Интегрально-инжекционная логика

Интегрально-инжекционная логика (ИИЛ, И2Л, И3Л, I2L) — технология построения логических электронных схем. Интегрально-инжекционная логика появилась в 1971 г.

Преимущества таких ИМС -

Высокая степень интеграции; Малое потребление энергии на одно переключение ~ 1/10¹²Дж; Низкие напряжение питания: 1-3 В.

ИИЛ многие ошибочно считают разновидностью транзисторно-транзисторной логики. Это не так. Между ними нет ничего общего. В основе логики ИИЛ лежит использование «особых» транзисторов с обеднённой базой. Эти транзисторы не способны проводить ток из-за нехватки носителей зарядов в базе. Поэтому рядом с транзистором находится «инжектор» — электрод «добавляющий» или как говорят «инжектирующий» заряд в базу. При этом транзистор как бы включается и может выполнять полезную работу.

При проектировании микросхем ИИЛ основную роль отводят именно инжекторам. Эмитеры как правило соединены — ими является подложка микросхемы. На поверхности кристалла находятся только базы, а на базах коллекторы. Таким образом ИИЛ-транзистор по размеру (если не считать инжектора) меньше МОП-транзистора. Причём один инжектор может использоваться для многих транзисторов.

Преимущества ИИЛ: высокая экономичность, высокое быстродействие, высокая плотность транзисторов на кристалле (иногда выше чем МОП), иногда меньшая стоимость, чем у устройств, построенных по принципам других логик.

Элементы интегральной инжекционной логики (И2Л) не имеют аналогов в дискретной схемотехнике и могут быть реализованы только в интегральном исполнении (рисунок 16,а). Элемент И2Л состоит из двух транзисторов: горизонтальный p-n-p-транзистор выполняет роль инжектора, а вертикальный много-коллекторный n-p-n-транзистор работает в режиме инвертора. Общая область n-типа служит базой p-n-p-транзистора, а также эмиттером n-p-n-транзистора и подключается к «заземлённой» точке. Коллектор p-n-p-транзистора и база n-p-n-транзистора также являются общей областью. Эквивалентная схема приведена на рисунке 16,б.

Рисунок 16 Транзистор с инжекционным питанием: а – структурная схема, б – эквивалентная схема, в – эквивалентная схема с генератором тока.

В цепь эмиттер – база инжектора подаётся напряжение питания. Минимальное напряжение источника определяется падением напряжения на эмиттерном переходе:. Но для стабилизации тока эмиттера последовательно с источником включается резистор R и берут напряжение источника питания При этом p-n-переход эмиттер-база VT1 открыт и имеет место диффузия дырок к коллекторному переходу. По мере движения к коллектору часть дырок рекомбинируют с электронами, но их значительная часть достигает коллекторного перехода и, пройдя через него, попадают в p-базу инвертора (транзистора VT2). Этот процесс диффузии, т. е. инжекции дырок в базу идёт постоянно, независимо от входного воздействия.