Многоустойчивый полупроводниковый прибор (его варианты)

Многоустойчивый полупроводниковый прибор (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Многоустойчивый полупроводниковый прибор по авт-. св. № 762138, отличающийся тем, что,. 9 W 11 8 -MrWrW-D с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения числа участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением, между стоком и истоком каждого из полевых транзисторов, кроме двух, входящих в состав последней внутренней комплементар} ой пары полевых транзисторов, включены стабилитроны, а между стоками транзисторов, ву-одящ1-1х в состав последней внутренней комплементарной пары полевых транзисторов, включена цепочка, состоящая из последовйтельно соединенных элемента связи и стабилитрона. (Л 72 73 IМI Мл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 762138 (21) 3546515/18-21 (22) 28.01.83 (46) 15.12.84. Бюл. № 46 (72) А.Т.Корабельников (53) 621 ° 374(088.8) У 10 17 8

Q 13 (56) 1. Авторское свидетельство СССР, ¹ 762138, кл, Н 03 К 3/29, 09. 11. 78. (54) МНОГОУСТОИЧИВЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР (ЕГО BAPHAHTtI) (57) 1. Многоустойчивый полупроводниковый приоор по авт.. св. № 762138, отличающийся. тем, что, ЗС51) Н 03 К 3/?9; Н 01 (27/06 с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения числа участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением, между стоком и истоком каждого из полевых транзисторов, кроме двух, входящих в состав последней внутренней комплементарной пары полевых транзисторов, включены стабилитроны, а между стоками транзисторов, входящих в состав последней внутренней комплементарной пары полевых транзисторов, включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных элемента связи и стабилитрона.

1129720

2. Многоустойчивый полупроводниковый прибор по авт. св. Р 762138, отличаю-щийся тем, что, с целью расширения функциональньи возможностей эа счет увеличения числа участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением, между стоком и истоком каждого из полевых транзисторов, кроме двух, входящих в состав последней внутренней комплементарной пары полевых транзисторов, включены стабилитроны, а между истоком и стоком каждого из полевых транзисторов последней внутренней комплементарной пары включена цепочка, Изобретение относится к полупро, водниковой и к вычислительной .технике, в особенности к приборам, вольтамперные характеристики которьи име ют несколько участков с отрицатель- S ным дифференциальным сопротивлением.

Известен многоустойчивый полупроводниковый прибор по авт.св. P 7б2138,, содержащий и каскадно включенньи цепочек, каждая иэ которых состоит из двух комплементарных полевых транзисторов, причем каждая последующая цепочка включена в разрыв цепи истоков каждой предыдущей цепочки, истоки полевых транзисторов последней внутренней цепочки соединены между собой через элемент связи, например проводящую пер мычку, при этом затвор первого полевого транзистора в каждой цепочке соединен со стоком второго полевого транзистора в той же цепочке, а затвор второго поле-. ного транзистора в каждой цепочке соединен со стоком первого полевого транзистора в той же цепочке (1 ).

Недостатком этого многоустойчивого полупроводникового прибора следует считать ограниченные функциональные воэможности, обусловленные сравнительно небольшим числом участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением на его вольт-амперной характеристике.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей прибора

35 состоящая из последовательно соединенных стабилитрона и резистора.

3. Прибор по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве элементов связи включены приборы, вольт-амперные характеристики кото рьи содержат не менее чем один участок с орицательным дифференциальным сопротивлением. 4. Прибор по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что элементы связи выполнены в виде перемычки.

5. Прибор по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю щ н и с я тем, что элементы связи выполнены в виде резистора.

I путем увеличения числа участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением на его вольтамперной характеристике.

Для достижения поставленной цели в многоустойчивом полупроводниковом приборе по авт. св. Р 762138, состоящем иэ П каскадно включенных комплементарных пар полевых транзисторов, между стоком и истоком каждого из полевых транзисторов, кроме двух, входящих в состав последней внутренней комплементарной пары полевых

I транзисторов, включены стабилитроны, а между стоками транзисторов, входящих в состав последней внутренней комплементарной пары полевых транзисторов, включена цепочка, состоящая иэ последовательно соединенных элемента связи и стабнлитрона.

