Переключающее устройство Советский патент 1980 года по МПК H03K17/60 

(54) ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и автоматики и может быть использовано для создания цифровых тонкопленочны переключателей на полевых транзисторах с управляющим р-п-переходом.. Известны переключающие устройства на полевых транзисторах с управляющим р-п- переходом 1. Их недостаток - сложность. Кроме того, известны переключающие устройства, содержащее полевые транзисторы, токоограничивающие элементы и источники питания 2. Недостаток этих устройств - необходимость в двух равнополярных источниках питания. Целью изобретения .является упрощение устройства. Для этого в переключающее устройство, содержащее первый и второй полевые транзисторы, включенные последовательно с первым и вторым токоограничивающими элемен та ми, затвор первого полевого транзистора подключен к входной шине, к сток второго - с выходной шиной, дополнительно введены полевые транзисторы, токоограничивающие элементы и диоды. При этом сток первого полевого транзистора соединен с щиной источника питания, а исток - с истоком третьего полевого транзистора, стоккоторого подключен к затвору второго полевого транзистора и через третий токоограничивающий элемент - к щине источника питания, а затвор через первый диод соединен с общей щиной и через четвертый токоограничиЬающий элемент с затвором четвертого полевого транзистора. Его исток соединен с истоком второго полевого транзистора и через пятый токоограничивающий элемент с щиной источника питания, а сток через щестой токоограничивающий элемент - с общей щиной, кроме того, затвор четвертого полевого транзистора через второй диод подключен к щине источника питания. Кроме того, в устройство введены дополнительные полевЪ1етранзисторы, истоки которьгх соединены С истоком первого поЛевого транзистора, стоки- С Щиной источника питания, а затворы - с соответствующими входными щинами. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит полевые транзисторы 1 и 2, включенные последовательно с токоограничивающими элементами 3 и 4, причем затвор полевого транзистора 1 соединен с входной шиной 5, а сток транзистора 2 - с выходной шиной 6, полевые транзисторы 7 и 8, включенные последовательно с токоограничивающими элементами 9 и 10, диоды И и 12, токоограничиваюший элемент 13, который включен между затворами полевых транзисторов 7 и 8, шину 14 источника питания, общую щину 15, дополнительные полевые транзисторы 161-16., входные шины 17-,- 17, токоограничивающий элемент 18 и выходную шину 19.

Устройство выполнено на полевых транзисторах с управляющим р-п-переходом. В качестве токоограничивающих элементов могут использоваться резисторы или полевые транзисторы, истоки и затворы которых соединены между собой.

Материалом для элементов устройства может служить тонкая поликристаллическая пленка кремния на неориентированной подложке. Использование монокристаллическо го кремния также возможно.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на входную шину 5 переключающего устройства подается сигнал низкого уровня. На затвор транзистора

7подается напряжение с диода 11, открывающее транзистор 7. На токоограничивающем элементе 3 создается падение напряжения, запирающее транзистор 1. Следовательно, транзистор 1 закрыт, а транзистор 7 открыт. Ток стока транзистора 7 на токоограничивающем элементе 9 создает падение напряжения, которое подается на затвор транзистора 2. На затвор транзистора 8 поступает напряжение с диода 12. Параметры токоограничивающих элементов 3 и 9 выбираются такими, чтобы падение напряжения на токоограничивающем элементе 9 пре-вышало падение напряжения на диоде 12.

8этом случае транзистор 8 окажется зак-.рыт, а транзистор 2 открыт и падение напряжения с токоограничивающего элемен та 4, создаваемое за счет тока стока транзистора 2, передается на выходную щину 6 переключающего устройства.

При поДаче сигнала высокого уровня на входную шину 5 транзистор 1 открывается и его ток стока увеличивает падение напряжения на токоограничивающем элементе 3 до уровня, обеспечивающего запирание транзистора 7. падение напряжения на токоограничивающем элементе 9 уменьщается, транзистор 2 закрывается, уменьщая падение напряжения на токоограничивающем элементе 10. Это приводит к открыванию транзистора. 8, и падение напряжения, вызываемое током истока транзистора 8 на токоограмичивающем элементе 10, окончательно закрывает транзистор 2. Падение напряжения на токоограничивающем элементе 4 уменьшается, и на выходную шину 6 посту-. пает низкий уровень сигнала. Таким образом осуществляется переключение устройства одного состояния в другое. В случае введения дополнительных полевых транзисторов 16, -16.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на входные щины 5, 17 -17 переключающего устройства подается низкий уровень сигнала. Полевые транзисторы 1, 16, - 16п закрыты, полевой транзистор 7 открыт. Напряжение на токоограничивающем элементе 9 такое, что полевой транзистор 2 открыт, а транзистор 8 закрыт. Следовательно, на выходной шине 6 высокий уровень сигнала, а на выходной шине 19 низкий уровень сигнала. При подаче высокого уровня сигнала хотя бы на одну из входных шин 6,17t-17tv, полевой транзистор, на вход которого подан высокий уровень сигнала, открыт, транзистор 7 закрыт. Падение напряжения на токоограничиваюшем элементе 9 уменьшается, следовательно, транзистор 2 закрыт, а транзистор 8 открыт. На выходной щине 6 низкий уровень сигнала, а на выходной щине 19 высокий уровень сигнала.

Таким образом переключающее устройство выполняет логическую функцию ИЛИ/ ИЛИ-НЕ.

Данные переключающие устройства могут составить основу схемотехники тонкопленочных интегральных схем со сверхбольщими физическими площадями, используемыми в функциональной электронике, в частности в устройствах отображения информацИи.

Формула изобретения

5 выходной щиной, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, дополнительно введены полевые транзисторы, токоограничивающие элементы и диоды, причем сток первого полевого транзистора соединен с шиной источника питания, а исток - с ис током третьего полевого транзистора, сток которого подключен к затвору второго полевого транзистора и через третий токоограничивающий элемент - к щине источника питания, а затвор через первый диод соеJ динен с общей щиной и через четвертый токоограничивающий элемент с затвором четвертого полевого транзистора, при этом его исток соединен с истоком второго полевого транзистора и через пятый токоограничивающий элемент с шиной источника питания, а cTok через шестой токоограничиваюш,ий элемент - с обшей шиной, кроме того, затвор четвертого полевого транзистора через второй диод подключен к шине источника питания. 2. Устройство по пЛ, отличающееся тем, НТО введены дополнительные полевые транзисторы, истоки которых соединены с истоком первого полевого транзистора, стоки - с шиной источника питания, а затворы - с соответствуюшими входными шинами. 7 0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Адамов Ю. Ф., Голубев А. П. Цифровые интегральные схемы на кремниевых полевых транзисторах с затвором Шотки. «Зарубежная электронная техника ЛЬ II, июль 1978,/изд. ЦНИИ «Электроника, с.48. 2.RL. Dan Tnyi and another «Ga As MESEET Logic, roith 4-Gttz clock Rate IEEE Journal of solid-state circuit, rooi SC-I2, N05 October, 1977, pp. 485-486.