Интегральная инжекционная логика И2Л

Традиционный способ реализации логических ИС на биполярных транзисторах (ДТЛ, ТТЛ, ЭСЛ) предполагает изоляцию отдельных элементов схемы в n- областях – «карманах». Формирование такой изоляции, например, p-n переходом, требует проведения двух дополнительных фотолитографий в технологическом процессе, а сама изолирующая область занимает значительную площадь кристалла. Наличие токо-задающих и нагрузочных резисторов также ограничивают повышение плотности упаковки компонентов на кристалле.

Например, в известной схеме транзисторной логики с непосредственными связями (НСТЛ) (рисунок 10.31), когда один или несколько включенных параллельно транзисторов открыты, на выходе элемента устанавливается низкий логический уровень, ток в нагрузочные вентили не течет, роль нагрузки выполняет резистор. И наоборот, когда все транзисторы закрыты, ток источника втекает в базовые цепи транзисторов нагрузочных элементов, резистор выполняет токозадающие функции. Для того чтобы обеспечить достаточно высокую стабильность тока, номинал резистора должен быть большим. В результате резисторы являются, как правило, основными элементами, рассеивающими мощность и занимающими площадь кристалла.

Рисунок 10.31 - Преобразование элемента транзисторной логики с непосред-ственными связями (НТСЛ) в элемент интегральной инжекционной логики (И²Л)

Одним из наиболее эффективных решений «проблемы резисторов» является использование p-n-p транзистора, включенного по схеме с общей базой, который может питать током сразу несколько n-p-n транзисторов. Кроме того, транзисторы с электрически соединенными базами в схеме рисунка 10.31 можно заменить одним многоколлекторным транзистором. Сделать это очень легко, так как все транзисторы в схемах НСТЛ имеют общий заземленный эмиттер. Полученная в итоге логическая схема (рисунок 10.32, а) известна в настоящее время как логическая схема на совмещенных транзисторах (СТЛ), или (более распространенное название) интегральная инжекционная логическая схема (И²Л) [27].

Рисунок 10.32 - Эквивалентная электрическая схема (а) и структура типового И²Л-элемента (б)

Реализация комплементарных структур (рисунок 10.32, а) на кремниевых подложках открывает дальнейшие возможности упрощения физической структуры схемы и еще большего повышения уровня интеграции. То обстоятельство, что в БИС эмиттеры многих n-p-n транзисторов находятся под одним и тем же напряжением, позволяет существенно упростить конструкцию схем – объединить их эмиттерные области. В результате такого объединения появляются «перевернутые» транзисторные n-p-n структуры (инверсное включение). Это позволяет выполнить все объединяемые в общий узел эмиттеры в виде одной общей n- области. В результате отпадает необходимость разделения этих транзисторов громоздкими изолирующими областями и появляется возможность использовать один общий эмиттерный контакт сразу для большого числа транзисторов.

Еще большая экономия площади достигается за счет «совмещения» p-n-p и n-p-n транзисторов в одной и той же области кристалла (рисунок 10.32, б). Токозадающий p-n-p транзистор имеет латеральную структуру. Его коллекторная область совпадает с p ₂ - базой многоколлекторного n-p-n транзистора с вертикальной структурой, а база p-n-p транзистора совмещена с эмиттером n-p-n транзистора (n ₁ -n⁺). Таким образом, горизонтальный p-n-p транзистор «интегрирован» в структуре с вертикальным n-p-n транзистором, поэтому И²Л-элемент является типичным примером функционально-интегрированного элемента, не требующего внутренних межсоединений компонентов. В отличие от обычного планарного многофункционального транзистора (ТТЛ) структура И²Л-элемента содержит еще один дополнительный электрод – инжектор (область p ₁ , рисунок 10.32, б), который обеспечивает управляющий ток базы вертикального n-p-n транзистора.

