BUSIII

Sobald ein Basisstrom über einen der Emitterfließt, fließt auch ein Kollektorstrom.

Liegt an allen Emittern ein High Potential, dann schaltet T1 und somit auch T2 und T4.T3 sperrt, Ausgang Low.

Ein Eingang liegt auf Low → t2 sperrt, damit steuert T3 auf.

Am Ausgang liegt über T3 High Potential

Eingang:

H >  2V

L <  0,8V

Ausgang:

H > 2,4V

L <  0,4V

Standard TTL:

• Signallaufzeit:              10ns
• Leistung Pro Gatter:      10mW

Low-Power TTL:

• Signallaufzeit:               33ns
• Leistung Pro Gatter:      1mW

High Speed TTL:

• Signallaufzeit:               5ns
• Leistung Pro Gatter:      23mW

Schottky- Diode -> kurze Schaltzeit + geringe Schwellspannung (etwa 0,35V)

Wenn beide Eingänge auf High gesetzt werden, wird T1 hochohmig.

• Dieser setzt das Potential von T2 auf Heigh, T2 seuert die basis von T6 auf, Y wird somit Low.
• Wenn einer der beiden Eingänge auf Low ist, dann wird T1 angesteuert und zieht das Potential der Basis von T2 auf Low – T2 sperrt.
• T5 und T6 sperren, T3 wird an der Basis Heigh und steuert T4 an → Y auf High

...

Vorteile:

- kostengünstig

- geringer Energieverbrauch

- hohe Integrationsdichte

Nachteile:

- ESD empfindlich

- lange Signallaufzeiten

- Eingangskapazitäten der Stufen

- höhere Taktfrequenz möglich

- kürzere Signallaufzeiten

- kleinere Transistorkapazitäten

- geringerer Bahnwiderstand

• Ohne Eingangssignal sind beide MOSFETs gesperrt.
• Bei High pegel schaltet der n-Kanal Mosfet die Ausgangsspannung auf 0V.
• Bei Low pegel am Eingang schaltet der p-Kanal Mosfet die Ausgangsspannung auf High

Eingang:

- High: +3V bis +5V

- Low: 0V bis + 2V

Ausgang:

- High: 4,99V

- Low: 0,01V

Ub = 5V :

- Leistung pro gatter : 5mW oder 10 mW je nach Schaltfrequenz

- Signallaufzeit 8ns

- Schaltfrequenz max 50MHz

- Eingangsstrom < 10 pA

- Eingangswiderstand 10^12 Ohm

• Bei HC–MOS ist die die Weiterentwicklung von CMOS um die Geschwindigkeit von LS-TTL Familie zu erreichen.
• HC-Eingänge sind nicht mit TTL-Ausgängen kompatibel.
• Aus diesem Grund wurde HCT-CMOS entwickelt.

Die n- dotierten Elektrodengebiete Source und Drain sind durch einen schwach n- leitenden Kanal verbunden .

Das Gate ist durch Siliziumdioxid isoliert

UGS < 0: Durch das elektrische Feld werden die Elektronen aus dem Kanal in Richtung zum p- Substrat abgedrängt (die Source- Elektrode und das Substrat sind miteinander verbunden)

Unterhalb des Gate entsteht ein trägerarmes Gebiet

Bei genügend hohem negativen Potential, schnürt der Kanal ab und der Widerstand zwischen Drain und Source steigt stark an

Die n- dotierten Elektrodengebiete Source und Drain sind nicht durch einen leitenden Kanal verbunden

Das Gate ist durch Siliziumdioxid isoliert

Zwischen den n-dotierten Gebieten der Drain- und Source- Elektroden bilden sich gegenüber dem p- Substrat zwei pn- Übergänge und die zugehörigen Sperrschichten

Durch UDS > 0 wird der pn-Übergang zwischen Drain und p-Substrat in Sperrrichtung vorgespannt

Der Transistor sperrt und es fließt kein Drainstrom

Zusätzlich UGS > 0: Durch das elektrische Feld zwischen Gate und p- Substrat bewegen sich Elektronen in den Bereich zwischen Drain und Source, es werden dort Elektronen "angereichert"

Bei genügend hohem Gate- Potential entsteht ein leitender n- Kanal und es kann ein Strom zwischen Drain und Source fließen

NIGFET (PNFET) S.65-70,

Anreicherungsprinzip bei dem die Ladungsträger im Kristall unter dem Gate Angereichert werden.

