисторы 4, 6, 8 соответственно. Преобразования уравнения Эберса-Молла, записанных для структурных связей схемы триггера, приводят к выражению для тока колл;ектора основного транзистора 1

I nt (I +1 -Т W --iil l X 7 IK.O, - 1кбоа 1,ы,+1б (-«,)+1/1-,-),

где оС и I - коэффициент передачи к бо

в схеме ОБ и тепловой

ток коллекторного пе-.

рехода транзисторов. Из этого выражения следует, что при вьшолнении условия 1 « keoj

с учетом Ig+lg-i получим Т,,, Последнее выражение является ус- . ловием нахождения основного транзистора 1 в активном режиме и отсутствием насьпцения независимо от величины внешних токов. Величина теплового тока р-п перехода определяется формулой

.

crSE i

3

О ПВО - L N tfr )

где q - заряд электрона;

D - коэффициент диффузии;

L - диффузионная длина неоснов. ных носителей в базе; N - концентрация легирующей примеси базы;

S - площадь р-п перехода; ширина запрещенной зоны п-п материала, выраженная в .вольтах (q,(Ge) - 0,67 В;- Cf,(Si) 1,11 B;cf, (здСа) -1,4 В для обычной температуры;(тг температурный потенциал

(25 мВ при 300 К). Таким образом, основной причиной, определяющей уровень теплового тока, является ширина запрещенной зоны Cf , от величины которой тепловой

Редактор А. Долинич

Составитель А. Янов Техред Н.Бонкало

Заказ 3611/53 Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, Ул. Проектная,4

ток зависит экспоненциально. Пары кремний-германий и арсенид галлия- кремний имеют отличие в ширине зоны порядка (0,3-0,4)В, что определяет 5 различие обратных тепловых токов на несколько порядков (при прочих равных условиях), т.е. применение транзисторов нз указанных пар материалов автоматически реализует условие 0 кбо полученное вьшге в результате анализа отсутствия насьш1е- ния основного транзистора 1 в структуре триггера,

Г

5 Формула изобретения

Триггер, содержащий основной транзистор первого типа проводимости, эмиттер которого соединен с об0 щей шиной, б&за подключена к коллектору вспомогательного транзистора второго типа проводимости и через первый резистор - к шине первого источника смещения, коллектор ос

5 новного транзистора соединен с базой вспомогательного транзистора и через резистор нагрузки с источником питания, а эмиттер вспомогательного транзистора через резистор подключен

Q к шине второго источника смещения, личающийся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия, основной транзистор выполнен из материала с шириной запрещенной зоны большей,чем вспомогательныйтранзистор.

Корректор А. Зимокосов

Изобретение относится к импульс ной технике, в частности к устройствам с двумя устойчивыми состояниями. Цель изобретения - повышение быстродействия триггера - достигается путем уменьшения насьпцения основного транзистора. Для зтого .в данном триггере основной биполярный транзистор 1 первого типа проводимости выполнен из материала с шириной запрещенной зоны большей, чем у вспомогательного транзистора 2, второго типа проводимости. Триггер содержит также резисторы 3 и 7, источники смещения 4 и 8, резистор нагрузки 5, источник пи- тания 6. Отмечается, что пары кремний - германий и, особенно перспективный вариант, арсенид галлия - кремний, имеют различные по ширине запрещенные зоны, что определяет различие на несколько порядков обратных тепловых токов и обеспечивает уменьшение насыщения основного транзистора 1. 1 ил. с € (Л 4 «Ч