द्विध्रुवी एकीकृत परिपथों का वर्गीकरण

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द्विध्रुवी एकीकृत परिपथों का वर्गीकरण

सिलिकॉन प्लेनर ट्रांजिस्टर के आधार पर द्विध्रुवी एकीकृत सर्किट विकसित किए गए थे। सबसे पहला द्विध्रुवी डिजिटल लॉजिक इंटीग्रेटेड सर्किट है। डिजिटल लॉजिक इंटीग्रेटेड सर्किट के विकास में, कई अलग-अलग प्रकार के सर्किट फॉर्म सामने आए हैं। सामान्य द्विध्रुवी एकीकृत परिपथों को निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है।

डीसीटीएल सर्किट द्विध्रुवी डिजिटल लॉजिक इंटीग्रेटेड सर्किट का पहला प्रकार है, जो गंभीर "करंट स्नैच" समस्या के कारण अव्यावहारिक है (रेसिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक सर्किट देखें)। आरटीएल सर्किट व्यावहारिक मूल्य वाला पहला द्विध्रुवी एकीकृत सर्किट है। प्रारंभिक डिजिटल लॉजिक सिस्टम में आरटीएल सर्किट का उपयोग किया जाता था, जिसने बाद में बेस इनपुट लूप में प्रतिरोधों की उपस्थिति के कारण स्विचिंग गति को सीमित कर दिया। इसके अलावा, आरटीएल लॉजिक सर्किट का हस्तक्षेप-विरोधी प्रदर्शन खराब है, और उपयोग किए जाने पर लोड अधिक नहीं हो सकता है, इसलिए इसे समाप्त कर दिया गया है। आरटीएल सर्किट की स्विचिंग गति को बेहतर बनाने के लिए प्रतिरोध-कैपेसिटेंस-ट्रांजिस्टर लॉजिक सर्किट (आरसीटीएल) प्रस्तावित है, यानी, आरटीएल सर्किट के प्रतिरोध के साथ समानांतर में एक कैपेसिटर जुड़ा हुआ है। वास्तव में, आरसीटीएल सर्किट विकसित नहीं किए गए हैं। लॉजिक सर्किट की हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता में सुधार के लिए आरटीएल सर्किट के बाद डीटीएल सर्किट प्रस्तावित है। डीटीएल सर्किट लाइन पर लेवल-शिफ्टिंग डायोड का उपयोग करता है, और विरोधी हस्तक्षेप क्षमता को लेवल-शिफ्टिंग डायोड की संख्या से समायोजित किया जा सकता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले डीटीएल सर्किट का लेवल-शिफ्टिंग डायोड श्रृंखला में दो सिलिकॉन डायोड को जोड़कर बनाया जाता है, और इसकी हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता को लगभग 1.4 वोल्ट तक सुधारा जा सकता है (डायोड-ट्रांजिस्टर लॉजिक सर्किट देखें)। HTL सर्किट DTL सर्किट के आधार पर बनाए जाते हैं। एचटीएल सर्किट सर्किट की सीमा को लगभग 7.4 वोल्ट तक बढ़ाने के लिए डीटीएल सर्किट के लेवल-शिफ्टिंग डायोड के बजाय रिवर्स-कनेक्टेड जेनर डायोड का उपयोग करता है (हाई-थ्रेसहोल्ड लॉजिक सर्किट देखें)। वेरिएबल थ्रेशोल्ड लॉजिक (वीटीएल) डीटीएल सर्किट परिवार का एक और प्रकार है। थ्रेशोल्ड लॉजिक (टीएलसी) एचटीएल और वीटीएल लॉजिक सर्किट के लिए एक सामान्य शब्द है। टीटीएल लॉजिक सर्किट डीटीएल लॉजिक सर्किट से विकसित हुआ और 1962 में सफलतापूर्वक विकसित किया गया। स्विचिंग गति बढ़ाने और सर्किट की बिजली खपत को कम करने के लिए, टीटीएल सर्किट ने लाइन संरचना में सर्किट फॉर्म सुधार की तीन पीढ़ियों को देखा है (देखें) ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक सर्किट)।

उपरोक्त सभी संतृप्त सर्किट हैं। संतृप्त सर्किट की स्विचिंग गति को बढ़ाने के लिए आगे की खोज करते समय, यह पाया गया कि ट्रांजिस्टर के अतिरिक्त वाहक का भंडारण प्रभाव एक बहुत ही महत्वपूर्ण बाधा है। भंडारण की घटना अनिवार्य रूप से सर्किट की स्विचिंग प्रक्रिया में अतिरिक्त वाहक के कारण होती है। सर्किट की स्विचिंग गति को बढ़ाने के लिए, ट्रांजिस्टर के पीएन जंक्शन कैपेसिटेंस को कम करने या अतिरिक्त वाहक के जीवन को छोटा करने की कोशिश करने के अलावा, ट्रांजिस्टर में वाहक भंडारण की घटना को कम करना और समाप्त करना आवश्यक है। 1960 के दशक के अंत और 1970 के दशक की शुरुआत में, लोगों ने एकीकृत सर्किट में प्रसिद्ध शोट्की प्रभाव का उपयोग करना शुरू कर दिया। टीटीएल सर्किट पर एक शोट्की बैरियर डायोड तैयार किया जाता है, और इसे मूल ट्रांजिस्टर के आधार और कलेक्टर के समानांतर जोड़ा जाता है, ताकि ट्रांजिस्टर का स्विचिंग समय लगभग 1 नैनोसेकंड तक छोटा हो जाए; शोट्की बैरियर डायोड क्लैम्पिंग के साथ टीटीएल गेट, सर्किट का औसत ट्रांसमिशन विलंब समय 2 से 4 नैनोसेकंड है।

