양극 집적 회로의 분류

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양극 집적 회로의 분류

바이폴라 집적 회로는 실리콘 평면 트랜지스터를 기반으로 개발되었습니다. 가장 초기의 것은 양극성 디지털 논리 집적 회로입니다. 디지털 논리 집적회로의 개발에서는 다양한 유형의 회로 형태가 등장했습니다. 일반적인 바이폴라 집적회로는 다음과 같이 분류될 수 있습니다.

DCTL 회로는 양극성 디지털 논리 집적 회로의 첫 번째 유형으로 심각한 "전류 강탈" 문제로 인해 비실용적입니다(저항-트랜지스터 논리 회로 참조). RTL 회로는 실용적인 가치를 지닌 최초의 양극 집적 회로입니다. 초기 디지털 로직 시스템은 RTL 회로를 사용했는데, 이는 나중에 기본 입력 루프에 저항이 있기 때문에 스위칭 속도를 제한했습니다. 또한 RTL 논리 회로의 간섭 방지 성능이 좋지 않으며 사용 시 부하가 크지 않으므로 제거됩니다. RTL 회로의 스위칭 속도를 향상시키기 위해 저항-커패시턴스-트랜지스터 논리 회로(RCTL)가 제안되었다. 즉, RTL 회로의 저항과 병렬로 커패시터가 연결된다. 실제로 RCTL 회로는 개발되지 않았습니다. DTL 회로는 논리 회로의 간섭 방지 능력을 향상시키기 위해 RTL 회로 이후에 제안되었습니다. DTL 회로는 라인에 레벨 변환 다이오드를 사용하며 간섭 방지 기능은 레벨 변환 다이오드의 수에 따라 조정될 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 DTL 회로의 레벨 변환 다이오드는 두 개의 실리콘 다이오드를 직렬로 연결하여 구성되며, 간섭 방지 성능을 약 1.4V까지 향상시킬 수 있습니다(다이오드-트랜지스터 논리 회로 참조). HTL 회로는 DTL 회로를 기반으로 파생됩니다. HTL 회로는 DTL 회로의 레벨 변환 다이오드 대신 역방향으로 연결된 제너 다이오드를 사용하여 회로의 임계값을 약 7.4V로 높입니다(높은 임계값 논리 회로 참조). VTL(가변 임계값 논리)은 DTL 회로 제품군의 또 다른 변형입니다. TLC(임계값 논리)는 HTL 및 VTL 논리 회로의 일반적인 용어입니다. TTL 논리 회로는 DTL 논리 회로에서 발전하여 1962년에 개발에 성공했습니다. 스위칭 속도를 높이고 회로의 전력 소비를 줄이기 위해 TTL 회로는 3세대에 걸쳐 라인 구조에서 회로 형태 개선을 거쳤습니다(참조: 트랜지스터-트랜지스터 논리 회로).

위의 내용은 모두 포화 회로입니다. 포화 회로의 스위칭 속도를 높이기 위한 추가 연구를 진행하는 동안 트랜지스터의 과잉 캐리어의 저장 효과가 매우 중요한 장애물이라는 사실이 밝혀졌습니다. 저장 현상은 본질적으로 회로의 스위칭 과정에서 과잉 캐리어로 인해 발생합니다. 회로의 스위칭 속도를 높이려면 트랜지스터의 PN 접합 용량을 줄이거나 과잉 캐리어의 수명을 단축하는 것 외에도 트랜지스터의 캐리어 축적 현상을 줄이고 제거해야 합니다. 1960년대 후반과 1970년대 초반에 사람들은 잘 알려진 쇼트키 효과를 집적 회로에 사용하기 시작했습니다. TTL 회로에 쇼트키 배리어 다이오드를 마련하고 이를 원래 트랜지스터의 베이스와 컬렉터에 병렬로 연결하여 트랜지스터의 스위칭 시간을 약 1나노초로 단축한다. 쇼트키 배리어 다이오드 클램핑을 사용한 TTL 게이트 회로의 평균 전송 지연 시간은 2~4나노초입니다.

쇼트키 배리어 다이오드-트랜지스터-트랜지스터 로직(STTL)은 3세대 TTL 회로에 속합니다. 라인에 쇼트키 배리어 다이오드 클램핑 방법을 사용하여 트랜지스터를 임계 포화 상태로 만들어 캐리어 저장 효과를 제거하고 방지합니다. 동시에 TTL 회로 베이스에 트랜지스터 션트와 인버터 출력단 인버터를 도입하면 NAND 게이트의 특성을 향상시킬 수 있습니다. 3극관에는 쇼트키 배리어 다이오드가 있어 포화 영역 진입을 방지하고 고속 성능을 발휘합니다. 출력관과 션트를 함께 사용하면 출력단 반전의 포화 방지 수준을 유지할 수 있습니다. 이러한 유형의 바이폴라 집적 회로는 더 이상 포화 집적 회로가 아니라 스위칭 속도가 훨씬 빠른 또 다른 유형의 포화 방지 집적 회로입니다.

ECL(이미터 결합 로직)은 CML(전류 모드 로직)입니다. 이것은 전류 스위칭 회로이다. 회로의 트랜지스터는 포화되지 않은 상태에서 작동하며 회로의 스위칭 속도는 일반적인 TTL 회로보다 몇 배 빠릅니다. ECL 논리 회로는 회로 전환 속도를 TTL 및 STTL 회로를 훨씬 초과하는 약 1나노초까지 증가시킵니다. ECL 회로의 출현으로 바이폴라 집적 회로가 초고속 회로 범위로 들어왔습니다.

MTL(병합 트랜지스터 로직)이라고도 알려진 통합 주입 로직(I2L)은 1970년대에 개발되었습니다. 바이폴라 집적 회로 중에서 I2L 회로는 집적 밀도가 가장 높습니다.

3층 구조 논리 회로(3TL)는 1976년 중국의 I2L 회로를 기반으로 개선된 것입니다. 3층 구조의 이름을 따서 명명되었습니다. 3TL 논리 회로는 NPN 튜브를 전류 소스로 사용하고 출력 튜브는 I2L 구조와 다른 콜렉터(PNM)로 금속을 사용합니다.

다중 논리 회로(DYL)와 이중층 논리 회로(DLL)는 1978년 중국에서 성공적으로 개발된 새로운 논리 회로입니다. DYL 논리 회로는 선형 AND-OR 게이트로 스위칭 논리와 선형 논리 처리 기능을 동시에 구현할 수 있습니다. DLL 회로는 ECL 및 TTL 논리 회로의 이중 정보를 내부적으로 변환하여 회로의 논리 기능을 구현합니다.

또한 바이폴라 집적회로를 개발하는 과정에서 다른 유형의 회로도 많이 등장했습니다. 예를 들어 이미터 기능 논리(EFL), 상보형 트랜지스터 논리(CTL), 내방사선 상보형 정전류 논리(C3L), 전류 스태거 논리(CHL), 삼상 논리(TSL) 및 비임계값 논리 회로( NTL) 등