Интегрально-инжекционная логика (И2Л)

Ниже на рисунке показана электрическая схема инвертора в интегрально-инжекционной логике.

Транзистор Т1(p-n-p) передает заряды-дырки в базу многоколлекторного транзистора Т2 (n-p-n) и является инжектором тока.

На базу транзистора Т1 (n) подается отрицательный потенциал источника питания, поэтому он открыт. Если на входе U_вх = 0, то ток инжектора будет вытекающим током базы транзистора Т2 и поэтому он будет закрыт. На выходе (Вых. 1) присутствует высокий потенциал (логическая 1). При обратной ситуации, когда U_вх = 1, ток транзистора Т1 будет втекающим базовым током транзистора Т2 и поэтому он открыт, на выходе (Вых. 1) низкий потенциал (логический 0). Таким образом, данная схема производит инвертирование входного сигнала.

Выполненные по этой схеме элементы обладают высокой степенью интеграции и большой плотностью упаковки – транзистор Т1 располагается горизонтально, а Т2 вертикально. При этом эмиттерная область Т2 служит базой транзистора Т1, а база Т2 – коллектором Т1 (рисунок ниже).

Плотность упаковки биполярных транзисторов вырастает примерно в 50 раз благодаря продольно-поперечному расположению по сравнению с транзисторно-транзисторной логикой (ТТЛ). Из-за отсутствия резисторов данные элементы обладают высокой технологичностью и занимают малую площадь.

Инвертор включается в работу только тогда, когда производится отбор тока от базы транзистора Т2 в цепь предшествующего элемента. Данное включение может быть осуществлено за счет уменьшения входного напряжения, которое управляет эмиттерным переходом инвертора (U_вх⁰ = 0. Также стоит отметить, что нулевой сигнал в интегрально-инжекционной логике составляет 0,05 В).

Элемент в И²Л обычно реализует функцию ИЛИ-НЕ и показан на рисунке ниже:

На показанном выше рисунке ИЛИ-НЕ схема реализуется по одному коллекторному выходу при параллельном включении двух инверторов. Выполнить логическую развязку без дополнительных схемных элементов позволяет наличие многоколлекторного инвертора.

Величины выходных напряжений при En в 1,5 В:

U¹_вых = 0,7 В;

 U⁰_вых = 0,05 В;

 Р_ср.пот. = 20 мкВт;

 t_ср.зад = 50 нс;

А_ср =  Р_ср.пот. t_ср.зад = 1 пДж;

Величина энергии потерь A_ср. примерно в 100 раз меньше, чем у элементов ТТЛ.

Интегрально инжекционная логика, как правило, считается элементной базой больших интегральных схем (ИС), но по своему быстродействию они уступают элементам ТТЛШ из-за глубокого насыщения. В малой степени интеграции применение таких элементов неэффективно из-за малой помехозащищенности.