Во втором варианте многоустойчивого полупроводникового прибора между стоком и истоком каждого иэ полевых транзисторов, кроме двух, входящих в состав последней внутренней комплементарной пары полевьи транзисторов, включены стабилитроны, а между истоком и стоком каждого из двух полевых транзисторов последней внутренней комплементарной пары полевых транзисторов включена цепочка, состоящая чз последовательно соединенньи стабилитрона и резистора.

В многоустойчивом полупроводниковом приборе в качестве элементов н му в 1воду 15 прибора.

Ф

Напряжение стабилизации каждого из стабилитронов 9, 10, 12 и 13 должно быть не менее половины напряжения отсечки транзисторов 1, 3, 4 и 2 соответственно. Напряжение стабили- И зации стабилитрона 11 должно быть не менее половины напряжения эапира. ния внутренней комплементарнвй пары

3 11297 связи могут быть включены приборы, вольтамперные характеристики которьм содержат не менее чем один участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. 5

Элементы связи могут быть выполнены в виде перемычки.

Элементы связи могут быть выполнены в виде резистора.

На фиг. 1 и 2 приведены схемы пер- 10 вого и второго вариантов соответственно многоустойчивого полупроводникового прибора; на фиг. 3 — вольтамперная характеристика этих приборов при использовании в качестве элементов связи или проводящих перемычек.

Многоустойчивый полупроводниковый прибор (фиг. 1) состоит из внешней комплементарной пары полевых транзисторов (транзисторы 1 и 2), первой 20 внутренней комплементарной пары полевых транзисторов (транзисторы 3 и

4), второй внутренней (в данном варианте — последней) комплементарной пары полевых транзисторов (транзисторы 5 и 6), элементов связи 7 и 8, стабилитронов 9-13. Элемент связи 7 включен в разрыв цепи истоков транзисторов 5 и 6. Каждый из стабилитронов 9, 10 12, 13 подключен между стоком и истоком соответствующего полевого транзистора (транэисторы 1, 3, 4 и 2)..Цепочка, состоящая из элемента связи 8 и стабилитрона 11, подключена к стокам транзисторов 5

35 и 6. Сток каждого из транзисторов комплементарной пары соединен с затвором другого транзистора в той же комплементарной паре. Каждая последующая комплементарная пара включена в -разрыв цепи истоков предыдущей комплементарной пары полевых транзисторов. Соединенные между. собой сток транзистора 1, затвор транзистора и катод стабилитрона 9 подключены 45 к анодному выводу 14 прибора. Соединенные между собой сток транзистора 2, затвор транзистора 1 и анод . стабилитрона 13 подключены к катодо ь

20 4 (транзисторы 5 и 6) .

Второй вариант многоустойчивого полупроводникового прибора (фиг. 2) содержит внешнюю комплементарную пару полевых транзисторов (транзисторы

16 и 17), первую внутреннюю комплементарную пару (транзисторы 18 и 19), вторую (в данном варианте — последнюю) внутреннюю комплементарную пару, образованную транзисторами 20 и

21 (в разрыв цепи истоков которых включен элемент связи 22), стабилитроны 23-28, резисторы 29 и 30. Стоки и затворы транзисторов 16-21 соединены между собой также, как и в первом варианте многоустойчивого полупроводникового прибора. Стабилитроны 23-28 подключены между стоками и истоками транзисторов 16, 18, 20, 21, 19 и 17 соответственно, причем стабилитроны 25 и 26 соединены с истоками транзисторов 20 и 21 соответственно через резисторы 29 и 30.

Соединенные между собой сток транзистора 16, затвор транзистора 17 и катод стабилитрона 23 подключены к анодному 31 выводу прибора. Соединенные между собой .сток транзистора

17, затвор транзистора 16 и анод стабилитрона 28 подключены к катодному 32 выводу прибора.

