XTR103电路中M1和M2的作用是加快T1和T2由饱和导通翻转到截止的过程,使Tl和T2的基区存储电荷通过M1和M2释放。当vl为高电平时,M1导通,T1基区的存储电荷迅速消散。同理,当U1为低电平时,电源电压Vcc通过MP以激励M2,使M2导通,显然,T2基区的存储电荷反相器电路荷通过M2而消散。从而,门电路的开关速度可得到改善。

根据前述的CMOs门电路的结构和工作原理,同样可以用BiCMOs技术实现与非门和或非门,具体电路见习题3.2.5。

TTL门电路从20世纪60年代发展至今,推出了许多改进电路,因此前面介绍的基本TTL系列已经很少使用了。改进电路的目的是为了提高工作速度和降低功耗,但两者对电路的要求是矛盾的。改进效果比较明显的是抗饱和TTL电路,包括肖特基(74S)系列、低功耗肖特基(74LS)系列和改进的肖特基(74ALS)系列等。抗饱和TTL电路的传输速度远比一般TTL电路高,广泛应用于中、小规模集成电路。这种电路采用肖特基势垒二极管SBD①钳位方法来达到抗饱和的效果。

肖特基势垒二极管工作原理,肖特基势垒二极管是一种利用金属和半导体相接触在交界面形成势垒的二极管。利用金属铝和N型硅半导体相接触形成的势垒二极管的工作特点如下:

(1)它和PN结一样,同样具有单向导电性,这种铝一硅势垒二极管(A1-SiSBD)导通电流的方向是从铝到硅。

(2)A1-SiSBD的导通阈值电压较低,约为0.4~0.5Ⅴ,比普通硅PN结约低0.2~0.3Ⅴ。

(3)势垒二极管是多数载流子参与导电,没有少数载流子的积累,因而从正向导通到反向截止,没有内部电荷的建立和消散过程,使转换速度加快。

采用肖特基二极管为什么能提高TTL电路的速度呢?大家知道,BJT工作在饱和时,发射结和集电结都处在正向偏置,集电结正向偏置电压越大,则表明饱和程度越深。

为了限制BJT的饱和深度,在BJT的基极和集电极并联一个导通阈值电压较低的肖特基二极管,如图3.2,12(a)所示。通常把它们看成一个器件,并用图3.2.12(b)所示的符号表示。当BJT集电结的正向偏压达到SBD的导通阈值电压时,这个二极管首先导通,使集电结正向偏压钳制在0.4Ⅴ左右,当流向基极的电流增大,企图使集电结正向偏压加大时,则一部分电流就会通过肖特基二极管直接流

向集电极,而不会使BJT基极电流过大,因此,肖特基二极管起了抵抗BJT过饱和的作用,因而这种电路就称为抗饱和电路,它能使电路的开关时间大为缩短。