XTR103電路中M1和M2的作用是加快T1和T2由飽和導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)到截止的過程,使Tl和T2的基區(qū)存儲電荷通過M1和M2釋放。當(dāng)vl為高電平時,M1導(dǎo)通,T1基區(qū)的存儲電荷迅速消散。同理,當(dāng)U1為低電平時,電源電壓Vcc通過MP以激勵M2,使M2導(dǎo)通,顯然,T2基區(qū)的存儲電荷反相器電路荷通過M2而消散。從而,門電路的開關(guān)速度可得到改善。

根據(jù)前述的CMOs門電路的結(jié)構(gòu)和工作原理,同樣可以用BiCMOs技術(shù)實現(xiàn)與非門和或非門,具體電路見習(xí)題3.2.5。

TTL門電路從20世紀(jì)60年代發(fā)展至今,推出了許多改進(jìn)電路,因此前面介紹的基本TTL系列已經(jīng)很少使用了。改進(jìn)電路的目的是為了提高工作速度和降低功耗,但兩者對電路的要求是矛盾的。改進(jìn)效果比較明顯的是抗飽和TTL電路,包括肖特基(74S)系列、低功耗肖特基(74LS)系列和改進(jìn)的肖特基(74ALS)系列等。抗飽和TTL電路的傳輸速度遠(yuǎn)比一般TTL電路高,廣泛應(yīng)用于中、小規(guī)模集成電路。這種電路采用肖特基勢壘二極管SBD①鉗位方法來達(dá)到抗飽和的效果。

肖特基勢壘二極管工作原理,肖特基勢壘二極管是一種利用金屬和半導(dǎo)體相接觸在交界面形成勢壘的二極管。利用金屬鋁和N型硅半導(dǎo)體相接觸形成的勢壘二極管的工作特點如下:

(1)它和PN結(jié)一樣,同樣具有單向?qū)щ娦?這種鋁一硅勢壘二極管(A1-SiSBD)導(dǎo)通電流的方向是從鋁到硅。

(2)A1-SiSBD的導(dǎo)通閾值電壓較低,約為0.4~0.5Ⅴ,比普通硅PN結(jié)約低0.2~0.3Ⅴ。

(3)勢壘二極管是多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,沒有少數(shù)載流子的積累,因而從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂?沒有內(nèi)部電荷的建立和消散過程,使轉(zhuǎn)換速度加快。

采用肖特基二極管為什么能提高TTL電路的速度呢?大家知道,BJT工作在飽和時,發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處在正向偏置,集電結(jié)正向偏置電壓越大,則表明飽和程度越深。

為了限制BJT的飽和深度,在BJT的基極和集電極并聯(lián)一個導(dǎo)通閾值電壓較低的肖特基二極管,如圖3.2,12(a)所示。通常把它們看成一個器件,并用圖3.2.12(b)所示的符號表示。當(dāng)BJT集電結(jié)的正向偏壓達(dá)到SBD的導(dǎo)通閾值電壓時,這個二極管首先導(dǎo)通,使集電結(jié)正向偏壓鉗制在0.4Ⅴ左右,當(dāng)流向基極的電流增大,企圖使集電結(jié)正向偏壓加大時,則一部分電流就會通過肖特基二極管直接流

向集電極,而不會使BJT基極電流過大,因此,肖特基二極管起了抵抗BJT過飽和的作用,因而這種電路就稱為抗飽和電路,它能使電路的開關(guān)時間大為縮短。