Напряженче стабилизации стабилитронов 23-28 должно быть не менее половины напряжения отсечки транзисторов 16, 18, 20, 21, 19 и 17 соответственно.

В общем случае каждый из вариантов многоустойчивого полупроводникового прибора может состоять иэ и каскадно включенных комплементарных пар полевых транзисторов и 2 п(первый вариант) или 2„ (второй вариант) стабилитронов °

В качестве элементов связи 7 и

8 (фиг. 1) и 2? (фиг. 2) могут быть включены. приборы, элементы или схемы, вольт-амперные характеристики которых содержат не менее чем один участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Причем элементы связи 7 и 8 в этом случае могут быть выбраны различными, налример одчн из них может иметь М -образную вольт-ампериую характеристику, а другой — 5 -образную.

Каждый из элементов связи 7, 8, 22 может быть выполнен также в виде проводящей перемычки или резистора.

1129720

Резисторы 29 и 30 (фиг. 2) в частном случае могут быть исключены и заменены. проводящими перемьг1ками.

Ток максимума, обеспечиваемый каждой последующей комплементарной парой (включенной в цепь истоков предыдущей комплементарной пары), должен быть не менее чем в 1,5-2 раза меньше, чем ток максимума, обеспечиваемый предыдущей комплементар1О ной парой полевых транзисторов.

Для получения максимально возможного числа участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением необходимо, чтобы напряжение запирания каждой последующей комплементарной пары полевых транзисторов было в три раза меньше, чем напряжение запирания предыдущей -сомплементарной пары, а напряжение стабилизации каждого стабилитрона, включенного между стоком и истоком соответствующе-: го полевого транзистора, было равно напряжению отсечки тока этого транзистора. Напряжение отсечки в .комплементарных парах транзисторов целесообразно выбирать примерно одинаковыми, 1

Рассмотрим работу первого варианта многоустойчивого полупроводникового прибора (фиг. 1) при использо- вании в качестве элементов связи 7 и 8 резисторов или.проводящих перемычек. При возрастании от нуля внешнего напряжения, приложенного к выводам 14 и 15, первой запирается последняя внутренняя компементарная пара полевых транзисторов (транзисторы 5 и 6), и на вольт-амперной характеристике прибора (фиг. 3)

40 формируется первый "всплеск". Затем открывается стабилитрон 11 и через негс и элемент связи 8 протекает ток, который (после того как комплеменгарная пара, образованная тран45 зисторами 3 и 4, начинает запираться, что приводит к уменьшению напряжения, действующего на полевых транзисторах 5 и 6 и на цепочке из стабилитрона 11 и элемента связи 8), достигнув некоторого максимального значения, начинает уменьшаться (формирование второго "всплеска"). При дальнейшем возрастании внешнего напряжения уменьшается напряжение, действующее между стоками транзисторов 3 и 4, при этом вновь открывается, а затеи закрывается комплементарная пара, образованная транзисторами 5 и 6 (при этом формируется третий всплеск на вольт-амперной характеристике прибора). При достижении внешним напряжением величины, равной напряжению запирания первой внутренней комплементарной пары (транзисторы 3 и 4), ток через прибор прекращается.

При дальнейшем возрастании напряжения на приборе открываются стабилитроны 10 и 12, что приводит сначала к протеканию тока через последнюю внутреннюю комплементарную пару, (транзисторы 5 и 6) и ее дальнейшему запиранию (формирование четвертого всплеска на вольт-.амперной характеристике прибора). Отпирание стабилитрона 11 обуславливает протекание.тока через этот стабилитрон и элемент связи, при этом формируется восходящий участок пятого всплеска на вольт-амперной характеристике прибора. При дальнейшем росле внешнего напряжения начинает запираться первая (внешняя) комплементарная пара (транзисторы 1 и 2), что приводит к уменьшению разности потенциалов между истоками транзисторов i u