Verarmungstyp bei dem die Ladungsträger im Kristall unter dem Gate verarmt werden.

• kleine Spannungen U_DS gekrümmter Verlauf (Anlaufbereich)

• bei steigender Spannung U_DS wird der Stromzuwachs immer geringer

• trotz steigender Spannung U_DS keine Stromerhöhung (Sättigungsbereich, Abschnürbereich)

• hoher Eingangswiderstand
• Spannungssteuerung am Gate
• so gut wie kein Stromfluss an Gate für niedrige Frequenzen
• Funktion als veränderbarer Widerstand
• geringes Rauschverhalten
• Empfindlichkeit gegen Radioaktive und Kosmische Strahlung geringer Thermisch stabiler, weil kein Thermischer Durchbruch, Schnelles Schaltverhalten weil nur Majoritätsträger vorhanden

n-kanal Verarmungstyp

  Uth = Up = -2V

p-kanal Verarmungstyp

  Uth = Up = 2V

n-kanal Anreicherungstyp

  Uth = 0,75V- 1V

p-kanal Anreicherungstyp

  Uth = -0,75- -1V

-Udss: Abschnürrspannung

-durchgezogene Linien: Anlaufbereich

-gestrichelte Linien: Abschnürrbereich

...

MOSFET haben wesentlich kleinere Gate- Source- Ströme als PNFET

MOSFET sind erheblich empfindlicher gegenüber Gate- Spannungsdurchbrüchen als PNFET .

Im NF- Bereich bis 100 kHz zeigen PNFET um den Faktor 10...1000 kleinere Rauschspannungen als MOSFET

• Der MOS FET hat ein Isoliertes Gate, welches meist durch SiO2 (Silizium Oxid) vom Kanal isoliert ist und
• der PN FET hat einen PN Übergang als Isolierschicht zum Kanal.
• Beim MOSFET werden Ladungsträger vom Substrat in den Kanal gezogen oder verdrängt,
• beim PN FET wird der PN Übergang zum Kanal ausgeweitet oder abgebaut
• Beide Transistoren werden über ein Elektrisches Feld gesteuert

Selbstsperrender Typ = Anreicherungstyp in n- oder p-Kanal-Ausführung

Selbstleitender Typ = Verarmungstyp in n- oder p-Kanal-Ausführung

...

Die Kanallängenmodulation verursacht den Anstieg des Stromes im Abschnürbereich.

(Early Effekt des MOSFET)

• Bei Erwärmung sinkt die Leitfähigkeit des Kanals, der Strom wird kleiner
• Der Transistor stabilisiert sich selber
• Bei steigender Temperatur vergrößert sich außerdem die Schwellspannung Uth um 0,5 ... 4 mV/K

• Der Dualgate FET hat zwei unabhängige Gateanschlüsse
• Er wird als Mischer oder als Regelverstärker eingesetzt
• Die Mischung ist Multiplikativ

Bei zunehmender Spannung U_ds (U_gs=0) wächst die Verarmungszone im Stromkanal und es entsteht eine keilförmige Einschnürung. Diese wächst mit zunehmender Spannung U_ds.In diesem Bereich ist der Drainstrom I_d propotional zu U_ds ( Ohmescher Bereich).Bei Erreichen der Spannung U_dssat hat sich der Kanal soweit verengt, dass eine weitere Erhöhung der Spannung U_ds keine weitere Stromsteigerung bewirkt (I_dssat fließt).Externe Spannung U_gs, die den Kanal vollständig abschnürrt heißt AbschnürrspannungUp.