Элемент И²Л характеризуется нормальным и инверсным коэффициентами передачи тока инжектора и p-n-p секции и нормальным и инверсным коэффициентами передачи тока базы n-p-n транзистора , . Второй особенностью базового элемента И²Л является более высокие значения инверсного коэффициента по сравнению с , что удачно решает проблему перераспределения базовых токов и позволяет получать приемлемый коэффициент разветвления с помощью многоколлекторной структуры (напряжение U ⁰ открытого n-p-n ключа мало: ).

При реализации логических функций p-n-p транзистор выполняет роль нагрузочного нелинейного сопротивления и генератора тока для смещения переключательного n-p-n транзистора. Поэтому логические ячейки на И²Л элементах во многом аналогичны логическим схемам с непосредственными связями НСТЛ.

Рассмотрим работу И²Л-инвертора, представляющего собой последовательное соединение двух И²Л-элементов (рисунок 10.33). Если вход инвертора разомкнут, то на него подается высокий уровень входного напряжения U ¹ от первого инжектора. Входной ток будет определяться током коллектора p-n-p инжектора (рисунок 10.34):

, (10.13)

где I_cC, I_iC – токи коллектирования и инжекции коллекторного p-n перехода p-n-p транзистора (инжектора);

I_{p 0} – начальный ток насыщения коллектора p-n-p транзистора (передаточная модель Эберса-Молла);

– входное напряжение эмиттер-база (n-p-n), равное прямому смещению перехода коллектор-база (p-n-p).

Инжектор работает в режиме насыщения, так как потенциал коллектора выше потенциала базы (земли).

Входное напряжение высокого уровня или логической единицы соответствует напряжению n-p-n транзистора, если .

Переключательный n-p-n транзистор под действием входного тока входит в насыщение с остаточным напряжением , что соответствует низкому уровню логического напряжения или напряжению логического нуля. Таким образом, логический размах

. (10.14)

При подаче на вход U ⁰ (U _вх ≈ 0) n-p-n транзистор закрывается, и на его коллекторе выделяется выходное напряжение U ₂ (рисунок 10.33), соответствующее второго n-p-n транзистора или U ¹. Потенциал U ¹ (рисунок 10.34) приблизительно соответствует напряжению включения прямосмещенного коллекторного перехода p-n-p инжектора (торцевая область базы n-p-n транзистора). Таким образом, при переключении инвертора ток инжектора второй ячейки переключается из коллекторной цепи первого n-p-n транзистора в цепь базы второго n-p-n транзистора (рисунок 10.34). Для обеспечения нагрузочной способности по входу необходимо обеспечить меньшее напряжение включения n-p-n транзистора по сравнению с p-n-p инжектором

. (10.15)

В прямом смещении p-n перехода напряжение определяется начальным током инжекции,

; . (10.16)

Из соотношений (10.15) и (10.16) следует, что для обеспечения достаточного для насыщения n-p-n транзистора входного тока при малых значениях , необходимо выполнить условие

. (10.17)

Рисунок 10.33 - И²Л-инвертор Рисунок 10.34 - Выходная характеристика

инвертора на И²Л-элементах

Условие (10.17) выполняется конструкцией и строением структуры И²Л. Контактный потенциал коллекторного перехода инжектора торцевой части базы больше контактного потенциала эмиттера n-p-n транзистора (основание p ₂ - базы на рисунке 10.32) из-за большей концентрации (2-3 порядка) акцепторов у поверхности по сравнению с основанием. Радикальным способом повышения нагрузочной способности многоколлекторных n-p-n транзисторов может быть использование в качестве последних гетеро-структурных транзисторов с узко-зонной базой, например Si–GeSi–Si транзистор. Кроме уменьшения контактного потенциала эмиттера односторонняя инжекция из эмиттера в базу за счет гетероперехода позволит легировать базу до высоких уровней и подавить влияние паразитного сопротивления , ограничивающего нагрузочную способность многоколлекторных структур.