2. При этом описанные процессы происходят в обратном порядке, в результате чего завершается формирование пятого "всплеска" и формируются шестой, седьмой, восьмой и девятый

"всплески" на вольт-амперной характеристике прибора. При превышении внешним напряжением величины, равной напряжению запирания комплементарной пары, образованной транзисторами 1 и 2, опираются стабилитроны 9 и 13 и на внутренние комплементарные пары полевых транзисторов и на соответствующие стабилитроны вновь подается напряжение. При этом происходит дополнительная коммутация внутренних комплементарных пар Полевых транзисторов и формируются десятый одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый "всплески" и четырнадцатый восходящий участок на вольт-амперной характеристике прибора.

Работа второго варианта многоустойчивого полупроводниковот о прибора (фиг. 2) не отличается от работь1 описанного первого варианта прибора.

Замена стабилитрона 11 (фиг. 1) двумя стабилитронами 25 и .6 и н «..««<чение их вторых выволов ч<-р< -< р<"<и<.— торы 29 и 30 K истока 1 тр<р«« .<, р, «

1.129720

20 и 21 соответственно позволяет во втором варианте прибора обеспечить одинаковые по форме всплески" на вольт-амперной характеристике прибора (так как элемент связи 22 включен в цепь истоков транзисторов 20 и 21 и в стабилитронную цепочку), в то время как в первом варианте может быть обеспечено разнообразие вольт- . амперных характеристик (например за счет использования в качестве элементов связи 7 и 8 приборов с разными вольт-амперными характеристиками) .

В общем случае (если прибор со-. ,держит и каскадно включенных компле-. ментарных пар.полевых транзисторов со включенными параллельно им стабилитронами, а элементы связи представляют собой резисторы или прово- дящие перемычки) максимально возмож-j ное число М участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением на вольт-амперной характеристике прибора может быть определено по формуле

Функционирование многоустойчивого полупроводникового прибора, в котором в качестве элементов связи используются приборы, вольт-амперные .характеристики которых имеют не менее чем один участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, аналогично изложенному и определяет-ся особенностчми перераспределения напряжения между отдельными комплементарными парами полевых транзисторов и особенностями вольт-амперных характеристик используемых элементов связи. Число участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением на результирующей вольт-амперной характеристике приборч возрастает при этом в несколько раз.

По сравнению с прототипом многоустойчивый полупроводиковый прибор позволяет, не увеличивая числа полевых транзисторов (а следовательно и числа каскадов), существенно увеличить число участков с отрицатель ным дифференциальным сопротивлением, т.е. расширить функциональные возможности устройства sa счет увеличения числа устойчивых состояний. Это достигается тем, что внутренние комплементарные пары полевых .транзисторов

Ф коммутируются многократно, обеспечивая получение коэффициента умножения числа участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением большего, чем прототипе. При возрастании от каскада с каскаду числа элементов в приборе в арифметической прогрессии число участков.с отрицательным дифференциальным сопротивлением (и, следовательно, число устойчивых состояний) возрастает в геометрической прогрессии.

Многоустойчивый полупроводниковый прибор позволяет упростить некоторые из существующих устройств и разработать. ряд новых. Он может быть использован в качестве негатро30 на в устройствах и схемах автоматики, телемеханики, в импульсной и вычис-,,лительной технике. Применение таких

1 приборов в ячейках памяти ЭВМ позволит увеличить объем информации, хранимой в одной ячейке, и, следоватед ьно, либо сократить площадь кристаллов полупроводниковых запоминающих устройств, либо увеличить количество хранимой в этих запоминающих уст4р ройствах информации, а также уменьшить их себестоимость °

Технико-экономический эффект использования данного изобретения состоит в расширении функциональных

4S возможностей многоустойчивого полупроводникового прибора, повышении надежности устройств, реализуемых на его основе °

) 129720

° О Л

Ho/ РЯФГРЮОР

Щ,З

Составитель А.Мезенцев

Редактор A.Долинич Техред М.Надь Корректор И.Муска

Заказ 9464/44 Тираж 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130э5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4