35. Логические ячейки nor и nand

На рисунке показаны логические ячейки на комплементарных МОП-транзисторах с двумя входами, они выполняют логические функции ИЛИ-НЕ (NOR) и И-НЕ (NAND). Логическая единица у них высокая, то есть “0”-низко (земля, ground - GRD), “1”-высоко, сигнал в виде положительного импульса показан на входе А. Если положить, что на обоих входах А и В низко у ячейки NOR (левой), то оба нижних МОП-транзистора с n-каналом закрыты, а верхние два последовательно соединенных транзистора с р-каналом открыты, поэтому на выходе С высоко (логичекая “1”). Если на вход А ячейки NOR подать высоко (логическая “1”), то левый нижний транзистор откроется, а самый верхний транзистор соответственно закроется и на выходе станет низко (логический “0”), То же самое будет, если подать “1” на вход В или сразу на оба входа А и В. Аналогично можно проанализировать правую ячейку NAND, результаты такого анализа показаны в таблице истинности.

Вход А	Вход В	Выход ячейки NOR	Выход ячейки NAND
0	0	1	1
0	1	0	1
1	0	0	1
1	1	0	0

36. Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом

Существуют также полевые транзисторы с управляющим p-n переходом в затворе. Здесь применяется прием создания изоляции с помощью p-n перехода, смещенного обратным напряжением (повышающим потенциальный барьер). В этом случае диод p-n перехода включен в обратном направлении и не проводит ток. Схематический разрез такого транзистора показан на рисунке слева, для случая n-канала. Повышение напряжения на затворе вследствие высокого обратного сопротивления p-n перехода затвора практически не создает тока затвора. Оно отталкивает дырки в подложке между истоком и стоком, но привлекает электроны, создающие токопроводящий канал. Такой полевой транзистор аналогичен электронно-вакуумному триоду и схема его включения также аналогична, она приведена в центре риунка. Справа на рисунке показан полевой транзистор с р-каналом, в нем полярности питания и смещения меняются на противоположные. Полевые транзисторы создают значительно меньший шум, чем биполярные, поэтому их применяют в первых (входных) каскадах усилителей, где сигнал мал, например, на выходе микрофона. Усилительные свойства полевых транзисторов задаются параметром “крутизна характеристики” мА/В – изменение тока исток-сток в миллиамперах на изменение напряжения исток-затвор в вольтах (это аналогично электронным лампам), например 8 ма/в для полевых транзисторов типа 2П 305.

Полевые транзисторы всех типов имеют высокое входное сопротивление, значительно большее, чем биполярные транзисторы. По этой причине входные токи у них очень малы, что не нагружает источники сигнала. Это свойство позволяет работать с малыми токами и соответственно с малым потреблением энергии, что снижает нагревание и потребление энергии от источников питания. В больших интегральных цифровых схемах, таких как процессоры, это особенно ценно. Кроме того для цифровых схем создается дополнительная свобода проектирования, так как выход одного элемента можно подключать на входы многих других элементов (разветвление сигнала – fan out). Необходимо отметить, что кружок в условном графическом обозначении транзистора изображает оболочку (защитный корпус). В интегральных схемах имеется общая оболочка для многих транзисторов, поэтому для отдельных транзисторов кружки не ставятся.