Реализация логических функций. Логические схемы на основе И²Л-вентилей могут выполняться в различных базисах. Базис ИЛИ-НЕ реализуется «проводным» объединением выходов требуемого числа инверторов. На рисунке 10.35 показана эквивалентная электрическая схема трехвходовой схемы ИЛИ-НЕ. Если напряжения сигналов на всех входах схемы соответствуют напряжению лог. 0, то ток, задаваемый p-n-p транзистором, отводится из баз соответствующих n-p-n транзисторов во входную цепь, а эти транзисторы оказываются выключенными. Выходное напряжение соответствует напряжению лог. 1 и равно падению напряжения на прямосмещенном эмиттерном переходе нагрузочного транзистора, в базу которого поступает ток из инжектора. Увеличение входного напряжения до напряжения лог. 1 хотя бы на одном из входов схемы ИЛИ-НЕ приводит к включению соответствующего транзистора, а выходное напряжение уменьшается до его напряжения насыщения, соответствующего напряжению лог. 0, реализуя функцию . На дополнительных выходах схемы реализуются функции , , .

Если принять за входы схемы коллекторы предыдущих транзисторов, то функцию И можно реализовать монтажным объединением коллекторов n-p-n транзисторов (так называемое Монтажное И). Если хотя бы на одном из коллекторов, объединенных в точку А (рисунок 10.36, а), будет низкий уровень напряжения, т. е. уровень лог. 0, а на всех остальных – уровень лог. 1, то на выходе в точке А также будет уровень лог. 0. Состояние лог. 1 в точке А возможно только в случае, когда со всех коллекторов подается уровень лог. 1, т. е. все транзисторы выключены.

Рисунок 10.36 - Реализация логической функции Монтажное И (а); неправильное (б) и правильное (в) соединения логических ячеек

Рисунок 10.37 - Электрическая схема многовыходового

И²Л-вентиля И-НЕ

Так как входы схемы Монтажное И электрически не развязаны от ее выхода, то при построении логических цепей надо следить за тем, чтобы не происходило короткого замыкания между входами различных логических ячеек. Замыкание возможно, если какая-либо из ячеек, подключенных ко входу схемы Монтажное И, имеет несколько нагрузок. Например, инвертор 1 (рисунок 10.36, б) имеет две нагрузки: вход X ₃ и вход инвертора 3. В этом случае происходит замыкание между входами инверторов 2 и 3, что недопустимо. Для предотвращения замыкания инвертор 1 должен иметь два электрически развязанных выхода, каждый из которых подключен лишь к одной нагрузке (рисунок 10.36, б). Инвертор с несколькими развязанными выходами (по числу нагрузок) реализуется на многоколлекторном транзисторе (рисунок 10.37). Реализация более сложных логических функций на основе И²Л-элементов осуществляется комбинацией элементов, соединенных по схеме Монтажное И (проводное объединение коллекторов n-p-n транзисторов отдельных ячеек) и многовыходных инверторов (многоколлекторные n-p-n транзисторы) (рисунок 10.37).

Передаточная характеристика инвертора U ₁ = f (U ₂) (рисунок 10.33) может быть определена из соотношения токов на выходе элемента

. (10.18)

Введя обозначение , и выразив токи в (10.18) через токи коллектирования переходами транзистора в режиме насыщения (7.59), получим:

, (10.19)

где I_{p 0}, I_{n 0} – начальные токи насыщения p-n-p инжектора и n-p-n транзистора соответственно;

– безразмерные экспоненциальные функции потенциалов (токи коллектирования) инжектора, входа инвертора, выхода инвертора, напряжения первого n-p-n транзистора и второго n-p-n транзистора.

В выражении (10.19) учитывается, что

; .

Для упрощения анализа опустим зависимость коэффициентов передачи тока эмиттера и базы , , и от тока коллектора. Отличительной особенностью n-p-n транзисторов в элементе И²Л является высокое значение . Поэтому выражение (10.19) может быть сведено к виду:

. (10.20)

Из этого выражения можно получить передаточную характеристику по напряжению в безразмерном виде:

, (10.21)

где – приведенный потенциал инжектора;

– коэффициент передачи тока базы интегрального элемента И²Л при закороченном на землю эмиттере токозадающего p-n-p инжектора.