शोट्की बैरियर डायोड-ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक (एसटीटीएल) टीटीएल सर्किट की तीसरी पीढ़ी से संबंधित है। यह ट्रांजिस्टर को एक महत्वपूर्ण संतृप्ति स्थिति में बनाने के लिए लाइन पर एक शोट्की बैरियर डायोड क्लैंपिंग विधि का उपयोग करता है, जिससे वाहक भंडारण प्रभाव को समाप्त और टाला जाता है। साथ ही, टीटीएल सर्किट के आधार पर एक ट्रांजिस्टर शंट और इन्वर्टर आउटपुट स्टेज इन्वर्टर की शुरूआत NAND गेट की विशेषताओं में सुधार कर सकती है। ट्रायोड में एक शोट्की बैरियर डायोड होता है, जो संतृप्ति क्षेत्र में प्रवेश करने से बच सकता है और इसमें उच्च गति का प्रदर्शन होता है। आउटपुट ट्यूब प्लस एक शंट आउटपुट चरण व्युत्क्रम के संतृप्ति-विरोधी स्तर को बनाए रख सकता है। इस प्रकार का द्विध्रुवी एकीकृत सर्किट अब एक संतृप्त एकीकृत सर्किट नहीं है, बल्कि बहुत तेज स्विचिंग गति वाला एक अन्य प्रकार का एंटी-संतृप्त एकीकृत सर्किट है।

एमिटर-युग्मित लॉजिक (ईसीएल) एक करंट-मोड लॉजिक (सीएमएल) है। यह एक करंट स्विचिंग सर्किट है। सर्किट का ट्रांजिस्टर गैर-संतृप्त अवस्था में काम करता है, और सर्किट की स्विचिंग गति सामान्य टीटीएल सर्किट से कई गुना तेज होती है। ईसीएल लॉजिक सर्किट सर्किट स्विचिंग गति को लगभग 1 नैनोसेकंड तक बढ़ा देता है, जो टीटीएल और एसटीटीएल सर्किट से कहीं अधिक है। ईसीएल सर्किट के उद्भव ने द्विध्रुवी एकीकृत सर्किट को अल्ट्रा-हाई-स्पीड सर्किट रेंज में ला दिया है।

इंटीग्रेटेड इंजेक्शन लॉजिक (I2L), जिसे मर्ज्ड ट्रांजिस्टर लॉजिक (MTL) के रूप में भी जाना जाता है, 1970 के दशक में विकसित किया गया था। द्विध्रुवी एकीकृत सर्किटों में, I2L सर्किट में सबसे अधिक एकीकरण घनत्व होता है।

तीन-परत संरचना लॉजिक सर्किट (3TL) 1976 में चीन में I2L सर्किट के आधार पर एक सुधार है। इसका नाम तीन-परत संरचना के नाम पर रखा गया है। 3टीएल लॉजिक सर्किट वर्तमान स्रोत के रूप में एनपीएन ट्यूब का उपयोग करता है, और आउटपुट ट्यूब कलेक्टर (पीएनएम) के रूप में धातु का उपयोग करता है, जो आई2एल संरचना से अलग है।

मल्टीपल लॉजिक सर्किट (DYL) और डबल-लेयर लॉजिक सर्किट (DLL) नए लॉजिक सर्किट हैं जिन्हें 1978 में चीन में सफलतापूर्वक विकसित किया गया था। DYL लॉजिक सर्किट एक लीनियर AND-OR गेट है, जो एक साथ स्विचिंग लॉजिक और लीनियर लॉजिक प्रोसेसिंग फ़ंक्शन का एहसास कर सकता है। डीएलएल सर्किट ईसीएल और टीटीएल लॉजिक सर्किट की दोहरी जानकारी के आंतरिक रूपांतरण के माध्यम से सर्किट के लॉजिक फ़ंक्शन को कार्यान्वित करता है।

इसके अलावा, द्विध्रुवी एकीकृत सर्किट के विकास के दौरान, कई अन्य प्रकार के सर्किट भी थे। उदाहरण के लिए, एमिटर फ़ंक्शन लॉजिक (ईएफएल), पूरक ट्रांजिस्टर लॉजिक (सीटीएल), विकिरण-प्रतिरोधी पूरक निरंतर वर्तमान लॉजिक (सी3एल), वर्तमान कंपित तर्क (सीएचएल), त्रि-राज्य तर्क (टीएसएल), और गैर-थ्रेशोल्ड लॉजिक सर्किट ( एनटीएल), आदि।