Передаточная характеристика (10.21) может быть описана с помощью интегрального коэффициента B _∑ , учитывающего усилительные свойства вертикального n-p-n транзистора и соотношение токов насыщения инжектора и n-p-n переключателя . Экспериментально этот коэффициент определяется как коэффициент передачи тока базы И²Л-элемента при закороченном эмиттере p-n-p транзистора на эмиттер n-p-n транзистора (земля).

Для оценки минимально возможных значений потребляемой мощности предположим, что инвертор И²Л обладает идеальными транзисторными структурами, у которых коэффициент усиления не зависит от тока. Передаточная характеристика такого элемента, построенная по уравнению (10.21) со значениями , , представлена на рисунке 10.38.

Рисунок 10.38 - Рассчетные переда-точные характеристики инвертора И²Л для различных значений потенциала инжектора

Рисунок 10.39 - Экспериментальные статические передаточные характеристики

И²Л-инвертора по напряжению: а – при различных напряжениях на инжекторе (t = 20 °С);

б – при различных температурах (I _и = 100 мкА)

Из рисунка 10.38 следует, что даже для идеальных структур нелинейность передаточной характеристики (усиление) K_U приближается к единице при мВ, т.е. при этих смещениях элемент теряет работоспособность. Минимальное значение напряжения смещения инжектора может быть определено из рассмотрения коэффициента нелинейности K_U передаточной характеристики.

Коэффициент нелинейности K_U может быть представлен в виде:

; . (10.22)

Передаточная характеристика (10.21) имеет вид: . Тогда

; .

Учитывая эти соотношения, получим:

.

Используя выражение для f (X ₂) из (10.21), получим:

. (10.23)

Отрицательный знак K_U свидетельствует об уменьшении U _вых с ростом U _вх .

Значение X ₂ (напряжения выхода), при котором нелинейность максимальна, может быть определено из условия экстремума:

: .

Подстановка этого значения в (10.23) дает:

,

из которого следует значение минимального напряжения источника питания инжектора:

. (10.24)

Оценим это выражение (10.24) при следующих типичных значениях параметров И²Л-элемента: ; ; ; T = 300 К;

мВ.

В реальных случаях рекомбинационный ток в ОПЗ эмиттера и на его поверхности, приводящий к падению и в режиме микротоков, повышает в два раза значение минимального смещения. Тем не менее даже в случае рабочих токов порядка 10^–8 А планарная технология изготовления биполярных БИС обеспечивает приемлемые коэффициенты усиления вертикальных n-p-n транзисторов на уровне 100. Поэтому потребляемая мощность И²Л элементов при U ₀ = 1 В составляет 10^–8 Вт. Корпуса ИС при воздушном охлаждении обеспечивают теплоотвод до 0, 1 Вт/см². Поэтому с точки зрения теплового режима схемы на И²Л элементах позволяют достичь очень высоких значений плотности упаковки. В нашем случае до 10⁷ эл/см². Таким образом, допустимая плотность элементов ограничивается литографией, и технология И²Л ИС является перспективной при разработке СБИС.

Для оценки помехоустойчивости И²Л элемента необходимо оценить напряжения логического нуля и единицы, а также порогового напряжения передаточной характеристики.

Напряжение логической единицы U ¹ определяется из (10.21) при условии X ₁ = 1 (U _вх = 0).

. (10.25)

При выводе (10.25) учитывалось, что , . Напряжение логического нуля U ⁰ определяется из (10.20) при условии и .

. (10.26)

При , ; кроме того .

Поэтому (10.26) сводится к виду:

.

Из этого выражения следует

.

Окончательно, напряжение логического нуля:

. (10.27)

Как следует из рисунка 10.38, помехоустойчивость к запирающей помехе значительно ниже, чем для открывающей.

, (10.28)

где U_пор – пороговое напряжение передаточной характеристики, определяемое из условия X ₁ = X ₂ (U _вх = U _вых) из выражения (10.21).

.

Открывающая помеха близка к пороговому напряжению

.

Несмотря на малую величину (порядка φ _Т) запирающей помехи И²Л, инвертор достаточно помехоустойчив, так как отсутствуют импульсные наводки по шине питания (ток инжектора практически постоянен), а также требуется достаточно большая помеха по току, чтобы вывести n-p-n ключ из режима насыщения.

С увеличением температуры логический размах И²Л-элемента уменьшается аналогично напряжению прямосмещенного инжектора ~2 мВ/К (рисунок 10.39, б). При этом помехоустойчивость к запирающей помехе (10.28) сохраняется в связи с более слабой температурной зависимостью (инверсное включение) от температуры по сравнению с нормальным включением транзистора.

Нагрузочная способность равна числу коллекторов переключательного транзистора, поскольку к каждому выходу ЛЭ может быть присоединен только один нагрузочный элемент. Число коллекторов ограничено, так как уменьшается коэффициент передачи . При заданных токах базы и эмиттера с ростом n уменьшаются токи коллекторов, причем . Кроме того, с ростом n увеличиваются сопротивление базы и падение напряжения на этом сопротивлении, вызывающее неравномерное смещение эмиттерного p-n перехода. Чем дальше удален коллектор от инжектора, тем меньше прямое напряжение на расположенном под этим коллектором участке эмиттерного p-n перехода и тем меньше для данного коллектора. Типичные значения n = 2…4; в специальных структурах можно получить n = 10…20.

Ток , потребляемый одним ЛЭ от источника питания, зависит от сопротивления токозадающего резистора:

, (10.29)

где – прямое напряжение на инжекторном p-n переходе; n _т – число коллекторов в токозадающем p-n-p транзисторе.

Токозадающий резистор обычно размещают вне микросхемы, поэтому мощность, потребляемая элементом И²Л, составляет относительно небольшую часть полной потребляемой мощности (15…20%). Изменяя сопротивление R _и или напряжение U _и.п , можно в широких пределах (3…4 порядка) регулировать ток питания, мощность, потребляемую ЛЭ, и быстродействие. Заметим, что подобная регулировка потребляемой мощности и средней задержки невозможна для элементов ТТЛ и ЭСЛ, так как они содержат резисторы и их работоспособность обеспечивается в узком интервале изменения тока питания ±(5…10)%.

Типичная зависимость средней задержки от тока инжектора в двойном логарифмическом масштабе представлена на рисунке 10.40, а; она может быть аппроксимирована двумя прямолинейными отрезками. Участок I соответствует малым значениям тока инжектора, при которых во время переключения ЛЭ определяющую роль играют процессы перезарядки барьерных емкостей эмиттерного и коллекторного p-n переходов данного ЛЭ и емкости нагрузки. Чем больше ток инжектора, тем больше и ток I _г, перезаряжающий эти емкости. Поэтому на участке I средняя задержка уменьшается приблизительно обратно пропорционально току инжектора:

. (10.30)

где C – суммарная емкость, учитывающая емкости данного ЛЭ и емкость его нагрузки.

Основной путь снижения средней задержки при малых токах инжектора состоит в совершенствовании конструкции и технологии изготовления ЛЭ с целью уменьшения площадей p-n переходов и их барьерных емкостей. Кроме того, применяя диоды Шоттки (см. ниже), можно уменьшить логический перепад до U _Л = 150…200 мВ.

В режиме больших токов инжектора время перезарядки емкости (см. формулу 10.30) становится пренебрежимо малым. На участке II средняя задержка достигает наименьшего значения и почти не зависит от тока инжектора. В этом режиме заряды неосновных неравновесных носителей, накапливаемых в областях переключательного транзистора, значительно превышают заряды в барьерных емкостях p-n переходов. Поэтому минимальная средняя задержка определяется временем рассасывания. С ростом тока инжектора пропорционально увеличивается заряд неосновных неравновесных носителей, но во столько же раз возрастает ток, рассасывающий этот заряд. Поэтому время рассасывания и средняя задержка на участке II почти не зависят от тока инжектора.

Для структуры на рисунке 10.32 наибольший заряд неосновных неравновесных носителей (дырок) накапливается в высокоомном эмиттерном слое n ₁ вследствие инжекции дырок из базовой области в режиме насыщения переключательного транзистора. Минимальная средняя задержка пропорциональна эффективному времени жизни дырок в этом слое и составляет 10…20 нс. Режим предельного быстродействия, в котором достигается наименьшая средняя задержка (граница участков I и II на рисунке 10.40, а), представляет наибольший практический интерес, так как он применяется в большинстве цифровых устройств.

а) б)

Рисунок 10.40 - Зависимость средней задержки (а) и работы переключения (б)

И²Л-инвертора от тока инжектора

Низкое быстродействие ЛЭ со структурой, показанной на рисунке 10.32, является его главным недостатком. Для уменьшения времени рассасывания при создании этой структуры невозможно использовать ее легирование золотом, так как при этом уменьшится и без того низкий коэффициент передачи , понизится также величина .

Анализ переходных процессов в режиме предельного быстродействия показывает, что для снижения минимальной средней задержки, прежде всего, требуется уменьшить заряды неравновесных неосновных носителей в режиме насыщения: заряд дырок в эмиттерной области и заряд электронов в пассивной базе. Кроме того, необходимо увеличивать коэффициент передачи , так как при этом возрастает рассасывающий ток, равный . Следует также уменьшать отношение площади эмиттерного p-n перехода к суммарной площади коллекторных p-n переходов, т. е. уменьшать площадь пассивной базы. Указанные рекомендации невозможно выполнить, используя структуру, показанную на рисунке 10.32. В связи с этим было предложено большое число новых структур элементов И²Л с повышенным быстродействием, основные из которых рассмотрены ниже.

По сравнению с рассмотренными выше элементами ТТЛ и ЭСЛ элементы И²Л характеризуются наименьшей работой переключения, что обусловлено прежде всего низким напряжением эмиттер-база инжектора в цепи питания и, как следствие, малой потребляемой мощностью. В режиме малых токов инжектора работа переключения . На рисунке 10.40, б приведена зависимость работы переключения от тока инжектора для ЛЭ, структура которого показана на рисунке 10.32. Малая работа переключения (участок I) объясняется низкими суммарной емкостью (C < 1 пФ) и логическим перепадом (U _Л < 0, 7 В). На участке II использовать ЛЭ нецелесообразно, так как работа переключения резко возрастает, а средняя задержка не уменьшается. Для усовершенствованных структур элементов И²Л работа переключения в режиме малых токов инжектора составляет 0, 01…0, 03 пДж.

Для повышения быстродействия в режиме малых токов инжектора и работы переключения в структуру И²Л встраивают диоды Шоттки, уменьшающие логический размах (рисунок 10.41). При использовании развязывающих диодов Шоттки ДШ1 величина логического размаха уменьшается на величину прямого падения напряжения на нем.

В.

При этом величина логического нуля будет соответствовать U_{ДШ 1} при практически неизменной величине U ¹.

.

Развязывающие диоды ДШ1 позволяют ограничить применение схемы Монтажное И за счет электрической развязки логических цепей и тем самым дополнительно повысить быстродействие логических систем в базисе И-НЕ. Применение шунтирующих диодов Шоттки, ограничивающих накопление избыточного заряда в структуре при больших токах инжектора, дополнительно уменьшают логический размах (рисунок 10.41, б). В этом случае ,

.

Однако реализация структур с двумя типами диодов Шоттки с разной величиной барьера требует дополнительных затрат и не всегда экономически целесообразна.

а) б)

Рисунок 10.41 - И²Л-элемент с развязывающими ДШ1 и шунтирующим ДШ2

диодами Шоттки (а) и передаточные характеристики (б)

Дополнительное уменьшение рассеиваемой мощности при одновременном уменьшении напряжения питания можно достичь заменой переключательного биполярного транзистора на нормально разомкнутый полевой транзистор со статической индукцией SIT. Такая замена привела к новой разновидности схем с инжекционным питанием, получивших название схем инжекционно-полевой логики (ИПЛ).

Замена биполярного ключевого транзистора на полевой позволяет перенести рабочий диапазон БИС в область малых токов при одновременном существенном снижении потребляемой мощности и энергии переключения. Основным преимуществом полевых транзисторов (ПТ) по сравнению с биполярными, позволяющими применять их в микромощных ИС, является увеличение коэффициента усиления с понижением напряжения питания и, следовательно, тока. Элементы ИПЛ сохраняют свою работоспособность в диапазоне токов ниже 1 нА [27].

а) б)

Рисунок 10.42 - Эквивалентная электрическая схема (а) и структура (б) ИПЛ-элемента

Передаточные характеристики ИПЛ-элемента сохраняют вид, свидетельствующий о переключательной способности инвертора, вплоть до мощности 16–20 пВт. При этом перепад логических уровней уменьшается до 0, 15 В. Кроме того, энергия переключения логического элемента на основе ПТ уменьшается за счет существенного уменьшения емкости С _∑ . Это объясняется тем, что концентрация примесей в канале (10¹³–10¹⁵ см^–3) приблизительно в 100 раз меньше, чем в базе биполярного транзистора. В результате барьерная емкость p-n перехода затвор-сток С _ЗС = 10^–5–10^–4 пФ/мкм² оказывается на порядок меньше барьерных емкостей p-n переходов биполярного транзистора С _Э, С _К = 10^–4–10^–3 пФ/мкм².

Малые паразитные емкости из-за использования высокоомной области истока, отсутствие накопления заряда неосновных носителей на малых рабочих токах, а также относительно небольшой логический перепад (0, 4–0, 6 В) обеспечивают очень малое произведение потребляемой мощности на время задержки Pt _з = 0, 02–0, 2 пДж. В отдельных образцах ИПЛ-элементов была достигнута рекордно малая энергия переключения (около 2 фДж).

Быстродействие ИПЛ-элементов аналогично быстродействию стандартных И²Л-элементов, однако рабочий диапазон токов питания сдвинут примерно на два порядка в сторону малых токов. Минимальное время задержки ИПЛ-элементов составляет 1–15 нс.

Параметры ИПЛ-элементов могут быть улучшены уменьшением их размеров, введением диэлектрической изоляции, оптимизацией параметров структур и использованием перспективных конструкций.

Элементы ИПЛ подобно элементам И²Л не требуют специальной изоляции. Потенциальное управление и высокая нагрузочная способность по входу являются дополнительными факторами, которые позволяют размещать элементы предельно плотно, не опасаясь возникновения паразитных эффектов.

В заключение следует отметить, что СБИС на основе элементов с инжекционным питанием обладают высокой долговременной надежностью в силу специфики работы прямосмещенного p-n перехода. В отличие от ТТЛ ЭСЛ и МДП ИС схемы И²Л менее критичны к объемным и поверхностным структурным дефектам. Во время эксплуатации они подвержены воздействию меньших значений напряженности электрического поля, температурных градиентов, и связанными с ними термомеханическими напряжениями кристалла, которые ускоряют процессы старения. В связи со сравнительно большой средней задержкой и низкой помехоустойчивостью областью применения интегральной инжекционной логики являются БИС и СБИС умеренного быстродействия в электронных устройствах общего назначения: электронные часы, калькуляторы, микропроцессорные комплекты, микро ЭВМ и т. д., где экономическая целесообразность определяет приоритет использования элементной базы.